하프 홀 PCB: 설계 및 제조 팁

개요

전자 제품은 인쇄 회로 기판에 대한 요구가 높아집니다. 기판의 부품 수는 빠르게 증가합니다. 부품 크기는 점점 작아집니다. 납땜이 쉽고 모듈 면적을 적게 차지하며 많은 기능을 지원하기 때문에 하프홀 PCB가 점점 더 많이 사용되고 있습니다.

하프홀 PCB란?

금속 하프홀(또는 하프 슬롯)은 먼저 다음과 같이 만들어집니다. 드릴링 구멍을 금속화한 다음 다시 드릴링하거나 라우팅하여 구멍을 반으로 자릅니다. 간단히 말해, 보드 가장자리의 구멍을 반으로 자른 금속화 구멍입니다. 가장자리 반 금속화 홀 공정은 성숙합니다. PCB 업계에서는 이를 “우표 구멍”이라고도 합니다. 홀 가장자리를 메인 보드에 직접 납땜할 수 있습니다. 이렇게 하면 커넥터와 공간을 절약할 수 있습니다. 신호 회로에서 자주 볼 수 있습니다. 대부분의 모듈 PCB는 하프홀을 사용합니다.

금속화된 하프홀 PCB의 특성

• 단일 유닛은 작습니다.

• 장치 가장자리에는 금속으로 된 하프홀이 있습니다. 이 장치는 상위 기판의 하위 기판입니다. 금속화된 하프홀은 모 기판과 부품 리드에 납땜됩니다.

하프홀 프로세스의 장점

• 패드 강도를 높입니다. 하프 홀 설계는 에지 패드를 기계적으로 강화합니다. 모듈식 PCB에서 납땜 신뢰성을 향상시킵니다. 고밀도 및 고진동 용도에 적합합니다.

• 공간 레이아웃을 최적화합니다. 하프홀을 사용하면 부품을 더 유연하게 배치하고 더 적은 공간을 사용할 수 있습니다. 예를 들어 Wi-Fi 모듈의 경우 가장자리 하프홀을 메인 보드에 직접 납땜하여 제품 두께를 약 60%까지 줄일 수 있습니다. 이는 얇은 디바이스에 적합합니다.

• 프로덕션을 간소화하세요. 이 공정은 초기에 구리 도금 및 정밀한 싱귤레이션과 같은 추가 단계가 필요하지만 전반적으로 기존 커넥터를 사용하는 것보다 더 효율적입니다. 또한 커넥터를 구매할 필요도 없습니다.

• 외관을 개선하세요. 가장자리 하프홀은 PCB를 더 깔끔하게 보이게 합니다. 이는 최신 제품 외관 요구 사항을 충족합니다.

• 신호 성능을 향상하세요. 고주파의 경우(예: 5G) 하프홀은 기생 커패시턴스를 낮추고 신호 손실을 줄일 수 있습니다. 이는 전송 효율을 높입니다.

처리 어려움

1. 성형 후 금속화된 하프홀 PCB는 종종 홀 벽 구리에 문제가 나타납니다. 여기에는 구리 리프트, 다크 구리, 남은 버 및 오프셋이 포함됩니다. 이러한 문제는 성형 단계에서 PCB 제조업체가 직면하는 일반적인 문제입니다.

2. 우표 모양의 반 구멍이 한 줄로 이어진 것은 특히 어렵습니다. 구멍 크기는 약 0.6mm입니다. 구멍-벽 간격은 약 0.45mm입니다. 외층 패턴 간격은 약 2mm입니다. 작은 간격으로 인해 구리 스킨으로 인해 단락이 쉽게 발생합니다.

3. 금속화된 하프홀 PCB의 일반적인 성형 방법에는 CNC 밀링(라우터), 기계식 펀칭 및 V-컷이 있습니다. 이러한 방법으로 도금된 홀에서 불필요한 부분을 제거하면 절단된 PTH(도금 스루홀) 가장자리에 구리 실과 버가 남는 경우가 많습니다. 심각한 경우 구멍 벽 구리가 들리거나 벗겨질 수 있습니다. 또한 성형 중에 PCB 확장, 드릴 위치 정확도 및 성형 정밀도로 인해 동일한 유닛의 왼쪽과 오른쪽 하프 홀의 크기가 크게 달라질 수 있습니다. 이로 인해 납땜과 조립이 어려워집니다.

하프 홀 PCB 공정 시 유의 사항

• 모든 금속화된 하프홀 PCB 구멍 위치는 이미징/도금 후(또는 패턴 도금 후) 에칭 전에 드릴링해야 하프홀의 각 끝에 교차점에 드릴링된 구멍이 생깁니다.

1. 엔지니어링 부서는 하프홀 공정에 대한 MI(제조 지침) 흐름을 설정해야 합니다.

2. 첫 번째 드릴링(또는 라우팅), 패턴 도금, 에칭 전 두 번째 드릴링으로 형성되는 금속 하프홀의 경우, 외부 모양 라우팅으로 구리가 노출되는지 고려하세요. 필요한 경우 드릴링한 하프홀을 유닛 내부로 이동합니다.

3. 오른쪽 구멍(반 구멍 뚫기)의 경우:
   a. 먼저 구멍을 뚫은 다음 보드를 뒤집어(또는 미러링하여) 왼쪽 구멍을 뚫습니다.
   b. 이렇게 하면 드릴 비트가 구멍 구리를 당기는 것을 줄이고 하프 홀 내부의 구리 손실을 방지할 수 있습니다.

4. 하프홀의 드릴 크기는 윤곽선까지의 거리에 따라 달라집니다.

5. 솔더 마스크 필름을 그립니다. 라우팅된 개구부의 경우 정지점을 추가하고 창을 4밀리미터 확대합니다.

프로세스 흐름

하프홀은 금속으로 된 구멍을 반으로 자른 것입니다. 일반 보드에서 윤곽선만 밀링하면 된다고 생각할 수 있기 때문에 간단해 보입니다. 사실 간단하지 않습니다.

1. 이중 V자형 절단 경로를 사용하여 반쪽 가장자리 구멍을 밀링합니다.

2. 두 번째 드릴의 경우 끊어진 구멍 가장자리에 가이드 구멍을 추가합니다. 구리 스킨을 일찍 제거하여 버를 줄이십시오. 직선 드릴에서 슬롯 커터로 전환하고 스핀들 속도와 이송을 최적화합니다.

3. 보드 가장자리의 둥근 구멍 벽에 구리 도금을 적용하여 보드에 구리 층이 생기도록 합니다.

4. 라미네이팅, 노출, 현상하여 외부 레이어 회로를 만듭니다. 그런 다음 두 번째 구리 도금과 주석 도금을 수행하여 가장자리의 둥근 구멍 벽의 구리 층이 두꺼워지고 에칭에 강한 주석 층으로 덮이도록 합니다.

5. 보드 가장자리의 둥근 구멍을 반으로 잘라 하프홀을 만듭니다.

6. 라미네이션 중에 눌려진 레지스트 필름을 벗겨냅니다.

7. 보드를 에칭하여 벗겨낸 후 남은 노출된 외부 구리를 제거합니다.

8. 하프홀 벽의 구리가 노출되도록 보드의 주석을 벗겨냅니다.

9. 성형 후 빨간색 테이프를 사용하여 유닛 보드를 함께 고정합니다. 알칼리성 에칭을 통과시켜 버를 제거합니다.

10. 보드에 두 번째 구리 도금과 주석 도금을 한 후 둥근 가장자리 구멍을 반으로 잘라 반 구멍을 만듭니다. 구멍 벽 구리는 주석으로 덮여 있고 구멍 벽 구리는 외부 층 구리에 완전히 연결되어 있기 때문에 결합이 강합니다. 절단하면 구리가 들리거나 벗겨지는 것을 방지합니다.

11. 하프홀 성형이 완료되면 레지스트를 벗겨낸 다음 에칭합니다. 이렇게 하면 구리 표면 산화를 방지하고 남은 구리 또는 단락을 방지할 수 있습니다. 이는 금속화된 하프홀 PCB의 수율을 높입니다.