Sivupinnoitus

Mikä on sivupinnoitus?

Sivupinnoitus, josta usein puhutaan PCB-teollisuudessa, on eloisemmin nimeltään "reunapinnoitus", joskus myös "Castellation". Voit ajatella sitä kuin kerroksen "kuparivaatetta" piirikortin sivulle - tämä kuparikerros ei peitä pelkästään pinnan vaan ulottuu piirikortin yläkerroksesta alakerrokseen asti, muodostaen koko reunan pituudeltaan täyden sähköjohtavan liitostyynyn. Tämä kuparikerros ei ole vain peitetty reunan pinnalle, vaan se on täysin yhteydessä piirikortin oman ylä- ja alapinnan johtavien kuparifolioiden kanssa, muodostaen sähköisenä yhteytenä toimivan reitin koko piirikortin paksuuden läpi. Jopa joissakin suunnittelussa tiettyjen alueiden sisäisiä reunoja metallisoidaan samalla tavalla, kuten urien, leikkausten tai erotteluvälien sisäisten reunojen kohdalla, joissa myös käytetään samaa metallisointikäsittelyä varmistaakseen näiden sisäisten reunojen sähköinen johtavuus. Tällainen käsittely voi muuttaa piirikortin eristävän kehyksen, joka aiemmin toimi pelkästään fyysisenä tukena, toimivaksi johtavaksi rakenteeksi, joka voi osallistua piiriyhteyksiin.

Kun "villikerros" on valmis, voidaan sen pinnalle tehdä erilaisia pinnoituskäsittelyitä tarpeen mukaan. Esimerkiksi ENIG-menetelmällä valmistetaan ohut kultakerros kuparikerroksen päälle, jolloin reunojen sähkönjohtavuus on stabiilimpi ja hapettumiskestävyys paranee; tai käyttämällä ENEPIG-menetelmää, kulta- ja kuparikerrosten väliin lisätään palladium-nikkeli kerros, jolla parannetaan luotettavuutta edelleen; jos haluat pitää kustannukset mahdollisimman alhaisina, myös kuvotason tasoitus (HASL) on yleinen valinta. Kuparikerroksen peittäminen sulatetulla juotteella suojaa kuparia ja helpottaa seuraavia hitsausvaiheita.

Sivupinnoituksen käyttökohteet

PCB-suunnittelussa ja valmistuksessa sivupinnoitus ei ole yleinen prosessi, vaan tarkka ratkaisu erityisiin toiminnallisiin tarpeisiin. Sen edut ovat erityisen merkittäviä seuraavissa tilanteissa:

1. Johtavuuden parantaminen korkean taajuuden tai suuren virran tilanteissa

Esimerkiksi RF-moduuleissa sivun kuparipinnoitus voi auttaa vähentämään impedanssia ja tekemään korkeataajuuksisesta signaalin siirrosta vakaampaa.

2. Reunan suunnittelu liitännäispinnaksi

Esimerkiksi anturakortin ja pääkortin yhdistämisessä sivun kuparipinnoitetta voidaan käyttää suoraan "paljain kosketuksena", jolloin yhdistetään pääkortin korttipaikan suunnitteluun, jolloin signaalin ja virran siirto voidaan toteuttaa ilman lisäliitännöksiä, mikä yksinkertaistaa rakennetta ja säästää tilaa.

3. Luotettavuusvaatimukset mekaanista iskua vastaan

Kun kyseessä ovat PCB:t, joihin on suunniteltu usein liitettävää tai joita saattaa altistua sivuttaisille voimille, sivun kuparipinnoitus voi vahvistaa reunoja kuin "metallinen luuranko". Sen tiivis yhdistelmä kanta-aineeseen voi vähentää reunojen halkeamisen ja kerrostumisen riskiä, erityisesti ohuiden PCB-levyjen (paksuus ≤0,8 mm) kestävyyden parantamiseen soveltuva ratkaisu.

4. Modulaarinen yhteys ohjainkortin ja pääkortin välillä

Modulaarisuunnittelussa emolevy on liitettävä pääkorttiin nopeasti ja vakaasti. Sivun kuparipinnoitus voi korvata perinteiset pinniliitännät ja saavuttaa "plug and play" -toiminnon reuna- tai puristusliitännällä. Tämä ratkaisu ei ainoastaan tee asennuksesta tehokkaampaa, vaan myös vähentää kontaktiongelmia, johtuen löystyneistä pinniliitännöistä.

5. Reunasolderauksen asennuksen optimointi

Kun PCB:n reunaan on tehtävä liitos (esimerkiksi metalliselle kotelolle tai lämmönjohdattimelle), sivun kuparipinnoitus voi tarjota luotettavamman perustan solderointia varten. Sen tasainen metallipinta varmistaa yhtenäisen juotosliitännän ja estää kylmäjuotosten ja irtautumisen, erityisesti automaattisessa juottamisessa, mikä parantaa huomattavasti asennuksen hyötyastetta.

Kuparipinnoituksen PCB-suunnittelumääritykset sivulla

Kuparin pinnoituksen vaikutus sivulle riippuu pitkälti yksityiskohtien hallinnasta suunnitteluvaiheessa. Prosessin toteutettavuuden ja lopullisen laadun varmistamiseksi metallisointialueen on oltava selkeästi määritelty CAD-suunnittelussa "kuparikerroksen limityksen" kautta, ja seuraavia ydinsääntöjä on noudatettava tiukasti:

1. Kuparikerroksen limityksen leveyden tulee olla vähintään 0,5 mm

Tämä suunnittelu varmistaa kuparikerroksen jatkuvan peitton electroplating-prosessissa pinnalle ja sivulle, välttäen "vikojen" syntymistä - aivan kuten tiilien on oltava limityksessä ja limittäin tukeakseen rakennetta seinää rakennettaessa, kuparikerroksen limitys on sivun sähkökäyttöisen suorituskyvyn perustakuu.

2. Yhteyskerroksessa on oltava vähintään 0,3 mm:n johtava yhteys

Tämä osa kuparilangasta vastaa "langan jatkeosaa", jolloin virta voidaan siirtää sujuvasti PCB:n sisäpuolelta sivun kuparipinnoitteen alueelle, mikä vähentää liian kapean liitännän aiheuttamaa vastaista tai signaalin vaimenemista

3. Ei-liitännöllinen kerros säilyttää turvavälin, joka on yli 0,8 mm

Tämä suunnittelu estää toimimattomassa alueessa olevan kuparikerroksen vahingossa liittymisen sivun kuparipinnoitteeseen ja estää oikosulkuriskin. Samalla se varaa tilaa reunojen käsittelyyn (esim. leikkaus ja hionta), jotta sivun kuparipinnoitteen tarkkuutta ei häiritä

Sivun kuparoinnin keskeiset edut

Sen ainutlaatuisen "metallisoidun reunan" rakenteen ansiosta sivupinnoitteella on korvaamatonta arvoa PCB:n suorituskyvyn ja luotettavuuden parantamisessa, erityisesti korkealuokkaisissa elektroniikkalaitteissa:

1. Parantunut sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC)

Korkeataajuuspiireissä, kuten RF-moduuleissa ja 5G-tietoliikenteen laitteissa, sivulle tehty kuparipinnoitus voi muodostaa näkymättömän esteen monikerroksisen PCB:n maakerroksen kanssa estämään ulkoista sähkömagneettista häiriö (EMI) ja vähentämään sisäisten signaalien ulospäinsäteilyä. Tällainen rakenne voi merkittävästi vähentää signaalin vuotoa ja pitää piiri toiminnassa vakaasti monimutkaisessa sähkömagneettisessa ympäristössä.

2. Rakenna tehokas suojauseste

Herkillä piireillä, kuten lääkinnällisten laitteiden anturimoduuleilla, sivulle tehty kuparipinnoitus voi muuttaa PCB:n reunoista "suojausrajapinnan" ja muodostaa täydellisen signaalieristysavaruuden sisäisen suojauksen suunnittelun kanssa. Tämä tarkoittaa, että ulkoiset hajasignaalit eivät pääse helposti sisään ja sisäiset tärkeät signaalit eivät vuorostaan pääse vuotamaan ulos, tarjoten puhtaan toimintaympäristön korkean tarkkuuden piireille.

3. Lisäsuojaukset sähköstaattista suojausta varten

Elektroniset komponentit ovat erittäin herkkiä staattiselle sähkölle, ja sivun kuparipinnoitetta voidaan käyttää "staattisen sähkön purkukanavana" ohjaamaan kertyneiden staattisten varauksien turvallista purkamista kuljetuksen ja asennuksen aikana, mikä vähentää komponenttien sähköisen purkautumisriskiä. Tämä suojavaikutus on erityisen kriittinen kotelonsuojattomille piirilevyille tai moduuleille, joita liitetään usein irti ja kiinni.

4. Paranna liitännän ja asennuksen kaksinkertainen luotettavuus

Reunaliitännän keskeisenä kantajana sivun kuparipinnoitetta voidaan käyttää suoraan juotoskosketuspisteenä, ja sitä voidaan käyttää myös yhdessä korttipaikan kanssa saadakseen aikaan mekaanisen kiinnityksen ja sähköisen liitännän yhdistelmän. Tämä rakenne ei ainoastaan yksinkertaista asennusprosessia, vaan myös parantaa liitännän iskunkestävyyttä ja kestävyyttä metallin ja metallin tiiviillä yhdistämällä, vähentäen huonon kosketuksen aiheuttamia vikoja.

Prosessin rajoitukset ja suunnittelunäkökohdat sivupinnoitukseen liittyen

Vaikka sivupinnoitus voi huomattavasti parantaa PCB:n suorituskykyä, sillä on valmistusprosessin ominaisuuksiin liittyviä rajoituksia. Mahdolliset riskit tulee välttää etukäteen suunnitteluvaiheessa, jotta varmistetaan prosessin toteutettavuus:

1. Reunapinnoituksen epäjatkuvuuden rajoitus

PCB-valmistuksessa kanta tulee kiinnittää tuotantopaneeliin tarkkuuden varmistamiseksi, mikä johtaa siihen, että sivupinnoitus ei voi peittää koko reunan pituutta. Tämä edellyttää eron varaamista johdotusmerkinnän vastaavasta kohdasta. Tämä väli tulee varata tuotantopaneelin kiinnitysrakenteen mukaisesti, ja sen leveys on yleensä 2–5 mm.

2. Yhteensopivuuden rajoitus V-leikkauslevyn erotusprosessin kanssa

Sivun kuparipinnoituksen metallisointikäsittely tulee suorittaa ennen reikälevyjen elektrolyyttiseen pinnoitukseen (PTH) liittyvää prosessia, ja V-leikkauslevyn erottaminen tuhoaa muodostuneen sivun kuparikerroksen, mikä voi aiheuttaa pinnoituksen halkeamista tai irtoamista. Siksi PCB:itä, joissa on sivun kuparipinnoite, tulee välttää V-leikkauserottelua. Suosittelemme käyttämään kopiopinnoitusta erottelumenetelmänä ja varmistamaan reunojen pinnoituksen eheyden.

3. Pinnankäsittelyn ja juotosmassan erityisvaatimukset

Sivun kuparipinnoitteen pinnankäsittelyssä tulee ensisijaisesti käyttää upotettua kultaa tai upotettua hopeaa. Nämä kaksi prosessia voivat muodostaa yhtenäisen ja tiheän suojakerroksen kuparikerroksen pinnalle estäen hapettumista ja vaikuttamatta hitsauksen suorituskykyyn. Jos käytetään muita käsittelytapoja, kuten HASL:ää, reunojen yhteyden luotettavuus voi heiketä epätasaisen pinnoituksen paksuuden vuoksi.

Samanaikaisesti juotosmaskisuunnittelussa vaaditaan "juotosmaskin avaamista" kuparoidun alueen sivulla varmistaaksemme, että metallipinta on suoraan paljastettu saavuttamaan johtavan yhteyden. Epäselvyyksien välttämiseksi suosittelemme lisäämään selkeät tekstimerkinnät suunniteltuun tiedostoon osoittamaan kuparoinnin laajuus sivulla, pinnankäsittelyn tyyppi ja yhteyden vaatimukset, jotta voimme suorittaa sen tarkasti.