Obrobovanje

Kaj je bočna plošča?

Bočna plošča, o kateri pogosto govorimo v industriji PCB, ima bolj živo ime, imenovano »robovo pozlačenje«, včasih pa tudi »Castellation«. Lahko si predstavljate, da je nanj nanosena »sloj bakrenega plašča« na »strani« plošče - ta sloj bakra ne pokriva le površine, temveč se razteza od zgornjega sloja PCB-ja do spodnjega sloja in tako oblikuje popolnoma prevodni povezovalni pas vzdolž roba. Ta sloj bakra ni preprosto nanašen na robno površino, temveč je popolnoma povezan s samimi zgornjimi in spodnjimi prevodnimi bakrenimi folijami PCB-ja, kar ustvari prevodno pot, ki poteka skozi celotno debelino plošče. Celo v nekaterih konstrukcijah bodo robovi določenih notranjih območij plošče tudi na ta način metalizirani, kot so robovi žlebov, razrezov ali ločenih območij, ki so vnaprej pripravljena znotraj PCB-ja, ki bodo uporabili isto metodo metalizacije, da naredijo te notranje robove prevodne. S to obdelavo se lahko rob PCB-ja pretvori iz izolacijskega okvirja, ki je prej služil samo kot fizična podpora, v funkcionalno prevodno strukturo, ki lahko sodeluje v električnem vezju.

Ko je ta plast »bakrenega premaza« zaključena, je mogoče po potrebi izvajati različne površinske obdelave. Na primer, z uporabo procesa ENIG se na bakreni plasti nanese tanka sloj zlata, da se naredi bolj stabilna prevodnost roba in močnejša odpornost proti oksidaciji; ali pa z uporabo procesa ENEPIG med zlatom in bakrom dodate prehodni sloj paladija-niklja, da še dodatno izboljšate zanesljivost; če pa iščete ugodno rešitev, je tudi nivo z vročim zrakom (HASL) pogosta izbira. Prekrivanje bakrenega sloja s taljenim lotom ne ščiti le bakra, temveč olajša tudi nadaljnje varjenje.

Uporabni primeri stranskega prevlečenja

Pri načrtovanju in izdelavi tiskanih vezij stransko prevlečenje ni splošni postopek, temveč natančna rešitev za določene funkcionalne zahteve. Njegove prednosti so še posebej pomembne v naslednjih primerih:

1. Izboljšanje prevodnosti v visokofrekvenčnih ali visokonapetostnih primerih

Na primer pri RF modulih bo bočno prevlečenje s steno pomagalo zmanjšati impedanco in naredilo prenos visokofrekvenčnega signala bolj stabilen.

2. Oblikovanje roba kot povezovno vmesnik

Na primer pri povezovanju senzorske podplošče in matične plošče se bo bočno prevlečenje s steno lahko uporabilo neposredno kot "izpostavljeni kontakt", v kombinaciji s konstrukcijo kartica na matični plošči pa se lahko izvede prenos signala in energije brez dodatnih povezav, kar poenostavi konstrukcijo in prihrani prostor.

3. Zahteve za zanesljivost pri odpornosti proti mehanskim tresljajem

Za tiste PCB-je, ki se pogosto vstavljajo ali pa so lahko izpostavljeni stranskim silam, bo bočno prevlečenje s steno lahko okrepi robno trdnost, kot da bi imeli "kovinski skelet". Njegova tesna kombinacija s podlago zmanjša možnost razpok na robu in luščenja, zlasti pa je primerna za izboljšanje vzdržljivosti tankih PCB-jev (debelina ≤0,8 mm).

4. Modulna povezava med hčerinsko in matično ploščo

Pri modularnem načrtovanju je treba hčerinsko ploščo hitro in stabilno povezati z matično ploščo. Bakreni plašč na strani lahko nadomesti tradicionalne pin sponke in omogoči »vstavi in deluje« z robovnim varjenjem ali spenjanjem. Ta načrtovanje ni samo učinkovitejše pri sestavljanju, temveč preprečuje tudi slabe kontakte, ki jih povzročajo ohlapne pin sponke.

5. Optimizacija sestave z robovnim varjenjem

Ko je treba varjeno pritrjevati rob plošče PCB (npr. pri povezavi z kovinsko ohišjem ali toplotnim odvajalcem), lahko bakreni plašč na strani zagotovi bolj zanesljivo osnovo za varjenje. Njegova ravna kovinska površina zagotavlja enakomerno lepenje lota in preprečuje mrzlo zavarovanje ali odpadanje, zlasti pri avtomatskem varjenju, kar znatno izboljša izkoriščenost sestave.

Specifikacije za načrtovanje PCB-ja z bakrenim plaščem na strani

Učinek prevleke s svinčeno ploščo na strani je v veliki meri odvisen od kontrole podrobnosti v načrtovalni fazi. Za zagotovitev izvedljivosti procesa in končne kakovosti mora biti področje metalizacije jasno določeno s pomočjo »prenašanja svinčenih slojev« v CAD načrtovanju, in naslednja osnovna pravila morajo biti strogo upoštevana:

1. Širina prenašanja svinčenih slojev ni manjša od 0,5 mm

To oblikovanje zagotavlja neprekinjeno pokritost s svinčenim slojem od površine do strani med elektrolitsko prevleko, ter se izognemo »napakam« – tako kot opeke morajo biti pri gradnji zida poravnane in prekrivajoče se, da so stabilne, je prekrivanje svinčenih slojev osnovna zagotovitev za prevodno zmogljivost strani.

2. Povezovalni sloj mora vsebovati prevodno povezavo ≥0,3 mm

Ta del bakrenega žice ustreza »podaljšku žice«, kar zagotavlja, da se lahko tok teče gladko iz notranjosti tiskanega vezja na bakrene prevleke na strani in se izognete preveliki upornosti ali oslabitvi signala zaradi pretesnega priključka.

3. Nepovezan sloj ohranja varno razdaljo večjo od 0,8 mm

To oblikovanje preprečuje, da bi se bakreni sloj v nefunkcionalnem območju slučajno povezal z bakreno prevleko na strani, da bi se izognili tveganju kratkega stika. Hkrati pa ohranja delovni prostor za obdelavo roba (npr. rezanje in brušenje), da zagotovite, da natančnost bakrenih prevlek na strani ni motena.

Osnovne prednosti bakrenih prevlek na strani

Zaradi svoje edinstvene strukture »metaliziranega roba« prevleke na strani kažejo neprecenljivo vrednost pri izboljšanju zmogljivosti in zanesljivosti tiskanih vezij, še posebej v visokokakovostnih elektronskih napravah:

1. Izboljšana elektromagnetna združljivost (EMC)

V visokofrekvenčnih vezjih, kot so RF moduli in 5G komunikacijska oprema, bo pozlačevanje na strani tvorilo nevidno pregrado z masno plastjo večplastne tiskane plošče, ki bo preprečevala zunanje elektromagnetne motnje (EMI) in zmanjševala sevanje notranjih signalov. Ta zasnova znatno zmanjša vzajemne motnje signalov in omogoča stabilno delovanje vezja v zapletenem elektromagnetnem okolju.

2. Ustvarite učinkovito zaščitno pregrado

Za občutljiva vezja, kot so senzorski moduli medicinskih instrumentov, pozlačevanje na strani spremeni rob tiskane plošče v »zaščitno mejo« in skupaj z notranjim zaščitnim načrtovanjem ustvari prostor za popolno izolacijo signalov. To pomeni, da zunanji motni signali težko prodrejo v notranjost, notranji pomembni signali pa ne uhajajo, kar zagotavlja čisto delovno okolje za visoko natančna vezja.

3. Dodatna zaščita pred statično elektriko

Elektronske komponente so izjemno občutljive na statično elektriko, bakrena prevleka na strani pa se lahko uporablja kot »kanal za odvod električnega praznjenja«, da se usmeri varno praznjenje kopičenih statičnih električnih nabojev med prevozom in sestavljanjem, s čimer se zmanjša tveganje za preboj komponent zaradi elektrostatičnega praznjenja. Ta zaščitni učinek je še posebej pomemben za plošče brez zaščitnega ohišja ali module, ki se pogosto vstavljajo in izvijajo.

4. Izboljšajte dvojno zanesljivost povezave in sestave

Kot osnovni nosilec robne povezave lahko bakrena prevleka na strani neposredno služi kot točka zažigalnega stika, hkrati pa jo lahko uporabite skupaj s povezovnim vmesnikom za doseganje mehanske fiksacije in električne povezave v enem. Ta načrtovanje ne poenostavi le sestavnega postopka, temveč izboljša tudi odpornost proti tresenju in vzdržljivost povezave s tesnim kovinsko-kovinskih kombinacijo, s čimer se zmanjša število okvar, ki jih povzročajo slabe stike.

Omejitve postopka in konstrukcijske razmisleki za bakrenje stranic

Čeprav lahko stranišče z bakrom znatno izboljša zmogljivost PCB-ja, je omejeno z značilnostmi proizvodnega postopka. Potencialne tveganja je treba vnaprej preprečiti v fazi načrtovanja, da se zagotovi izvedljivost postopka:

1. Omejitev nezveznosti stranišča s stranic

Pri proizvodnji PCB-ja mora biti plošča pritrjena na proizvodni plošči, da zagotovi natančnost obdelave, kar ima za posledico, da bakrovanje stranic ne more pokrivati celotne dolžine roba. To zahteva, da se na ustrezni poziciji ohrani varnostni razmik. Ta razmik je treba določiti glede na konstrukcijo pritrjevanja proizvodne plošče, njegova širina pa je običajno med 2 in 5 mm.

2. Omejitev združljivosti s postopkom ločevanja plošče z V-rezom

Metalizacijsko obdelavo straniščnega cinkanja je treba zaključiti pred procesom elektrolitskega cinkanja skozi luknje (PTH), in ločevanje plošč z V-Cut bo uničilo že nastalo straniščno cinkano plast, kar bo povzročilo razpokanje ali odpadanje cinkanja. Zato je treba pri tiskanih vezjih s straniščnim cinkanjem izogniti ločevanju z V-Cut. Priporočljivo je uporabiti proces ločevanja z gong ploščo, da ohranite celovitost cinkanja na robovih.

3. Posebni zahtevki za površinsko obdelavo in luterasto masko

Za površinsko obdelavo cinkanega območja na strani je prednostna uporaba zlato v ponoru ali srebro v ponoru. Obe tehnologiji lahko na površini cinkanega sloja ustvarita enakomerno in gosti zaščitni sloj, s čimer se prepreči oksidacija in ne vpliva na varilne lastnosti. Če uporabite druge metode obdelave, kot je HASL, se lahko zanesljivost povezave na robu zmanjša zaradi neenakomerne debeline cinkanja.

V istem trenutku pa oblikovna datoteka zahteva »odprtino za lutežno masko« za obdelano bakreno površino na strani, da zagotovimo neposredno izpostavljanje kovinske površine za doseganje prevodnega spoja. Da se izognemo nejasnostim, priporočamo dodajanje jasnih besedilnih opomb v oblikovno datoteko, ki označujejo obseg bakrenega prevlečenja na strani, vrsto površinske obdelave in zahteve glede povezave, da bomo lahko izvedli natančno.