ควรเพิ่ม teardrops เมื่อออกแบบ PCB หรือไม่

คำถามนี้สามารถจุดประกายการถกเถียงกันอย่างยาวนานในหมู่วิศวกรทั้งใหม่และมีประสบการณ์ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์: บางคนยืนยันว่าต้องเพิ่ม teardrops ให้กับบอร์ดทั้งหมด โดยเรียกมันว่า "การดำเนินการช่วยชีวิต" เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือ; คนอื่นๆ คัดค้านอย่างรุนแรง โดยบ่นว่าการเพิ่ม teardrops ให้กับบอร์ดความถี่สูงโดยตรงทำให้สัญญาณล้มเหลว ยิ่งไปกว่านั้น วิศวกรที่มีประสบการณ์มีแนวทางที่ตรงกันข้ามอย่างสิ้นเชิง

ในความเป็นจริง ไม่มีคำตอบมาตรฐาน "ต้องเพิ่ม" หรือ "ห้ามเพิ่มอย่างเด็ดขาด" สำหรับ teardrops กุญแจสำคัญคือการทำความเข้าใจหน้าที่ที่แท้จริงและค้นหาสถานการณ์การใช้งานที่เหมาะสม วันนี้ เราจะอธิบายตรรกะหลักของ teardrops PCB ในแง่ง่ายๆ เพื่อให้คุณไม่ต้องกังวลกับเรื่องนี้อีกต่อไป!

ประการแรก ทำความเข้าใจสิ่งนี้: teardrops ไม่ใช่ "ของตกแต่ง" แต่เป็นการรวบรวม 5 ฟังก์ชันการใช้งาน

Teardrops คือพื้นที่ทองแดงรูปหยดน้ำตาหรือรูปโค้งที่เปลี่ยนผ่านระหว่างร่องรอย PCB และแผ่นรองหรือ vias พวกมันอาจดูไม่สำคัญ แต่ซ่อนฟังก์ชันหลักไว้ห้าประการ:

1. เสริมสร้างการเชื่อมต่อ:
เช่นเดียวกับแถบเสริมแรงที่ตะเข็บเสื้อผ้า teardrops จะเพิ่มพื้นที่สัมผัสระหว่างร่องรอยและแผ่นรอง กระจายแรงภายนอก ไม่ว่าจะเป็นการสั่นสะเทือนระหว่างการขนส่งผลิตภัณฑ์ การเสียบและถอดปลั๊กระหว่างการใช้งาน หรือการบำรุงรักษาและการถอดขั้วต่อในภายหลัง จะช่วยป้องกันไม่ให้แผ่นรองและร่องรอยฉีกขาดออกจากกัน เพิ่มความแข็งแรงทางกลไกเป็นสองเท่าโดยตรง

2. ปกป้องแผ่นรองจากการ "ล้มเหลว":
ในระหว่างรอบการบัดกรีหลายครั้ง แผ่นรองต้องทนต่อความเครียดจากการขยายตัวและหดตัวทางความร้อนซ้ำๆ ซึ่งนำไปสู่การบิดงอและลอกออกได้ง่าย การกัดที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างการผลิตและการวางแนว vias ที่ไม่ถูกต้องยังสามารถทำให้แผ่นรองแตกได้ Teardrops ทำหน้าที่เหมือนบัฟเฟอร์ ดูดซับความเครียดจากความร้อนและลดความเสี่ยงเหล่านี้

3. รับรองการส่งสัญญาณที่ราบรื่น:
เมื่อความกว้างของร่องรอยและแผ่นรองมีการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน สัญญาณมีแนวโน้มที่จะเกิดการสะท้อนและการลดทอน การเปลี่ยนผ่านที่ราบรื่นของ teardrop ช่วยลดการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์ ทำให้การส่งสัญญาณราบรื่นขึ้นและป้องกัน "การจราจรติดขัด"

4. ปรับปรุง "ผลผลิต" การผลิต:
ดอกสว่านหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะมีความเบี่ยงเบนเล็กน้อยระหว่างการเจาะ การเผื่อทองแดงพิเศษของ teardrop จะ "รองรับ" สิ่งนี้ ป้องกันไม่ให้ร่องรอยขาดเนื่องจากการเบี่ยงเบนการเจาะ นอกจากนี้ยังช่วยลดปัญหาการกัดมากเกินไประหว่างกระบวนการกัด ทำให้โรงงานมีความทนทานต่อข้อผิดพลาดมากขึ้นระหว่างการผลิต

5. "โบนัส" ด้านสุนทรียภาพ:
เมื่อเทียบกับการเชื่อมต่อมุมฉากที่แข็ง teardrops ทำให้การเปลี่ยนผ่านระหว่างร่องรอยและแผ่นรองเป็นไปอย่างเป็นธรรมชาติมากขึ้น ปรับปรุงรูปลักษณ์โดยรวมของ PCB บอร์ดดูเป็นระเบียบและเป็นมืออาชีพมากขึ้น และเอฟเฟกต์ภาพได้รับการอัปเกรดโดยตรง

ในสถานการณ์เหล่านี้ teardrops เป็น "สิ่งที่ต้องมี" และการละเว้น teardrops จะนำไปสู่ปัญหาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

จากสถานการณ์การใช้งานจริง ขอแนะนำให้จัดลำดับความสำคัญในการเพิ่ม teardrops ใน 4 สถานการณ์ต่อไปนี้ เพื่อลดความเสี่ยงของความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์อย่างมีนัยสำคัญ:

1. สภาพแวดล้อมที่มีความเครียดทางกลไกสูง: ต้องเพิ่ม
ผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ ตัวควบคุมอุตสาหกรรม และอินเทอร์เฟซขั้วต่อที่เสียบ/ถอดปลั๊กบ่อยครั้ง ต้องเผชิญกับการสั่นสะเทือน การชน หรือการเสียบ/ถอดปลั๊กบ่อยครั้ง การเชื่อมต่อระหว่างร่องรอยและแผ่นรองเป็น "จุดอ่อน" ที่ความเครียดเข้มข้น ขอแนะนำให้เลือก teardrops ทรงกลมหรือรูป "มนุษย์หิมะ" ซึ่งสามารถกระจายความเครียดได้อย่างมีประสิทธิภาพและป้องกันความล้มเหลวจากการแตกหักระหว่างการใช้งาน

2. สถานการณ์สัญญาณความถี่สูง/ความเร็วสูง: เพิ่มด้วยความระมัดระวัง
วงจรความถี่สูงและความเร็วสูง เช่น โมดูลการสื่อสาร 5G และอินเทอร์เฟซหน่วยความจำความเร็วสูง มีข้อกำหนดที่สูงมากสำหรับความสมบูรณ์ของสัญญาณ ไม่ควรเพิ่ม teardrops อย่างสุ่มสี่สุ่มห้า ควรจัดลำดับความสำคัญให้กับ teardrops ที่โค้งมนและราบรื่น และต้องตรวจสอบอิมพีแดนซ์ที่ตรงกันผ่านการจำลองเพื่อหลีกเลี่ยงการบิดเบือนสัญญาณที่เกิดจาก teardrops

3. PCB ความหนาแน่นสูง: เพิ่มแบบเลือก
บอร์ดความหนาแน่นสูง เช่น เมนบอร์ดโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์สวมใส่ได้ มีพื้นที่การกำหนดเส้นทางที่จำกัดมาก การเพิ่ม teardrops ให้กับบอร์ดทั้งหมดจะใช้พื้นที่เพิ่มเติมและส่งผลกระทบต่อความหนาแน่นของการกำหนดเส้นทาง ขอแนะนำให้เพิ่มเฉพาะแผ่นรองและ vias ที่สำคัญเท่านั้น และละเว้นในพื้นที่ที่ไม่สำคัญเพื่อสร้างสมดุลระหว่างความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพการกำหนดเส้นทาง

4. สถานการณ์การเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตจำนวนมาก: ปรับเปลี่ยนตามความจำเป็น
สำหรับผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคราคาประหยัด หากความสามารถในการประมวลผลของผู้ผลิต PCB อยู่ในระดับปานกลาง (เช่น ความแม่นยำในการเจาะต่ำ) สามารถเพิ่มพื้นที่ครอบคลุม teardrop ได้อย่างเหมาะสมเพื่อชดเชยข้อบกพร่องของกระบวนการและปรับปรุงผลผลิตการผลิตจำนวนมาก หากกระบวนการของผู้ผลิตมีความสมบูรณ์ สามารถใช้ขนาดทั่วไปเพื่อหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองพื้นที่

การเพิ่ม teardrops ใน 3 จุดนี้เทียบเท่ากับ... การเพิ่ม teardrops: ดำเนินการด้วยความระมัดระวัง!

ไม่ใช่ทุกสถานการณ์ที่เหมาะสมสำหรับการเพิ่ม teardrops การเพิ่ม teardrops อย่างสุ่มสี่สุ่มห้าในสถานการณ์ต่อไปนี้จะส่งผลเสียเท่านั้น:

1. พื้นที่ที่ไวต่ออิมพีแดนซ์:
สำหรับพื้นที่ที่มีข้อกำหนดอิมพีแดนซ์สูงมาก เช่น เสาอากาศและคู่ต่างกัน ต้องดำเนินการตรวจสอบอิมพีแดนซ์ก่อนเพิ่ม teardrops หาก teardrops ทำให้เกิดอิมพีแดนซ์ไม่ตรงกัน จะส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ ทำให้แย่กว่าการไม่เพิ่ม teardrops เลย

2. บอร์ดความหนาแน่นสูงพิเศษ:
สำหรับผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น เซ็นเซอร์ขนาดเล็กและเมนบอร์ดโทรศัพท์มือถือขนาดกะทัดรัดมาก ซึ่งความหนาแน่นของการเดินสายไฟถูกทำให้สูงสุดแล้ว teardrops จะบีบอัดพื้นที่การกำหนดเส้นทางเพิ่มเติม ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาในการกำหนดเส้นทางหรือแม้แต่ความเสี่ยงต่อไฟฟ้าลัดวงจร ต้องมีการประเมินอย่างรอบคอบก่อนตัดสินใจว่าจะเพิ่มหรือไม่

3. วงจรที่มีความซับซ้อนต่ำ:
สำหรับบอร์ดควบคุมอย่างง่ายและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคทั่วไป ซึ่งมีข้อกำหนดที่ต่ำกว่าสำหรับความแข็งแรงทางกลไกและความสมบูรณ์ของสัญญาณ ประโยชน์ของการเพิ่ม teardrops นั้นมีจำกัด และจะเพิ่มเวลาในการออกแบบเท่านั้น เพื่อลดความซับซ้อนของกระบวนการและปรับปรุงประสิทธิภาพ สามารถละเว้นการออกแบบ teardrop ได้

สรุป: หลักการสำคัญของ teardrops คือ "ปรับเปลี่ยนตามความจำเป็น"

Teardrops PCB โดยพื้นฐานแล้วคือการออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพ "ไอซิ่งบนเค้ก" ไม่ใช่องค์ประกอบหลักที่กำหนดฟังก์ชันวงจร พวกเขาไม่ใช่ทั้ง "ยาครอบจักรวาล" และไม่ใช่ "รายการที่ไม่จำเป็น":

• เมื่อต้องการความน่าเชื่อถือและจัดการกับสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน พวกเขาคือ "เกราะป้องกัน" เพื่อลดความเสี่ยง;
• เมื่อเผชิญกับการกำหนดเส้นทางความหนาแน่นสูงและสัญญาณความถี่สูง/ความเร็วสูง พวกเขาคือ "รายละเอียด" ที่ต้องควบคุมอย่างระมัดระวัง;
• ในวงจรอย่างง่ายและผลิตภัณฑ์ที่ผลิตจำนวนมากพร้อมกระบวนการที่สมบูรณ์ พวกเขาคือ "ตัวเลือกการเพิ่มประสิทธิภาพ" ที่สามารถเลือกได้อย่างยืดหยุ่น

การออกแบบ PCB ที่ยอดเยี่ยมไม่เคยเกี่ยวกับการเพิ่มคุณสมบัติต่างๆ อย่างสุ่มสี่สุ่มห้า แต่เป็นการปรับให้เข้ากับความต้องการของผลิตภัณฑ์อย่างแม่นยำ การเรียนรู้สถานการณ์ที่เกี่ยวข้องและเทคนิคการออกแบบของ teardrops เป็นสิ่งสำคัญในการค้นหาความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และประสิทธิภาพ