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Le placage latéral, dont nous parlons souvent dans l'industrie des circuits imprimés (PCB), porte un nom plus évocateur appelé « placage en cuivre sur bord », parfois aussi dénommé « Castellation ». Vous pouvez l'imaginer comme une « couche de cuivre » appliquée sur le « côté » de la carte électronique : cette couche ne recouvre pas seulement la surface, mais s'étend depuis la couche supérieure jusqu'à la couche inférieure de la carte, formant ainsi une bande conductrice continue le long du bord. Cette couche de cuivre n'est pas simplement posée sur la surface du bord, mais est entièrement connectée avec les feuilles de cuivre conductrices situées sur le dessus et le dessous du PCB lui-même, créant un chemin conducteur traversant toute l'épaisseur de la carte. Même dans certains cas, les bords de zones spécifiques à l'intérieur de la carte sont également métallisés de cette manière, par exemple les bords des encoches, des découpes ou des zones de séparation prévues à l'intérieur du PCB, qui utilisent également cette même méthode de métallisation afin de rendre ces bords internes conducteurs. Ce traitement permet de transformer le bord du PCB, auparavant un simple cadre isolant servant uniquement de support physique, en une structure conductrice fonctionnelle pouvant participer aux connexions électriques.
Une fois cette couche de « cuivre » terminée, divers traitements de surface peuvent être effectués selon les besoins. Par exemple, en utilisant le procédé ENIG, une fine couche d'or est déposée sur la couche de cuivre afin de rendre la conductivité des bords plus stable et la résistance à l'oxydation plus forte ; ou encore en utilisant le procédé ENEPIG, une couche intermédiaire de palladium-nickel est ajoutée entre l'or et le cuivre pour améliorer davantage la fiabilité ; si l'on recherche un bon rapport qualité-prix, le nivellement à l'air chaud (HASL) reste également un choix courant. Recouvrir la couche de cuivre avec un flux fondant protège le cuivre tout en facilitant les soudures ultérieures.
En conception et fabrication de circuits imprimés (PCB), le placage latéral n'est pas un procédé courant, mais plutôt une solution précise destinée à répondre à des exigences fonctionnelles spécifiques. Ses avantages sont particulièrement marqués dans les cas suivants :
Par exemple, dans les modules RF, le plaquage latéral en cuivre peut aider à réduire l'impédance et rendre la transmission des signaux haute fréquence plus stable.
Par exemple, pour le couplage entre la carte du capteur et la carte mère, le plaquage latéral en cuivre peut être directement utilisé comme "contact exposé". Associé à la conception des emplacements d'extension sur la carte mère, cela permet d'assurer la transmission des signaux et de l'énergie sans connecteurs supplémentaires, ce qui simplifie la structure et économise de l'espace.
Pour les PCB devant être fréquemment branchés ou pouvant subir des forces latérales, le plaquage latéral en cuivre peut renforcer la bordure comme un "squelette métallique". Grâce à une combinaison étroite avec le substrat, il peut réduire le risque de fissures et de délamination des bords, ce qui est particulièrement adapté pour améliorer la durabilité des PCB fins (épaisseur ≤ 0,8 mm).
Dans la conception modulaire, la carte fille doit être connectée rapidement et stablement à la carte mère. Le cuivrage latéral peut remplacer les connecteurs à broches traditionnels et permettre un véritable « plug and play » grâce au soudage par bord ou au serrage. Cette conception n'améliore pas seulement l'efficacité de l'assemblage, mais évite également les mauvais contacts dus au relâchement des connecteurs à broches.
Lorsque le bord du PCB doit être soudé et fixé (par exemple, pour le connecter à un boîtier métallique ou un dissipateur thermique), le cuivrage latéral peut offrir une base de soudage plus fiable. Sa surface métallique plane garantit une adhérence uniforme du flux de soudure et évite les problèmes de soudure froide ou de décollement, en particulier lors du soudage automatisé, ce qui améliore considérablement le rendement d'assemblage.
L'effet du plaquage en cuivre sur le côté dépend largement de la maîtrise des détails lors de la phase de conception. Afin de garantir la faisabilité du processus et la qualité finale, la zone de métallisation doit être clairement définie par un « chevauchement des couches de cuivre » dans la conception assistée par ordinateur (CAO), et les règles fondamentales suivantes doivent être strictement respectées :
Cette conception permet d'assurer une couverture continue de la couche de cuivre depuis la surface jusqu'au côté pendant l'électrolyse, évitant ainsi les « défauts » – tout comme les briques doivent être décalées et superposées pour être stables lors de la construction d'un mur, le chevauchement des couches de cuivre constitue la garantie fondamentale de la performance conductrice du côté.
Cette partie du fil de cuivre est équivalente à la « section d'extension du fil », assurant ainsi que le courant puisse être transmis en douceur depuis l'intérieur du PCB vers la zone de plaquage en cuivre sur le côté, évitant ainsi une résistance excessive ou une atténuation du signal due à une connexion trop étroite.
Ce design vise à empêcher que la couche de cuivre située dans la zone non fonctionnelle ne soit accidentellement reliée au plaquage latéral en cuivre, évitant ainsi tout risque de court-circuit. En même temps, cela prévoit un espace de travail pour les opérations de finition sur les bords (comme la découpe ou le meulage), garantissant que la précision du plaquage latéral en cuivre ne soit pas perturbée.
Grâce à sa structure unique de « bord métallisé », le plaquage latéral présente une valeur irremplaçable pour améliorer les performances et la fiabilité des PCB, notamment dans les appareils électroniques haut de gamme :
Dans les circuits à haute fréquence, tels que les modules RF et les équipements de communication 5G, le cuivre déposé sur les côtés peut former, conjointement avec la couche de masse du circuit imprimé multicouche, une barrière invisible permettant de bloquer les interférences électromagnétiques (EMI) externes et de réduire la radiation externe des signaux internes. Cette conception peut réduire considérablement les couplages entre signaux et maintenir un fonctionnement stable du circuit dans un environnement électromagnétique complexe.
Pour les circuits sensibles, tels que les modules de capteurs des appareils médicaux, le cuivre déposé sur les côtés peut transformer le bord du circuit imprimé en une « limite de blindage » et former, avec la conception interne de blindage, un espace d'isolation à large spectre. Cela signifie que les signaux parasites externes ont du mal à pénétrer et que les signaux clés internes ne fuient pas facilement, offrant ainsi un environnement de travail pur aux circuits haute précision.
Les composants électroniques sont extrêmement sensibles à l'électricité statique, et le cuivre plaqué sur le côté peut être utilisé comme un « chemin de décharge électrostatique » pour guider l'évacuation en toute sécurité des charges statiques accumulées pendant le transport et l'assemblage, réduisant ainsi le risque de rupture électrostatique des composants. Cet effet protecteur est particulièrement critique pour les cartes nues sans protection de boîtier ou pour les modules fréquemment branchés et débranchés.
En tant que support essentiel de la connexion périphérique, le cuivre plaqué sur le côté peut être utilisé directement comme point de contact de soudure, et peut également être utilisé conjointement avec l'emplacement pour réaliser une fixation mécanique et une connexion électrique intégrée. Ce design ne simplifie pas seulement le processus d'assemblage, mais améliore également la résistance aux chocs et la durabilité de la connexion grâce à la combinaison étroite entre métaux, réduisant ainsi les pannes causées par un mauvais contact.
Bien que le plaquage cuivre latéral puisse améliorer considérablement les performances des PCB, il est limité par les caractéristiques du processus de fabrication. Les risques potentiels doivent être évités à l'avance lors de la phase de conception afin d'assurer la faisabilité du processus :
Lors de la fabrication d'un PCB, la carte doit être fixée sur un panneau de production afin d'assurer une précision optimale, ce qui entraîne l'impossibilité pour le plaquage cuivre latéral de couvrir l'intégralité de la longueur du bord. Cela nécessite donc de prévoir une zone sans plaquage au niveau des étiquettes de câblage correspondantes. L'ampleur de cet espace doit être déterminée en fonction de la conception des fixations du panneau de production, et sa largeur est généralement comprise entre 2 et 5 mm.
Le traitement de métallisation du cuivre latéral doit être réalisé avant le processus d'électrolyse des trous métallisés (PTH), et la séparation des plaques par V-Cut détruirait la couche de cuivre latéral déjà formée, provoquant des fissures ou un écaillage du dépôt. Par conséquent, les PCB avec un cuivre latéral doivent éviter la séparation par V-Cut. Il est recommandé d'utiliser le processus de découpage au châssis (gong plate) pour séparer les plaques, et ainsi garantir l'intégrité du revêtement des bords.
Le traitement de surface de la zone cuivrée sur les côtés doit privilégier l'immersion or ou l'immersion argent. Ces deux procédés permettent de former sur la surface du cuivre une couche protectrice uniforme et dense, évitant l'oxydation sans nuire aux performances de soudure. Si d'autres méthodes de traitement telles que HASL sont utilisées, la fiabilité des connexions latérales pourrait diminuer en raison d'une épaisseur irrégulière du dépôt.
En même temps, la conception du masque de soudure nécessite une « ouverture du masque de soudure » au niveau de la zone métallisée sur le côté, afin de garantir que la surface métallique soit directement exposée pour permettre une connexion conductive. Afin d'éviter toute ambiguïté, il est recommandé d'ajouter des notes textuelles claires dans le fichier de conception, indiquant l'étendue de la métallisation sur le côté, le type de traitement de surface et les exigences de connexion, afin que nous puissions exécuter correctement.
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