ช่องเปิดเข้าถึงคืออะไร

รูบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท ได้แก่ รูผ่านเคลือบ (PTH), รูผ่านไม่เคลือบ (NPTH), และรูผ่านทาง การสังเกตว่ารูเหล่านี้ไม่ควรสับสนกับช่องหรือรอยตัดเป็นสิ่งสำคัญ

vias คือรูที่เคลือบด้วยแผ่นทองแดงซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อเชื่อมต่อเส้นทางบนชั้นต่าง ๆ แทนที่จะใช้สำหรับติดตั้งส่วนประกอบผ่านรูเหมือนรูธรรมดา สิ่งสำคัญคือต้องทราบว่าในขณะที่รูสามารถใช้เชื่อมต่อเส้นทางบนชั้นต่าง ๆ ได้เช่นกัน ฟังก์ชันหลักของรูคือสำหรับการติดตั้งส่วนประกอบผ่านรู

A via คือรูเจาะผ่านที่เคลือบด้วยแผ่นใน PCB ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างชั้นต่าง ๆ ของแผ่นวงจรพิมพ์โดยเชื่อมต่อเส้นทางบนชั้นต่าง ๆ ซึ่งไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการติดตั้งขาอุปกรณ์ และโดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางของรูและแผ่นรองขนาดเล็ก

ช่องเปิดเล็ก ๆ บน PCB ที่มีการใช้บัดกรีเรียกโดยทั่วไปว่า “รูบัดกรี” หรือ “รูผ่าน” ซึ่งอาจเรียกอีกชื่อว่า “รูพิน” หรือ “รูระเบิด” ซึ่งเกิดจากการปล่อยก๊าซออกจากแผงวงจรในระหว่างกระบวนการบัดกรี การเกิดรูเหล่านี้ในระหว่างการบัดกรีด้วยคลื่นมักเกี่ยวข้องกับความหนาของชั้นทองแดง

เทคโนโลยีผ่านรูเป็นกระบวนการผลิตที่ใช้กันทั่วไปในอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใส่ขาอุปกรณ์ผ่านรูที่เจาะในแผงวงจรพิมพ์ (PCB) และบัดกรีเข้ากับแผ่นบนด้านตรงข้าม ซึ่งสามารถทำได้ทั้งด้วยมือหรือผ่านการแทรกอัตโนมัติ

รูทะลุและรูตันแตกต่างกันในเรื่องความลึก รูทะลุผ่านผนังของชิ้นส่วนทั้งหมด ทำให้เกิดช่องเปิดทั้งสองด้าน ในขณะที่รูตันมีความลึกเฉพาะและไม่ทะลุไปยังด้านตรงข้ามของชิ้นงาน

เทคโนโลยีผ่านรูให้ข้อได้เปรียบอย่างมากเนื่องจากสร้างการเชื่อมต่อที่แข็งแรงกว่า ระหว่างบอร์ดและส่วนประกอบ ซึ่งเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับส่วนประกอบขนาดใหญ่ที่ต้องรับแรงไฟฟ้าสูง แรงดันสูง และแรงทางกล เช่น หม้อแปลง ตัวเชื่อมต่อ และเซมิคอนดักเตอร์

ประเภทหลักสองประเภทของส่วนประกอบแบบผ่านรูคือ ขั้วนำแนวแกนและขั้วนำรัศมี ส่วนประกอบขั้วนำแนวแกนมีขั้วนำทั้งสองด้านและออกจากชิ้นส่วนในแนวตรง ในทางกลับกัน ส่วนประกอบขั้วนำรัศมีมีขั้วนำทั้งสองด้านอยู่ด้านเดียวกัน

ส่วนประกอบ PCB แบบผ่านรูจะเป็นที่นิยมสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง ซึ่งต้องการการเชื่อมต่อระหว่างชั้นที่แข็งแรงกว่า ในทางตรงกันข้าม ส่วนประกอบ SMT จะถูกยึดด้วยการบัดกรีบนพื้นผิวเท่านั้น ในขณะที่ขาองค์ประกอบผ่านรูจะวิ่งผ่านบอร์ด ทำให้ทนทานต่อแรงกดดันจากสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

ในกระบวนการเจาะแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) จะมีการสร้างรูต่าง ๆ เช่น รูสำหรับอุปกรณ์ รูกลไก และรูผ่าน (รวมถึงรูตาบ, รูฝัง, รูไมโคร, และรูผ่านเต็ม) เพื่อให้ได้ความแม่นยำที่จำเป็น รูปแบบการสร้างรูเหล่านี้มักทำโดยใช้เครื่องเจาะ PCB ด้วยมือหรือเลเซอร์

เทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิวช่วยให้สามารถผลิตได้ในปริมาณที่สูงกว่าการใช้เทคโนโลยีผ่านรู นี่เป็นเพราะกระบวนการประกอบอัตโนมัติที่เกี่ยวข้องกับ SMT อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีผ่านรูมีความสามารถในการรับมือกับความเครียดจากสิ่งแวดล้อมได้ดีกว่าและสร้างพันธะที่แข็งแรงกว่าระหว่างส่วนประกอบ

มีรูยึดสองประเภทในแผงวงจรพิมพ์: ที่รองรับและที่ไม่รองรับ รูที่รองรับจะเคลือบและโดยปกติจะเชื่อมต่อกับแผ่นดิน ในขณะที่รูที่ไม่รองรับจะไม่เคลือบและต้องการโซนห้ามเข้าในภายนอกเพื่อป้องกันการรบกวนกับส่วนประกอบและรอยเชื่อมต่ออื่น ๆ เนื่องจากไม่ได้เชื่อมต่อกับชั้นแผ่นดิน

การบัดกรี BGA (Ball Grid Array) เป็นเทคนิคที่เกี่ยวข้องกับการติดตั้งวงจรรวมถาวรโดยใช้ตะแกรงของลูกบัดกรีใต้ส่วนประกอบ ซึ่งแตกต่างจากเทคนิค SMT หรือผ่านรู ซึ่งจะบัดกรีเฉพาะขอบของส่วนประกอบเท่านั้น BGA ใช้พื้นที่ด้านล่างทั้งหมดของอุปกรณ์สำหรับการเชื่อมต่อ ทำให้การเชื่อมต่อมีความครอบคลุมและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

SMD และ SMT เป็นคำสองคำที่มักใช้แทนกันได้ แต่จริงๆ แล้วหมายถึงสิ่งที่แตกต่างกัน SMD ย่อมาจาก surface mount device และหมายถึงส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์เองที่ติดตั้งบน PCB ในขณะเดียวกัน SMT ย่อมาจาก surface mount technology และหมายถึงกระบวนการวางส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์บนแผ่นวงจรพิมพ์ ดังนั้น ความแตกต่างหลักระหว่าง SMD และ SMT คือ SMD คือส่วนประกอบ ในขณะที่ SMT คือกระบวนการที่ใช้ในการติดตั้งส่วนประกอบบน PCB

เทคโนโลยีผ่านรู หรือที่เรียกว่า “thru-hole” เป็นวิธีการติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการใส่สายไฟของอุปกรณ์เข้าไปในรูที่เจาะบน PCB และบัดกรีเข้ากับแผ่นทองแดงด้านตรงข้าม กระบวนการประกอบสามารถทำด้วยมือ (โดยการวางด้วยมือ) หรือใช้เครื่องจักรอัตโนมัติ

รูเจาะปลอดสิทธิ์หมายถึงรูในวัตถุที่มีขนาดใหญ่พอที่จะให้เกลียวของน็อตหรือสกรูผ่านได้ แต่ไม่รวมถึงหัวของน็อตหรือสกรู รูชนิดนี้ออกแบบมาเพื่อป้องกันไม่ให้เกลียวกัดเข้าเนื้อวัสดุและช่วยให้สามารถใส่สกรูหรือน็อตได้ง่าย

คำว่า “hole” มีต้นกำเนิดจากคำภาษาอังกฤษเก่า “hol” ซึ่งหมายถึง “ถ้ำ” ในสมัยโบราณ ถ้ำไม่เพียงใช้เป็นที่ซ่อนตัวเท่านั้น แต่ยังเป็นที่อยู่อาศัย คำว่า “hole” ปัจจุบันใช้ในบริบทต่าง ๆ เช่น ที่อยู่อาศัยของกระต่าย หรือคำในกอล์ฟ “a hole in one”

ตัวอย่างของรู ได้แก่ รูตรงกลาง “รูในโดนัท” ที่พบในทรอทัส, ส่วนที่ถูกตัดออกจากระนาบ, และพื้นที่ที่ขาดหายไปจากพื้นที่ยูคลิดหลังจากที่มีการเอา knot ออก

รูปแบบรูต่าง ๆ สามารถแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: กลม สี่เหลี่ยม ช่อง และตกแต่งหรือประดับ รูกลมถูกใช้อย่างแพร่หลายเนื่องจากความเรียบง่ายและต้นทุนที่คุ้มค่า

ข้อเสียอย่างหนึ่งของเทคโนโลยีผ่านรูคือ ต้องใช้แผ่นวงจรพิมพ์ที่เจาะรูล่วงหน้า ซึ่งอาจมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน นอกจากนี้ ส่วนประกอบ THT สามารถวางได้เฉพาะด้านเดียวของบอร์ด และในบอร์ดหลายชั้น พื้นที่การเดินสายที่มีอยู่จำกัดเนื่องจากต้องเจาะรูผ่านทุกชั้นของแผ่นวงจรพิมพ์

รูเจาะเครื่องมือ ซึ่งเรียกอีกชื่อว่า รูเจาะสำหรับการผลิต, รูเจาะนำร่อง หรือ รูเจาะสำหรับการผลิต ทำหน้าที่เป็นจุดลงทะเบียนและจุดยึดบน PCB หรือแผง PCB ในระหว่างกระบวนการผลิต

ประโยชน์ของ vias ที่เต็มด้วยทองแดง:

vias ที่เต็มด้วยทองแดงจำเป็นเพราะช่วยเพิ่มการนำความร้อนของ via ซึ่งสำคัญอย่างยิ่งในงานที่เกี่ยวข้องกับความร้อนสูง เนื่องจากช่วยรักษาความเย็นของบอร์ด ทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและลดข้อบกพร่อง

แผงวงจรพิมพ์ 2 ชั้น ซึ่งรู้จักกันในชื่อแผงวงจรพิมพ์ด้านคู่ ประกอบด้วยแผงวงจรพิมพ์ที่เคลือบด้วยทองแดงทั้งด้านบนและด้านล่าง ชั้นกลางเป็นวัสดุฉนวนที่ใช้กันทั่วไปในแผงวงจรพิมพ์ การออกแบบนี้ช่วยให้สามารถวางเลย์เอาต์และบัดกรีได้ทั้งสองด้าน ทำให้การวางเลย์เอาต์ง่ายขึ้นและลดความยากของกระบวนการ ผลที่ได้คือมันถูกใช้อย่างแพร่หลายในการใช้งานต่าง ๆ

ระยะห่างระหว่างรูสองรูใน PCB ขึ้นอยู่กับประเภทของรู สำหรับ PTH ระยะห่างขั้นต่ำจากแผ่นเชื่อมต่อถึงรูเพื่อเส้นขอบควรมีอย่างน้อย 20mil (D≥20mil) สำหรับ NPTH แนะนำให้มีระยะห่างขั้นต่ำ 40mil จากรูถึงเส้นขอบ (E≥40mil)

แผงวงจรพิมพ์แบบผ่านรู 4 ชั้นเป็นชนิดของแผงวงจรพิมพ์ที่ประกอบด้วยชั้นแก้วไฟเบอร์สี่ชั้น ชั้นเหล่านี้รวมถึงชั้นบน ชั้นล่าง VCC และ GND ซึ่งเชื่อมต่อกันโดยใช้รูผ่าน รูฝัง และรูตาบอด เมื่อเทียบกับแผงสองด้าน แผงวงจรพิมพ์แบบผ่านรู 4 ชั้นมีจำนวนรูฝังและรูตาบอดที่มากขึ้น

การเจาะเป็นสิ่งสำคัญในการสร้าง PCB ไม่ว่าจะเป็นบอร์ดชั้นเดียวที่ต้องการรูสำหรับติดตั้ง หรือ PCB หลายชั้นที่ต้องการ vias โดยทั่วไปแล้ว จำเป็นต้องมีทั้งสองประเภทของรูเจาะ รวมถึงรูปแบบอื่น ๆ ด้วย

ดอกสว่านที่ใช้ในเทคโนโลยีการเจาะนี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำประมาณ 6 มิล (0.006″) ซึ่งเป็นขนาดรูที่เล็กที่สุดที่สามารถเจาะบน PCB ได้

สำหรับรูทะลุ ควรใช้ดอกสว่านที่มีร่องตรง ซึ่งเหมาะสำหรับทั้งรูทะลุและรูตัน

เพื่อให้การเข้าเกลียวดีที่สุด คำแนะนำโดยทั่วไปคือให้มีความลึกของเกลียวประมาณ 1 1/2 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของสกรู ตัวอย่างเช่น หากเส้นผ่านศูนย์กลางของสกรูเป็น 1/4″ ความลึกของเกลียวที่ต้องการจะเป็น (1.5 x .25) = .375″