אם תורידו את ה-AirPods או המחשב שלכם, תקבלו מעגלים מודפסים או PCBs ירוקים עדינים. ייתכן שתשימו לב שישנם חורים שונים במעגלים מודפסים, אבל האם אתם יודעים מהם החורים האלה ומהם תפקידם? הבנת חורי המעגלים הללו היא בסיסית לתכנון וייצור PCB. בבלוג זה, נערוך מבט מעמיק על סוגי חור PCB שונים, ונציע לך כמה תובנות חשובות לגבי השימוש האמיתי שלך ב-PCB. אם אתם מתחילים בתכנון מעגלים מודפסים או מוכנים לעשות זאת בעצמכם בבית, קטע זה מתאים לכם.
| סוג חור | מִבְנֶה | פונקציות | סוגים עיקריים | שיטת קידוח |
| חורים דרך | חורים שעוברים במלואם דרך המעגל המודפס | חיבור חשמלי , חיבור רכיבים מכניים | חורים מצופים דרך (PTHs)
חורים עוברים לא מצופים (NPTH)
|
קידוח מכני |
| חורי ויה | חורים מצופים שכבה לשכבה | חיבור חשמלי | ויאסים עיוורים
ויאסים קבורים דרך ויאס מיקרווויאס ויא מוערמים ויאסים מדורגים |
קידוח לייזר/מכני |
| חורי הרכבה | חורים עוברים לא מצופים או מצופים | הלחמה מכנית | חורי הרכבה מצופים
חורי הרכבה לא מצופים חורים שקועים חורים קדחיים חורים קסטלטים
|
קידוח מכני + כרסום |
| חורים מיוחדים | בהתאם למבנה החור המפורט | חסכו מקום, חיזקו את המעגל המודפס, לוחות מתנתקים ועוד | 1. ויה-אין-פד
2. חורי הרכבה עם ויא 3. חורי חותמת
|
קידוח לייזר, קידוח מכני ועוד |
חורים עוברים ב-PCB
חור עובר או “חור תור” ב-PCB נקדח מהשכבה העליונה לשכבה התחתונה של ה-PCB. קידוח חורים עוברים הוא טכנולוגיית PCB ישנה שתומכת בעיקר במכלולי עופרת, הדורשת חור אחד לכל פין. הם כמעט תואמים לשני סוגים שונים: PTH ו-NPTH. הדרך הקלה ביותר לנקות את שני סוגי החורים הללו היא לראות אם יש עקבות של ציפוי על דופן החור.
1. חורים עוברים מצופים (PTH)
חורים עוברים מצופים, הנקראים גם ויא-חורים עוברים, הם חורים שדופןם הפנימית מצופה בשכבת מתכת מוליכה, בדרך כלל נחושת, כדי ליצור חיבורים חשמליים בין שכבות שונות של הלוח.
חורי ה-PTH משמשים בעיקר לחיבורים חשמליים ומכניים. כאשר הם מתפקדים כ-vias במעגלים מודפסים רב-שכבתיים, PTHs (בדרך כלל 0.3-2.0 מ”מ) מאפשרים לאותות ולכוח לנוע בין כל הלוח (פרטים ב”vias לחור עובר”). מצד שני, ציפוי דרך חור יכול לשמש גם כחור רכיב לריתוך חוטי רכיבים כמו נגדים וקבלים. גודל חור כזה (1.0-3.0 מ”מ) חייב להיות גדול יותר מהפין של הרכיבים כדי שניתן יהיה להכניס את הרכיבים לחור.
2. חורים עוברים לא מצופים (NPTH)
חורים עוברים לא מצופים הם אותם חורים שנותרים ללא שכבת ציפוי, מה שהופך אותם לתפקוד מכני בלבד. אנו תמיד יכולים לראות אותם בלוח מעגלים חד-שכבתי, שלמעשה אינו מכיל נחושת נוספת, ולכן אין צורך לציפוי.
ללא חיבור חשמלי, NPTHs משמשים בדרך כלל כחורי כלי עבודה לברגים או חורי מיקום ליישור מדויק של המעגל המודפס, או חורי אוורור לפיזור חום. גודלם (1.5-10 מ”מ) גדול יותר מ-PTHs מכיוון שהם חסרים ציפוי נחושת.
ויה של PCB חורים
ויא במעגל מודפס (PCB) הם חורים קטנים שנקדחו ועוברים דרך 2 שכבות סמוכות או יותר. הם יוצרים חיבור חשמלי בין שכבות של PCB רב-שכבתי. בהתאם לפונקציונליות שלהם, ניתן לסווג את ה-vias ל-6 סוגים: 
1. ויאסים עיוורים
ויאים עיוורים משתרעים מהחלק העליון או התחתון של הלוח לשכבה פנימית אחת או יותר, אך אינם עוברים דרך כל הלוח. לכן, הם מחברים לפחות 2 שכבות וצריכים להיעצר בעומק מסוים, מה שהופך אותם לשימושיים עבור עיצובים בצפיפות גבוהה עם שטח מוגבל, כגון הרכבת BGA ומעגלים מודפסים HDI.
הגודל הכללי של ה-PCB העיוור הוא 0.15-0.3 מ”מ . זה גם גורם לדרישה לקידוח לייזר או קידוח מכני בעומק מבוקר.
2. ויאסים קבורים
ויות קבורות ממוקמות לחלוטין בתוך המעגל המודפס, ומחברות שתי שכבות פנימיות או יותר מבלי להגיע למשטחים החיצוניים. הן נועדו להעביר אותות של השכבה הפנימית, מה שמפחית את הסיכוי להפרעות אות וממטב את מרחב הניתוב.
פתחים קבורים, שאינם נראים בשכבה החיצונית, צריכים להיקדח ( 0.2-0.3 מ”מ ) ולציפוי לפני יצירת שכבות נוספות של למינציה, מה שמגדיל את העלות והופך אותם למתאימים למעגלים מודפסים במהירות גבוהה ו-HDI.
3. פתחי מעבר
ויות חור-עובר, או PTH, הסוגים הנפוצים ביותר של ויות, משתרעות על פני כל שכבות ה-PCB מלמעלה עד למטה. כאשר חורים עוברים מתנהגים כוויות, הם משמשים לחיבורים חשמליים.
ויות חור-עובר הן אמינות וחסכוניות, אך תופסות יותר מקום בהשוואה לסוגי ויות אחרים. הן משמשות לעתים קרובות בתכנוני PCB סטנדרטיים שבהם מספר השכבות אינו גבוה במיוחד.
4. מיקרו-ויאס
מיקרו-ויאס הן ויות מתקדמות וקטנות המשמשות למעגלים מודפסים מתקדמים ומורכבים יותר בעלי שטח קטן יותר, כמו מעגלים מודפסים בעלי חיבור בצפיפות גבוהה. שלא כמו ויות מסורתיות עם חורים עוברים, מיקרו-ויאס הן חורים שנקדחו בלייזר קטנים מ -0.15 מ”מ, שעוברים רק דרך שכבת PCB אחת עם יחס גובה-רוחב מקסימלי של עומק הקידוח לקוטר הקידוח AR = h/a (מושלם עבור 1:1 וסטנדרט עבור 0.75:1).
אם יש מספיק תקציב להשתמש בסרטים במעגלים מודפסים (PCBs) לצורך חיבור שרירותי של שכבות ה-PCB, אין צורך לפרוס את ה-PCBs בצורה קפדנית. בנוסף, בשל גודלם הקטן יותר ונתיבי האות הקצרים יותר, המיקרו-ויאס מפחיתים את הקיבול הטפילי ומשפרים את שלמות האות, מה שמשפר את אזור הניתוב על הלוח והופך אותו לאידיאלי עבור עיצובי PCB במהירות גבוהה.
5. ויא מוערמים
הוויות המוערמות הן למעשה סוג של מיקרו-ויות. ישנם מיקרו-ויות אחד או יותר המוערמים זה על גבי זה, ויוצרים נתיב מוליך רציף דרך שכבות מרובות של לוח מודפס (PCB). כל מיקרו-ויה צריכה להיות קדוחה בלייזר בנפרד וממולאת בחומר מוליך, על מנת להבטיח אמינות, אחידות שתילה ושלמות אות.
היתרונות העיקריים של ויות מוערמות הם הקומפקטיות שלהם, מה שהופך אותם לחשובים ביותר עבור מכשירים עם מעגלים מודפסים סופר קומפקטיים כמו סמארטפונים.
6. ויאסים מדורגים
ויאסים מדורגים הם סוג חשוב נוסף של מיקרו-ויאס. הויאס המדורגים מחברים שכבות שונות אך הם מוזגים משכבה אחת לאחרת, מה שמונע נתיב אנכי ישר. מכיוון שהויאס השני אינו נוגע ישירות בחור הראשון, הויאס שנקדחו בלייזר אינם זקוקים למילוי נחושת. אם לא, הוא נוטה להיווצר בסדקים כתוצאה ממאמץ תרמי.
ויאים מדורגים עשויים להיות בחירה טובה יותר כאשר רוצים לחבר יותר משתי שכבות באמצעות מיקרו-ויאים מכיוון שהם אינם דורשים מילוי נחושת והם בעלי מורכבות נמוכה יותר.
טיפים : ניתן לקדוח ויות שונות על גבי לוח מודפס בו זמנית, כגון ויות עיוורות + ויות מוערמות, ויות קבורות + ויות מדורגות ועוד.
| סוג דרך | מִבְנֶה | גודל החור | שיטת קידוח | מילוי נדרש |
| דרך עיוורת | מחבר את השכבה החיצונית לשכבה הפנימית | 0.1–0.3 מ”מ | קידוח לייזר / קידוח מכני בעומק מבוקר | לפעמים (אם מוערמים) |
| קבור דרך | מחבר רק שכבות פנימיות | 0.1–0.3 מ”מ | קידוח לייזר / קידוח מכני בעומק מבוקר | לִפְעָמִים |
| דרך חור ויה | מחבר את כל השכבות | >0.3 מ”מ | קידוח מכני | לֹא |
| מיקרוביה | מחבר 1-2 שכבות סמוכות | <0.15 מ”מ | קידוח לייזר | לִפְעָמִים |
| מוערם דרך | מיקרו-ויאמות מרובות מוערמות אנכית | <0.15 מ”מ | קידוח לייזר | כן (חובה למלא) |
| דרך מדורגת | מספר מיקרו-ויאס מקוזזים , לא מוערמים | <0.15 מ”מ | קידוח לייזר | לֹא |
חורי הרכבה במעגל מודפס
חורי הרכבה במעגל מודפס הם חורים הנקדחים לחלוטין דרך המעגל המודפס, מה שמאפשר להרכיב את הלוח לשלדה, למארז או למשטח אחר באמצעות ברגים או מחברים מכניים אחרים. בדרך כלל, הם ממוקמים ב-4 פינות הלוח ונקדחים בקוטר גדול יותר (2.0 מ”מ – 5.0 מ”מ) מאשר חורים אחרים. בהתאם לשאלה האם חורי ההרכבה כוללים שכבה מוליכה, ניתן לחלק את חורי ההרכבה לחורי הרכבה מצופים ולא מצופים.
1. חורי הרכבה מצופים
חורי הרכבה מצופים משמשים בעיקר לחיזוק מכני והארקה עם חיבורים חשמליים בין השכבות. הם משמשים מכנית כנקודות עיגון מאובטחות עבור ברגים, ברגים או חומרה אחרת כדי לקבע את הרכיבים היטב על הלוח. יתר על כן, הם מצוידים ברפידות נחושת חזקות יותר ליציבות מכנית, והציפוי המוליך גם מאפשר להם להתחבר למישור הארקה להגנה מפני EMI/ESD.
2. חורי הרכבה לא מצופים
חורי הרכבה או חורי כלים לא מצופים מתפקדים רק לחיזוק מכני ואינם דורשים ציפוי לצורך קישוריות. נקודה חשובה אחת היא שחורי ההרכבה הלא מצופים נועדו להיות מבודדים מרכיבים ומסלולים אחרים וזקוקים לאזור נפרד כדי להבטיח שהם לא יפריעו למעגלים של חלקים אחרים.
3. חורים שקועים
חורים שקועים כוללים חרוט חרוטי או שקע חרוטי, בדרך כלל בזווית של 90° או 82°, המאפשרים לברגים בעלי ראש אלכסוני לשבת שטוח עם פני השטח של המעגל המודפס, ויוצרים גימור חלק ויעיל.
ביטול בליטות: חורים שקועים אלה מונעים הפרעה לרכיבים או חלקים מכניים אחרים תוך מתן אפשרות ליישם ברגים בצורה בטוחה. חורים שקועים אינם מצופים כברירת מחדל, אך ניתן להשתמש בציפוי סלקטיבי אם נדרש מגע חשמלי.
4. חורים קדחים
חורים קדחים הם חורים גליליים עם תחתית שטוחה וקוטר אחיד (בדרך כלל 5-10 מ”מ) כדי להתאים לראשי ברגים. הם נועדו לשקוע במלואם ברגים בעלי ראש משושה או ראש פנלי בתוך המעגל המודפס, ויוצרים משטח שטוח. חורים אלה מספקים תמיכה מכנית חזקה יותר מאשר חורים שקועים, מה שהופך אותם לאידיאליים לסביבות עם רטט גבוה.
5. חורים קסטלטיים
חורים קסטלטיים או קסטלציות הם שקעים שנוצרים באמצעות חיתוכים בקצה חצי מצופים, חצי עגולים (קוטר 0.8-1.6 מ”מ), המאפשרים הלחמה ישירה של PCB ל-PCB. המבנה המצופה נחושת שלהם משמש כפדים SMD, ומבטלים מחברים.
חורים קסטלטיים מצוינים בחיסכון במקום, הרכבה פשוטה יותר ושיפור שלמות האות עבור מודולים בתדר גבוה כמו ESP32. הם אידיאליים עבור עיצובים מודולריים (Raspberry Pi HAT) או לוחות מוערמים שבהם גובה מינימלי הוא קריטי.
חורים מיוחדים ב-PCB
למרות סוגי חורים נפוצים ב-PCB, ישנם חורים מיוחדים רבים אחרים ב-PCBs. לאחר מכן, בחרנו עבורכם 3 חשובים.
1. דרך בפד
פד ה-Via ממוקם בתוך פד של רכיב אלקטרוני, נקדח כדי לחסוך מקום ולשפר את ניתוב האות והחשמל. הם זעירים במיוחד (<0.2 מ”מ) ומצופים בחומר מוליך. יש למלא את ה-vias הללו גם באפוקסי/שרף כדי למנוע ספיגה של הלחמה.
כטכנולוגיית עיצוב, ויאס בפדים מגדילות את צפיפות ה-PCB, וזה קריטי עבור עיצובים בעלי צפיפות גבוהה כמו BGA, QFN או ICs בעלי פסיעה קטנה.
2. חורי הרכבה עם ויאס
חורי הרכבה עם ויאס הם אותם חורים שבהם נמצאים חורים קטנים יותר או ויאס לצד חורי ההרכבה. ה-vias מונעים סדקים בפדים ומשפרים את הקשיחות תחת לחץ מכני. הם יכולים גם לשמש כ-vias תרמיים לפיזור חום, בכך שהם עוזרים להעביר חום על ידי יצירת נתיב בין ה-PCB למישור.
יתר על כן, כפי שדיברנו, ויאס משמשים בעיקר לחיבורים חשמליים, כך שויאס אלה יוצרים גם חיבורי הארקה כדי לייעל את נתיבי ההארקה ולהפחית הפרעות אלקטרומגנטיות ורעש.
3. חורי חותמת
חורי חותמת, הנקראים גם חורי פריצה או נשיכות עכבר, הם חורי קידוח צמודים לאורך קצה ה-PCB בתוך פאנל. הם משמשים לפריצה של PCB, המאפשרת להסיר בצורה נקייה את ה-PCBs מפאנל ייצור לאחר ההרכבה.
היתרון העיקרי שלהם טמון ביעילות העלות – הם מחליפים חריצים V עבור מעגלים מודפסים דקים ומשאירים שאריות מינימליות. עם זאת, הם אינם מתאימים ללוחות עבים (מעל 2 מ”מ) עקב נקודות התפסה חלשות יותר.
סיכום
חורי מעגל מודפס חיוניים לחיבורים חשמליים, יציבות מכנית וניהול תרמי באלקטרוניקה מודרנית. החל מחורי מעבר במעגל מודפס ועד חורי ויה, חורי הרכבה במעגל מודפס ועד חורים מיוחדים, כל סוג של חור במעגל מודפס משרת את מטרתו הייחודית בתכנון מעגל מודפס.
ב-MOKOPCB, אנו מספקים מגוון מעגלים מודפסים קדוחים בדיוק —— מעגל מודפס מצופה, מעגל מודפס ויה עיוור, מעגל מודפס חור חותם ועוד. MOKOPCB היא יצרנית מעגלים מודפסים מקצועית עם למעלה מ-10 שנות ניסיון בייצור מעגלים מודפסים. בקרו באתר MOKOPCB לקבלת לוחות אמינים ובעלי ביצועים גבוהים לפרויקט שלכם!
