Trong thiết kế và sản xuất PCB (Bảng mạch in), teardrop đóng vai trò quan trọng. Nó không chỉ là điểm kết nối giữa các linh kiện điện tử và PCB mà còn có thể tăng cường độ hàn và cải thiện độ ổn định. Bài viết này sẽ đi sâu vào teardrop PCB là gì, nó có tác dụng gì và cách thiết lập teardrop PCB để giúp bạn hiểu rõ hơn và áp dụng công nghệ quan trọng này.
PCB Teardrop là gì?
Teardrop PCB là những giọt nhỏ vật liệu hàn hình thành xung quanh các điểm kết nối điện trên bảng mạch PCB. Nó thường có hình bầu dục hoặc hình tròn và nằm giữa pad và đường mạch. Nó đóng vai trò trong việc tăng cường kết nối, tăng cường độ hàn và giảm sự tập trung ứng suất. Sự hình thành teardrop là do sự cân bằng giữa sức căng bề mặt của chất hàn và sức căng bề mặt của vật liệu nền PCB trong quá trình hàn. Sự cân bằng này khiến chất hàn hình thành cấu trúc giống như teardrop giữa pad và đường mạch.
Loại hình teardrop PCB
Trong khi hình dạng điển hình của teardrop là một đường thẳng thuôn dần, chúng cũng có thể lõm. Loại teardrop này cũng được gọi là tròn hoặc thẳng. Để tạo hình teardrop “Snowman”, cần thêm một pad phụ nhỏ hơn tại điểm giao nhau nơi nó chồng lên pad chính (do đó có tên như vậy).
Teardrop PCB đóng vai trò quan trọng trong quá trình hàn, chủ yếu ở các khía cạnh sau:
Tăng cường độ bền hàn: Teardrops có thể cung cấp thêm hỗ trợ và kết nối cho hàn, cải thiện độ ổn định và độ tin cậy của mối hàn. Điều này ngăn ngừa hiệu quả các mối hàn bị gãy hoặc lỏng. Nó không chỉ có thể bảo vệ các pad và ngăn chúng rơi ra trong nhiều quy trình hàn mà còn tránh các vấn đề như khắc không đều và nứt do các lỗ xuyên lệch trong quá trình sản xuất.
Giảm tập trung ứng suất: teardrop được hình thành như một vùng đệm dưới tác động của sức căng bề mặt PCB và sức căng bề mặt hàn. Sự hình thành này làm giảm hiệu quả sự tập trung ứng suất xung quanh mối hàn, giảm thiểu nguy cơ mối hàn bị mỏi và gãy.
Tối ưu hóa chất lượng hàn: Việc thiết lập teardrop đúng cách có thể cải thiện sự phân phối chất hàn giữa các pad và đường mạch, giúp cải thiện chất lượng hàn và giảm tỷ lệ lỗi hàn.
Bảo vệ cấu trúc bảng mạch: teardrop có thể ngăn các điểm tiếp xúc giữa dây và pad hoặc dây và lỗ via không bị ngắt kết nối khi chịu tác động lực bên ngoài đáng kể. Điều này giúp bảo vệ tính toàn vẹn về mặt cấu trúc của bảng mạch. Ngoài ra, teardrop có thể tăng cường tính thẩm mỹ của bảng mạch PCB.
Tối ưu hóa truyền tín hiệu: Teardrops có thể giúp làm mịn trở kháng, giảm các thay đổi đột ngột về trở kháng và ngăn ngừa phản xạ do giảm đột ngột độ rộng đường truyền trong quá trình truyền tín hiệu tần số cao. Điều này giúp cung cấp sự chuyển đổi mượt mà hơn giữa trace và pad, tối ưu hóa chất lượng truyền tín hiệu.
Tôi nên đặt teardrop ở đâu?
Khi thiết kế PCB, hãy cân nhắc thêm teardrop trong các trường hợp sau:
● Thêm teardrop cho các lỗ xuyên nơi tỷ lệ trace-to-pad nhỏ.
● Thêm teardrop vào các bảng mạch có mật độ cao, nơi vòng tròn hình khuyên xung quanh lỗ cần được bảo toàn.
● Thêm teardrop trên các bảng mạch linh hoạt (flex) để giảm ứng suất tại vị trí tiếp giáp giữa trace và pad.
● Thêm teardrop bên dưới BGA (Ball Grid Array) nơi có nhiều via.
● Thêm teardrop khi trace thoát ra khỏi pad, bất kể đó là pad liền mạch hay pad có via.
● Thêm teardrop khi trace trở nên hẹp.
● Không cần thêm teardrop khi dây dẫn có độ rộng hơn 20 mils.
Làm thế nào để thêm hình teardrop trong Altium Designer?
Lấy Altium Designer làm ví dụ, trước tiên hãy chọn công cụ “Tool”.
Thực hiện lệnh menu “Tools-Teardrops” hoặc phím tắt “TE” để truy cập hộp thoại thiết lập thuộc tính teardrop như trong hình bên dưới, sau đó chọn đối tượng để thực hiện thao tác.
