Целесообразность использования термального или прямого подключения для переходных отверстий (via) зависит от технологии изготовления печатных платы и роли этого отверстия.
Ключевой фактор – процесс пайки.
- Для переходных отверстий, которые не паяются (все внутренние и большинство отверстий на нижней стороне печатной платы) – всегда целесообразно прямое подключение.
- Для переходных отверстий, которые будут контактировать с паяльной пастой или припоем (например, на площадках компонента) – необходимо термальное подключение.
Рассмотрим подробнее.
1. Прямое подключение (SolidConnection) для Via.
Используется для большинства переходных отверстий, которые находятся внутри печатной платы или на поверхности, но не предназначены для пайки компонентов. Их задача – обеспечить максимально качественное электрическое соединение между слоями за счет:
- Меньшегосопротивления и индуктивности.
Прямое соединение обеспечивает максимальную площадь контакта Via с полигоном, что критично для цепей питания (GND, Power) и высокочастотных сигналов.
- Лучшего теплоотведения.
Если via является частью системы охлаждения компонента (тепловой массив), прямое соединение эффективнее отводит тепло на внутренние слои.
- Не мешает пайке. Так как на это отверстие не наносится припой и к нему неприкладывается паяльник, его можно смело утапливать в полигон без последствий.
Итог.
Для стандартных Via, используемых только для межслойной коммутации, прямое подключение является стандартом, предпочтительным и наиболее целесообразным вариантом.
2. Термальное подключение (ThermalRelief) для Via.
Используется, когда переходное отверстие находится внутри или в непосредственной близости от контактной площадки (pad) компонента, особенно для компонентов с большими тепловыми площадками (thermalpad).
- Проблема: если Via в площадке имеет прямое соединение с большим полигоном на внутреннем слое, то во время пайки (особенно ручной) тепло от паяльника будет мгновенно «утекать» через это отверстие на внутренние слои. Это приводит к холодной пайке– припой на поверхности не плавится должным образом, соединение получается ненадежным.
- Решение: термальный барьер вокруг Via на внутренних слоях создает тепловую изоляцию. Точка пайки нагревается быстро, так как тепло не может эффективно рассеиваться через тонкие спицы.
Внимание!
Даже в этом случае есть современная альтернатива – заполнение Viaкомпаундом (Viafilling). Технология позволяет заполнить отверстие в pad проводящей пастой или припоем, а затем запаять его сверху. Это решает проблему утечки тепла и позволяет использовать прямое соединение на внутренних слоях, одновременно предотвращая вытекание припоя с поверхности. В «ЭЛЕКТРОконнект» есть такая технология. В разделе часто задаваемые вопросы на нашем сайте Вы можете узнать о технологии заполнения отверстий на нашем производстве https://pselectro.ru/faq/?sphrase_id=379.
Практические рекомендации.
1. В настройках DRC (DesignRules) вашего CAD:
- Установите правило по умолчанию для всех Via– прямое подключение (Solid) к полигонам.
- Создайте отдельное правило для компонентов, которые в этом нуждаются (например, по классу компонентов или по типу цепи). В этом правиле задайте термальное подключение. Это встречается редко.
- Чаще термалы для Via настраиваются вручную для конкретных отверстий уже после разводки, если Вы видите потенциальную проблему с пайкой.
2. Перед отправкой на производство:
- ВСЕГДА консультируйтесь с технологом или ознакомьтесь с технологическими возможностями вашего производителя печатных плат.
О технологических возможностях производства «ЭЛЕКТРОконнект» Вы можете узнать здесь https://pselectro.ru/tehnologiceskie-vozmoznosti-izgotovlenia-pecatnyh-plat-77980/
- Уточните, поддерживают ли они заполнение переходных отверстий (viainpadcaped). Это современная и предпочтительная технология, которая позволяет использовать прямые подключения без риска для качества пайки. На нашем предприятии такая технология освоена.
Итог: Целесообразно по умолчанию для всех Via использовать прямое подключение. Термальное подключение для Via– это точечная мера для решения очень конкретной проблемы утечки тепла при пайке, которая в современном производстве часто решается другими методами (заполнением Via). Помните, что «слепое» применение термалов ко всем Via ухудшит энергоэффективность и целостность сигналов вашей печатной платы.
Больше о проектировании печатных плат здесь: