Επισκόπηση
Τα ηλεκτρονικά προϊόντα θέτουν υψηλότερες απαιτήσεις στις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων. Ο αριθμός των εξαρτημάτων στην πλακέτα αυξάνεται ραγδαία. Τα μεγέθη των εξαρτημάτων μικραίνουν. Οι πλακέτες PCB μισής οπής χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο επειδή είναι εύκολο να συγκολληθούν, καταλαμβάνουν μικρή επιφάνεια μονάδας και υποστηρίζουν πολλές λειτουργίες.
Τι είναι ένα PCB μισής οπής
Μια μεταλλική μισή οπή (ή μισή σχισμή) κατασκευάζεται πρώτα γεώτρηση και μεταλλικοποίηση μιας οπής, και στη συνέχεια διάτρηση ή δρομολόγηση ξανά για να κοπεί η τρύπα στο μισό. Με απλά λόγια, πρόκειται για μια μεταλλιωμένη οπή στην άκρη της πλακέτας κομμένη στη μέση. Η διαδικασία της μισής μεταλλιωμένης οπής στην άκρη είναι ώριμη. Στη βιομηχανία PCB αυτή ονομάζεται επίσης “τρύπα γραμματοσήμου”. Μπορείτε να κολλήσετε την άκρη της οπής απευθείας στην κύρια πλακέτα. Έτσι εξοικονομείτε συνδέσμους και χώρο. Το βλέπετε συχνά σε κυκλώματα σήματος. Τα περισσότερα PCB μονάδων χρησιμοποιούν μισές οπές.
Χαρακτηριστικά των μεταλλοποιημένων PCB μισής οπής
Η ενιαία μονάδα είναι μικρή.
Η άκρη της μονάδας έχει μια σειρά από μεταλλιωμένες μισές οπές. Αυτή η μονάδα είναι υποπίνακας ενός μητρικού πίνακα. Οι μεταλλιωμένες ημιδιατρήσεις συγκολλούνται στη μητρική πλακέτα και στα καλώδια των εξαρτημάτων.
Πλεονεκτήματα της διαδικασίας μισής οπής
Αύξηση της αντοχής των μαξιλαριών. Ο σχεδιασμός μισής οπής ενισχύει μηχανικά το μαξιλάρι άκρων. Στις αρθρωτές πλακέτες βελτιώνει την αξιοπιστία της συγκόλλησης. Ταιριάζει σε χρήσεις υψηλής πυκνότητας και υψηλών κραδασμών.
Βελτιστοποίηση της διάταξης του χώρου. Οι μισές οπές σας επιτρέπουν να τοποθετείτε τα εξαρτήματα με μεγαλύτερη ευελιξία και να χρησιμοποιείτε λιγότερο χώρο. Για παράδειγμα, σε μια μονάδα Wi-Fi μπορείτε να κολλήσετε την ακραία ημιάνοιξη απευθείας στην κύρια πλακέτα και να μειώσετε το πάχος του προϊόντος κατά περίπου 60%. Αυτό ταιριάζει σε λεπτές συσκευές.
Απλοποίηση της παραγωγής. Η διαδικασία απαιτεί επιπλέον βήματα στην αρχή (για παράδειγμα, επιχάλκωση και ακριβές μονιμοποίηση), αλλά συνολικά είναι πιο αποτελεσματική από τη χρήση παραδοσιακών συνδέσμων. Επίσης, αποφεύγεται η αγορά συνδετήρων.
Βελτίωση της εμφάνισης. Οι μισές οπές στις άκρες κάνουν την πλακέτα να φαίνεται πιο καθαρή. Αυτό ανταποκρίνεται στις σύγχρονες ανάγκες εμφάνισης των προϊόντων.
Βελτίωση της απόδοσης του σήματος. Σε περιπτώσεις υψηλών συχνοτήτων (για παράδειγμα 5G) οι ημιδιατρήσεις μπορούν να μειώσουν την παρασιτική χωρητικότητα και να μειώσουν την απώλεια σήματος. Αυτό αυξάνει την αποδοτικότητα της μετάδοσης.
Δυσκολίες επεξεργασίας
Μετά τη διαμόρφωση, τα PCB με μεταλλική επένδυση μισής οπής παρουσιάζουν συχνά προβλήματα στο χαλκό του τοιχώματος της οπής. Αυτά περιλαμβάνουν ανύψωση χαλκού, σκούρο χαλκό, εναπομείναντα γρέζια και μετατόπιση. Αυτά τα ζητήματα αποτελούν κοινή πρόκληση για τους κατασκευαστές PCB στο στάδιο της διαμόρφωσης.
Μια πλήρης σειρά από μισές τρύπες σαν γραμματόσημο είναι ιδιαίτερα δύσκολη. Το μέγεθος της τρύπας είναι περίπου 0,6 mm. Το διάκενο μεταξύ οπών και τοιχώματος είναι περίπου 0,45 mm. Η απόσταση μεταξύ των μοτίβων του εξωτερικού στρώματος είναι περίπου 2 mm. Τα μικρά διάκενα καθιστούν εύκολα τα βραχυκυκλώματα λόγω της επιδερμίδας χαλκού.
Οι συνήθεις μέθοδοι διαμόρφωσης για μεταλλοποιημένα PCB μισής οπής περιλαμβάνουν φρεζάρισμα CNC (router), μηχανική διάτρηση και κοπή V. Όταν αυτές οι μέθοδοι αφαιρούν τα μη απαραίτητα τμήματα των επιμεταλλωμένων οπών, συχνά αφήνουν χάλκινα νήματα και γρέζια στις κομμένες άκρες PTH (επιμεταλλωμένη διαμπερής οπή). Σε σοβαρές περιπτώσεις ο χαλκός του τοιχώματος της οπής μπορεί να ανασηκωθεί ή να αποκολληθεί. Επίσης, κατά τη διάρκεια της διαμόρφωσης, η διαστολή της πλακέτας, η ακρίβεια της θέσης του τρυπανιού και η ακρίβεια της διαμόρφωσης μπορεί να προκαλέσουν μεγάλη διαφορά στο μέγεθος των μισών οπών στα αριστερά και στα δεξιά της ίδιας μονάδας. Αυτό καθιστά την συγκόλληση και τη συναρμολόγηση δύσκολη για τους πελάτες.
Σημεία που πρέπει να σημειωθούν για τη διαδικασία PCB μισής οπής
Όλες οι θέσεις των οπών της πλακέτας με μεταλλική επένδυση μισής οπής πρέπει να τρυπηθούν μετά την απεικόνιση/επιμετάλλωση (ή μετά την επιμετάλλωση προτύπου) και πριν από τη χάραξη, έτσι ώστε σε κάθε άκρο της μισής οπής τα σημεία διασταύρωσης να έχουν μια τρυπημένη οπή.
Το τμήμα μηχανολογίας θα πρέπει να ορίσει τη ροή των οδηγιών παραγωγής (MI) για τη διαδικασία μισής οπής.
Για τις μεταλλικές ημιδιατρήσεις που σχηματίζονται με πρώτη διάτρηση (ή δρομολόγηση), στη συνέχεια με επιμετάλλωση μοτίβου και στη συνέχεια με δεύτερη διάτρηση πριν από την εγχάραξη, σκεφτείτε αν η δρομολόγηση εξωτερικού σχήματος θα εκθέσει χαλκό. Μετακινήστε τη διάτρητη μισή οπή προς το εσωτερικό της μονάδας, εάν είναι απαραίτητο.
Για την οπή στη δεξιά πλευρά (διάτρηση μισής οπής):
a. Τρυπήστε την πρώτα, στη συνέχεια γυρίστε την πλακέτα (ή καθρεφτίστε την) και τρυπήστε την τρύπα στην αριστερή πλευρά.
b. Με τον τρόπο αυτό μειώνεται η έλξη του τρυπανιού στο χαλκό της οπής και αποφεύγεται η απώλεια χαλκού στο εσωτερικό της μισής οπής.Το μέγεθος του τρυπανιού για τη μισή τρύπα εξαρτάται από την απόσταση από τη γραμμή περιγράμματος.
Σχεδιάστε τη μεμβράνη μάσκας συγκόλλησης. Για ανοίγματα με δρομολόγηση, προσθέστε σημεία στάσης και διευρύνετε τα παράθυρα κατά 4 mils.
Ροή διαδικασίας
Η μισή τρύπα είναι μια μεταλλική τρύπα κομμένη στη μέση. Φαίνεται απλή, επειδή μπορεί να νομίζετε ότι χρειάζεται μόνο να φρεζάρετε το περίγραμμα σε μια κανονική πλακέτα. Στην πραγματικότητα δεν είναι απλό.
Φρεζάρετε τις οπές της μισής ακμής χρησιμοποιώντας μια διπλή διαδρομή κοπής σε σχήμα V.
Για το δεύτερο τρυπάνι, προσθέστε οπές οδηγού στην άκρη της σπασμένης οπής. Αφαιρέστε το χάλκινο δέρμα νωρίς για να μειώσετε τα γρέζια. Αλλάξτε από ευθύγραμμο τρυπάνι σε αυλοκόπτη και βελτιστοποιήστε την ταχύτητα και την πρόωση της ατράκτου.
Εφαρμόστε επιχάλκωση στην πλακέτα ώστε τα τοιχώματα των στρογγυλών οπών στην άκρη της πλακέτας να αποκτήσουν ένα στρώμα χαλκού.
Κατασκευάστε το κύκλωμα του εξωτερικού στρώματος με πλαστικοποίηση, έκθεση και ανάπτυξη. Στη συνέχεια κάντε μια δεύτερη επιχάλκωση και κασσίτευσή του, ώστε το στρώμα χαλκού στα τοιχώματα των στρογγυλών οπών στην άκρη να γίνει παχύτερο και να καλυφθεί από ένα στρώμα κασσίτερου που αντιστέκεται στη χάραξη.
Σχηματίστε τη μισή τρύπα κόβοντας τη στρογγυλή τρύπα στην άκρη της σανίδας στη μέση.
Αφαιρέστε το φιλμ αντίστασης που πιέστηκε κατά τη διάρκεια της πλαστικοποίησης.
Χαράξτε την πλακέτα για να αφαιρέσετε τον εκτεθειμένο εξωτερικό χαλκό που έχει απομείνει μετά την απογύμνωση.
Απογυμνώστε τον κασσίτερο της πλακέτας, ώστε ο χαλκός στο τοίχωμα της μισής οπής να είναι εκτεθειμένος.
Μετά τη διαμόρφωση, χρησιμοποιήστε κόκκινη ταινία για να συγκρατήσετε τις πλακέτες της μονάδας μεταξύ τους. Περάστε τις από αλκαλική χάραξη για να αφαιρέσετε τα γρέζια.
Αφού η πλακέτα λάβει μια δεύτερη επένδυση χαλκού και κασσίτερου, κόψτε τη στρογγυλή τρύπα στη μέση για να φτιάξετε τη μισή τρύπα. Επειδή ο χαλκός του τοιχώματος της οπής καλύπτεται από κασσίτερο και ο χαλκός του τοιχώματος της οπής συνδέεται πλήρως με το χαλκό του εξωτερικού στρώματος, ο δεσμός είναι ισχυρός. Η κοπή αποφεύγει στη συνέχεια την ανύψωση ή το ξεφλούδισμα του χαλκού.
Αφού ολοκληρωθεί η διαμόρφωση της μισής οπής, αφαιρέστε την αντίσταση και στη συνέχεια χαράξτε. Με αυτόν τον τρόπο αποτρέπεται η οξείδωση της επιφάνειας του χαλκού και αποφεύγονται τα υπολείμματα χαλκού ή ακόμη και τα βραχυκυκλώματα. Αυξάνει την απόδοση για τα μεταλλοποιημένα PCB μισής οπής.
Συχνές ερωτήσεις
Η μισή οπή (castellated) είναι μια επιμεταλλωμένη διαμπερής οπή που φρεζάρεται ή φρεζάρεται έτσι ώστε μόνο η μισή οπή να παραμένει στην άκρη της πλακέτας. Δημιουργεί ένα ημικυκλικό επιμεταλλωμένο επίχρισμα που χρησιμοποιείται για συγκόλληση μονάδων ή συνδέσεις πλακέτας με πλακέτα.
Η κατασκευή τυπικά τρυπάει πλήρεις επιμεταλλωμένες οπές, τις τοποθετεί σε πλάκες, και στη συνέχεια διαμορφώνει (φρεζάρει) την άκρη της πλακέτας για να αποκαλύψει τη μισή από κάθε επιμεταλλωμένη οπή. Το αποτέλεσμα είναι ένα επιμεταλλωμένο ημικυκλικό επίθεμα κατά μήκος της ακμής.
Συνήθεις χρήσεις: πλακέτες διάσπασης μονάδων (μονάδες Bluetooth/Wi-Fi), συνδέσεις συγκόλλησης μεταξύ πλακετών, συμπαγή αρθρωτά συστήματα και καταστάσεις όπου πρέπει να εξαλειφθούν οι σύνδεσμοι.
Ναι - χρησιμοποιούνται ευρέως για συμπαγείς μονάδες και πλακέτες διάσπασης μικρού βήματος, αλλά ο σχεδιασμός πρέπει να λαμβάνει υπόψη το μέγεθος του μαξιλαριού, το γέμισμα συγκόλλησης και τη συμπεριφορά της ροής συγκόλλησης.
Συμπεριλάβετε αρχεία Gerber + τρυπάνι (PTH), επισημάνετε σαφώς τις οπές με κασέτες σε μηχανικό στρώμα ή σημειώσεις, δώστε το επιθυμητό φινίρισμα (π.χ. ENIG) και ζητήστε την ανατροφοδότηση DFM του εργοστασίου.