Por que os orifícios passantes são PLACADOS nos PCBs?

Tanto quanto eu entendo, os orifícios nas placas de circuito impresso são frequentemente revestidos, daí o termo PTH. Deixando o vermelho denotar cobre, a primeira figura mostra um orifício passante revestido e a segunda figura mostra um que não é. A linha preta grossa é o pino de um componente, enquanto a prata indica solda aplicada. Não consigo descobrir por que o revestimento de cobre (também conhecido como barril) é necessário - alguém pode explicar o porquê?

Com revestimento:

Sem revestimento (por que não é essa a norma?) :

Para que o seu esquema conecte as camadas superior e inferior, DUAS condições devem ser atendidas:

1. A almofada no TOP deve estar acessível e deve ser soldada (separadamente).
2. O bloco na parte inferior deve estar acessível e deve ser soldado (separadamente).

Em muitos casos, a almofada superior de um componente do orifício passante NÃO é acessível porque o corpo do componente o cobre. Então isso não é prático.

Na maioria dos casos, NÃO HÁ NENHUMA derivação de componentes, de onde você precisa passar de um lado para o outro. Inserir pequenos pedaços de arame e soldar AMBOS OS LADOS simplesmente não é prático, mesmo para montagem manual, sem mencionar a montagem automatizada, pois todos os equipamentos modernos são virtuais.

Dobra o esforço de exigir a soldagem em AMBOS os lados de até um condutor de componente passante = furo. Isso leva o dobro do tempo de montagem e aumenta muito as chances de erro de montagem. Simplesmente não é razoável em nenhum nível.

Sua primeira imagem não é completamente precisa. A solda também deve estar grudada no revestimento do furo, e não apenas conectando-se às camadas superior e inferior do metal. Ou seja, o revestimento oferece maior estabilidade mecânica e maior resistência da junta devido à área de superfície muito maior disponível para solda.

Se você tiver furos passantes, as faixas dos dois lados da placa (e de todas as camadas internas) serão conectadas sem nenhuma ação adicional.

Os orifícios exclusivamente para esse fim são chamados de "vias" e podem ser menores que os orifícios regulares para os cabos dos componentes.

Isso torna a fabricação de qualquer placa complexa demais para ser de um lado, mais fácil e geralmente muito mais barata do que seria possível, pois não é necessário nenhum esforço extra, como inserir fios de jumper ou soldar nos dois lados.

Também facilita muito o design e o layout das placas de frente e verso, já que você não precisa mais se esforçar para minimizar o número de faixas na "outra" camada, minimizar o número de jumpers ou garantir que os cruzamentos entre as camadas não estejam embaixo dos componentes. .

E isso permite aumentar a densidade da placa e usar placas menores, gabinetes mais baratos, etc ...

Ele também permite que o fabricante de PCB execute "testes de placa vazia" de cada uma dessas interconexões antes da adição de qualquer componente - eliminando muitos defeitos. (Alguns fabricantes de PCBs realizam testes sem placa).

Os furos galvanizados oferecem tudo isso antes mesmo de considerar como você realmente solda um componente à placa de circuito impresso - embora ela também ofereça vantagens ...

A maioria das placas de circuito é soldada por máquinas. Onda de solda no caso de placas perfuradas. A onda de solda é uma ondulação na superfície da solda derretida pela qual a placa é arrastada usando um transportador. Ele passa por todas as almofadas e fios cortados na parte inferior do quadro. Não solda a parte superior do quadro. Os cabos de solda na parte superior não apenas exigiriam que eles estivessem acessíveis, mas também exigiria mão de obra para soldar cada um. Isso não seria rentável no caso de quantidades de produção - qualquer pequena economia nas placas seria diminuída pelo trabalho manual necessário, sem mencionar o custo de uma restrição de design que exige que todos os leads estejam acessíveis na parte superior ( pense em conectores, capacitores eletrolíticos, soquetes de IC etc.) - isso significa placas maiores, caixas maiores, mais embalagens, mais custos de remessa, mais espaço nas prateleiras etc.

Portanto, o padrão para placas de 2 camadas é orifícios passantes, e a um pequeno custo adicional, você pode ter orifícios não passados ​​conforme mencionado. É uma operação adicional, portanto custa mais - os furos precisam ser perfurados após a operação de galvanização. Provavelmente, a maioria das placas também possui alguns furos não chapeados - elas tendem a ser melhores para coisas como prensar pinos, porque as dimensões são mais controladas.

Não há nada que o impeça de encomendar placas com furos não revestidos em todos os lugares se você gosta de solda extra (embora eles pensem que você cometeu um erro e o 'corrija' se houver almofadas conectadas nos dois lados de um buraco), mas você ganhou ' Não economize dinheiro.

A maioria dos eletrônicos mpdern tem alguma medida de componentes SMD (montados na superfície), os condutores das peças SMD ficam lisos e não passam pela placa. Os orifícios revestidos são uma maneira prática de ligar de cima para baixo. Dessa forma, as camadas superior e inferior são conectadas de fábrica, para que você não precise conectá-las. Eles também proporcionam um bom caminho de baixa resistência térmica quando você deseja usar a placa como dissipador de calor (o FR4 antigo comum é um terrível dissipador de calor). Onde os PTHs são realmente úteis é quando você tem mais de duas camadas e precisa conectá-las ou quando você tem peças com blocos realmente pequenos que precisam ser conectados a outra camada, blocos muito pequenos ou muito numerosos para conectá-los manualmente (OSH o park fará de você um PCB de 4 camadas com orifícios de 0,25 mm com almofadas de 0,45 mm, e isso é a preços amadores, O material de ponta da TI pode ter de 10 a 20 camadas e furos com menos de 0,1 mm de largura, que só passam por uma placa de circuito impresso). Você nãoÉ necessário usar PTHs, mas a tecnologia está em um estágio em que acrescenta apenas alguns por cento ao custo total de uma placa fabricada profissionalmente.

Fiz, com o único objetivo de economizar dinheiro, placa frente e verso sem PTH (como a segunda figura da sua pergunta). O quadro era muito simples, mas o teste foi doloroso! - Testar a conectividade de rede na placa era impossível sem primeiro soldar todos os componentes - Uma solda ruim dos componentes (a montagem era feita à mão) significava perda de conectividade elétrica, por isso tenho que verificar novamente todas as juntas várias vezes

Após essa experiência com um PCB de duas camadas, mas sem vias, optei por pagar um pouco mais, mas com tempos de teste mais rápidos.

Portanto, o ponto é: você pode ficar sem o VIAS, mas se estiver falando de algum projeto real e prático, lamentará não tê-lo.

Richard respondeu bem à pergunta, mas POR QUE um furo passante apenas precisa ser soldado de um lado não foi explicado adequadamente nesta discussão. A tensão superficial da solda a percorre ao longo do barril e do componente, percorrendo todo o caminho através do furo, fornecendo uma conexão que é sólida tanto elétrica quanto mecanicamente. Se o orifício não for revestido, o material da placa de circuito é resistente o suficiente para soldar e não atravessar e alcançar o outro lado; portanto, ambos os lados precisam ter a solda aplicada diretamente.

Problemas de instabilidade estrutural podem surgir na grande probabilidade de o ar ficar preso entre as duas camadas de solda em uma placa não revestida.