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La Placcatura Laterale, di cui si parla spesso nel settore dei PCB, ha un nome più suggestivo chiamato "placcatura in rame sul bordo", talvolta indicata anche come "Castellation". Si può immaginare come l'applicazione di uno "strato di rame" sui "lati" della scheda circuito: questo strato non ricopre soltanto la superficie, ma si estende dallo strato superiore del PCB fino a quello inferiore, formando una fascia conduttiva completa lungo tutto il bordo. Questo strato di rame non è semplicemente applicato sulla superficie laterale, ma è connesso integralmente alle pellicole di rame conduttive superiore e inferiore del PCB stesso, creando un percorso conduttivo che attraversa l'intero spessore della scheda. In alcuni casi, persino i bordi di aree specifiche all'interno della scheda vengono metallizzati in questo modo, come ad esempio i bordi di scanalature, tagli o zone di separazione previste all'interno del PCB, dove si utilizza lo stesso trattamento di metallizzazione per rendere conduttivi anche questi bordi interni. Questo processo consente di trasformare il bordo del PCB, inizialmente una struttura isolante utile esclusivamente come supporto fisico, in una struttura conduttiva funzionale che partecipa alle connessioni del circuito.
Dopo il completamento di questo strato di "copper coat", è possibile effettuare varie trattamenti superficiali in base alle esigenze. Ad esempio, utilizzando il processo ENIG, uno strato sottile d'oro viene applicato sopra lo strato di rame per rendere la conducibilità ai bordi più stabile e la resistenza all'ossidazione più forte; oppure utilizzando il processo ENEPIG, tra l'oro e il rame viene aggiunto uno strato intermedio di palladio-nichel per migliorare ulteriormente l'affidabilità; se si desidera privilegiare il rapporto qualità-prezzo, la saldatura con aria calda (HASL) è anch'essa una scelta comune. Coprire lo strato di rame con saldatura fusa non solo protegge il rame, ma facilita anche le successive operazioni di saldatura.
Nella progettazione e produzione di PCB, la placcatura laterale non è un processo generale, ma una soluzione precisa per esigenze funzionali specifiche. I suoi vantaggi sono particolarmente significativi nei seguenti scenari:
Ad esempio, nei moduli RF, la placcatura in rame laterale può aiutare a ridurre l'impedenza e rendere più stabile la trasmissione dei segnali ad alta frequenza.
Ad esempio, nell'interfacciamento tra la scheda secondaria del sensore e la scheda madre, la placcatura in rame laterale può essere direttamente utilizzata come "contatto esposto"; combinata con la progettazione dello slot sulla scheda madre, permette di completare la trasmissione di segnale e alimentazione senza connettori aggiuntivi, semplificando la struttura e risparmiando spazio.
Per PCB che devono essere frequentemente inseriti o che potrebbero subire forze laterali, la placcatura in rame laterale può agire come uno "scheletro metallico". La sua stretta adesione al substrato riduce il rischio di crepe ai bordi e delaminazione, ed è particolarmente adatta per migliorare la durabilità di PCB sottili (spessore ≤0,8 mm).
Nella progettazione modulare, la scheda figlia deve essere connessa in modo rapido e stabile alla scheda madre. La placcatura laterale in rame può sostituire i tradizionali connettori a perno e realizzare una funzionalità "plug and play" attraverso la saldatura o la morsettatura del bordo. Questo tipo di progettazione non solo rende l'assemblaggio più efficiente, ma evita anche problemi di contatto dovuti al allentamento dei connettori a perno.
Quando il bordo della PCB deve essere saldato e fissato (ad esempio per connettersi a un contenitore metallico o a un dissipatore di calore), la placcatura laterale in rame può fornire una base per la saldatura più affidabile. La sua superficie metallica piana garantisce un'adesione uniforme della saldatura ed evita problemi come saldature fredde o staccamenti, soprattutto nella saldatura automatizzata, migliorando notevolmente il rendimento dell'assemblaggio.
L'effetto della placcatura in rame sul lato dipende in gran parte dal controllo dei dettagli nella fase di progettazione. Per garantire fattibilità del processo e qualità finale, l'area di metallizzazione deve essere chiaramente definita attraverso l'"overlapping del layer di rame" nel design CAD, e le seguenti regole fondamentali devono essere seguite rigorosamente:
Questa progettazione garantisce una copertura continua del layer di rame dalla superficie al lato durante la galvanizzazione, evitando "difetti" - proprio come i mattoni devono essere disposti in modo sfalsato e sovrapposto per essere stabili quando si costruisce un muro, la sovrapposizione del layer di rame rappresenta la garanzia fondamentale per le prestazioni conduttive del lato.
Questa parte del filo di rame è equivalente alla "sezione di estensione del filo", garantendo che la corrente possa essere trasmessa senza interruzioni dall'interno della scheda PCB alla zona placcata in rame sul lato, evitando una resistenza eccessiva o un'attenuazione del segnale dovuta a una connessione troppo stretta.
Questo design impedisce che lo strato di rame presente nell'area non funzionale venga erroneamente connesso alla placcatura laterale in rame, evitando il rischio di cortocircuiti. Allo stesso tempo, prevede uno spazio operativo per il trattamento dei bordi (ad esempio taglio e levigatura), garantendo che la precisione della placcatura laterale in rame non venga compromessa.
Grazie alla sua struttura unica "metallizzata sul bordo", la placcatura laterale dimostra un valore insostituibile nell'incrementare le prestazioni e la affidabilità delle schede PCB, in particolare nei dispositivi elettronici di alta gamma:
Nei circuiti ad alta frequenza, come moduli RF e apparecchiature di comunicazione 5G, la placcatura in rame sui lati può formare una barriera invisibile insieme allo strato di massa del PCB multistrato, bloccando l'interferenza elettromagnetica esterna (EMI) e riducendo l'emissione esterna dei segnali interni. Questo design riduce significativamente il crosstalk tra i segnali e mantiene il circuito operativo in modo stabile in un ambiente elettromagnetico complesso.
Per circuiti sensibili, come i moduli sensori degli strumenti medici, la placcatura in rame sui lati può trasformare il bordo del PCB in un "confine di schermatura" e creare insieme al design interno di schermatura uno spazio isolato per i segnali su tutto l'intervallo. Questo significa che i segnali parassiti esterni difficilmente riescono a penetrare e i segnali chiave interni non fuoriescono facilmente, fornendo un ambiente di lavoro pulito per circuiti ad alta precisione.
I componenti elettronici sono estremamente sensibili all'elettricità statica e la placcatura in rame sul lato può essere utilizzata come un "canale di scarica elettrostatica" per guidare la scarica sicura delle cariche statiche accumulate durante il trasporto e il montaggio, riducendo il rischio di guasti elettrostatici ai componenti. Questo effetto protettivo è particolarmente critico per schede nude prive di protezione esterna o moduli che vengono frequentemente inseriti e rimossi.
Come supporto fondamentale della connessione periferica, la placcatura in rame sul lato può essere utilizzata direttamente come punto di contatto per la saldatura, oppure può essere abbinata alla fessura per realizzare un'integrazione tra fissaggio meccanico e connessione elettrica. Questo tipo di progettazione non solo semplifica il processo di assemblaggio, ma migliora anche la resistenza agli urti e la durata della connessione grazie alla stretta combinazione tra metalli, riducendo i guasti causati da contatti non ottimali.
Sebbene la metallizzazione laterale del rame possa migliorare significativamente le prestazioni del PCB, essa è limitata dalle caratteristiche del processo produttivo. I potenziali rischi devono essere evitati in anticipo durante la fase di progettazione per garantire la fattibilità del processo:
Nella produzione dei PCB, la scheda deve essere fissata sul pannello di produzione per garantire la precisione del processo, il che comporta che la metallizzazione laterale non possa coprire l'intera lunghezza del bordo. Questo richiede di riservare un'area di interruzione nella posizione corrispondente dell'etichetta del cablaggio. Questa interruzione deve essere prevista in base al design del fissaggio del pannello di produzione e la sua larghezza è generalmente compresa tra 2 e 5 mm.
Il trattamento di metallocarburazione della placcatura laterale in rame deve essere completato prima del processo di elettrolucidatura dei fori passanti (PTH), e la separazione della scheda con taglio a V distruggerà lo strato di rame laterale formato, causando crepe o distacco della placcatura. Pertanto, le PCB con placcatura laterale in rame devono evitare la separazione con taglio a V. Si consiglia di utilizzare il processo di tranciatura per separare le schede e garantire l'integrità della placcatura sui bordi.
Per il trattamento superficiale dell'area placcata in rame sul lato, è preferibile utilizzare oro o argento immersi. Questi due processi possono formare un rivestimento protettivo uniforme e compatto sulla superficie dello strato di rame, evitando l'ossidazione e senza influire sulle prestazioni di saldatura. Se si utilizzano altri metodi di trattamento come HASL, l'affidabilità della connessione sui bordi potrebbe diminuire a causa dello spessore irregolare della placcatura.
Allo stesso tempo, la progettazione della maschera saldante richiede un'"apertura nella maschera saldante" per l'area placcata in rame sul lato, al fine di garantire che la superficie metallica sia esposta direttamente per ottenere una connessione conduttiva. Per evitare ambiguità, si consiglia di aggiungere chiare note esplicative nel file di progettazione per indicare l'estensione del rame placcato sul lato, il tipo di trattamento superficiale e i requisiti di connessione, in modo da poter eseguire il lavoro con precisione.
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