第 6 章 孔和过孔计算器

计算器也可用于设计中使用的非部件对象,包括过孔和通用孔(如安装孔和工具孔)的计算器。

孔尺寸计算器

孔尺寸计算器提供了一种快速简便的方法,根据孔中插入的对象确定孔的尺寸。

图 17. 孔尺寸计算器

类型选项包括导线、螺钉或用户自定义。

  • 线规尺寸列表中填充了多种标准 AWG 导线尺寸。

  • ANSI 螺钉尺寸列表中填充了多种标准 ANSI 螺钉尺寸。

  • 公制螺钉尺寸列表中填充了多种标准公制螺钉尺寸。

  • 用户:可以通过输入单个尺寸的值来指定直径尺寸。也可以通过输入两个值(第一个为长度,第二个为宽度,用逗号分隔)来指定方形或矩形尺寸。

孔尺寸使用六种配合选项之一进行计算。

  • 精确:孔将无间隙地匹配目标尺寸。

  • IPC 最大:孔将使用 IPC 制造等级 A 匹配目标尺寸。

  • IPC 标称:孔将使用 IPC 制造等级 B 匹配目标尺寸。

  • IPC 最小:孔将使用 IPC 制造等级 C 匹配目标尺寸。

  • ANSI 紧:孔将使用 ANSI 紧配合标准匹配目标尺寸。

  • ANSI 松:孔将使用 ANSI 松配合标准匹配目标尺寸。

计算出的孔直径会显示。当与允许指定孔尺寸的焊盘图案计算器(例如遮蔽式接头孔尺寸(d))一起使用时,此值可以拖放到计算器中。

孔焊盘堆叠计算器

孔焊盘堆叠计算器提供了一种快速简便的方法,确定孔及其各层元素的尺寸。

图 18. 孔焊盘堆叠计算器

此计算器与孔尺寸计算器类似,可以根据孔中插入对象的尺寸和形状以及应用的制造等级计算孔尺寸。此外,也可以直接指定孔尺寸。

所有焊盘层、反焊盘和热焊盘的尺寸都会被计算、显示,并可以复制到其他应用中。

过孔计算器

为特定应用选择合适的过孔需要考虑多个因素:所需的设计过孔间距网格、走线和间距宽度、需要在过孔之间通过的走线数量、材料厚度以及过孔可能需要承载的功率。

过孔计算器旨在接受前述部分因素作为用户输入,并生成其余因素作为输出,同时计算结果过孔的合适焊盘堆叠。

BGA 过孔计算器的输入

  • 间距(BGA 焊盘的中心到中心距离)。

  • 焊盘(直径)

  • 最小焊盘到过孔间距 — 基于 BGA 间距/焊盘组合自动应用此条目的典型默认值。BGA 计算会自动传输到应用计算器,可以尝试其他配置。

应用计算器的输入

对 BGA 过孔计算器进行的计算将传输到应用计算器,但对应用计算器的更改不会影响 BGA 计算器。

  • 过孔之间的走线数量

  • 走线宽度

  • 间距宽度

  • 过孔网格(过孔的中心到中心距离)。

过孔计算器的输出

  • 纵横比(材料厚度除以孔径) — 是孔与材料厚度之间的关系。这很重要,因为它影响在板制造过程中正确镀覆过孔孔壁的能力。纵横比通过将材料厚度除以孔径计算得出。

当任何过孔计算启动时,纵横比会计算为 7:1。应避免大于此值的比率。更改厚度会重新计算纵横比,而不影响过孔焊盘堆叠。

  • 电流容量(近似值) — 是可以应用于“所需过孔数量”的最大电流量。当任何计算启动时,会为单个过孔重新计算功率容量。更改电流会重新计算所需过孔数量,而不影响过孔焊盘堆叠。

此值基于每个孔将镀覆最小 1 密耳铜厚度的前提。然后,计算器将孔的镀覆区域横截面转换为等效导线,并应用标准公式 I = k * (T ^.44) * (A ^ .725),其中 I = 电流(安培),k = 去偏常数 0.024(内层),T = 温升(摄氏度),10 为典型值。

  • 焊盘堆叠信息:通过更改输入并评估输出,可以找到大多数应用的合适过孔。然后使用焊盘堆叠信息在设计数据库中定义过孔。

    • 完成孔:这是在孔壁镀覆 0.054 毫米(1 密耳)铜后的完成孔直径。

    • 焊盘:这是所有布线层的焊盘直径。

    • 反焊盘:这是未连接平面层的孔间隙直径。

    • 热焊盘内径/外径:如果选择不“覆盖”过孔,内径将是平面热焊盘空隙的内径,外径将是外径。

    • 辐条宽度:这是跨越热焊盘内径/外径空隙的四条导电元件之一的宽度。

    • 焊料掩膜:对于 0.4 毫米或更大的完成孔,会在过孔上添加等于孔直径加 0.15 毫米的焊料掩膜。

    • 过孔焊盘堆叠名称:此名称基于孔和焊盘尺寸。

过孔查看器

过孔查看器以真实比例显示过孔(黑色)、焊盘(蓝色)、反焊盘(灰色)和走线(蓝色)。热焊盘未显示。

当生成“反焊盘侵占走线”消息时,问题位置会通过白色圆圈在侵占位置指示。

当使用 BGA 过孔计算器作为计算源时,BGA 焊盘以六个(灰色,部分)圆圈表示,与过孔的真实比例一致。

计算过孔

根据布线密度和最小间距规则等因素,过孔计算有时可能很复杂。使用过孔计算器对话框计算过孔。

🏃‍♂️‍步骤

  1. 在主工具栏上,单击计算按钮,然后单击过孔计算器。

  2. 在“过孔计算器”中,如果应用是针对 BGA 的,首先使用 BGA 计算器选择适合 BGA 的过孔。

  3. 根据设计约束调整走线数量、走线和间距宽度以及网格,然后单击计算按钮计算并显示结果。

  4. 使用统计条目收集有关计算过孔的信息,并使用焊盘堆叠数据在设计数据库中创建焊盘堆叠。