Tổng quan
Sản phẩm điện tử đặt ra yêu cầu cao hơn đối với bảng mạch in. Số lượng linh kiện trên bảng mạch tăng nhanh chóng. Kích thước linh kiện ngày càng nhỏ hơn. Bảng mạch in lỗ nửa (Half-hole PCBs) được sử dụng ngày càng phổ biến vì chúng dễ hàn, chiếm ít diện tích mô-đun và hỗ trợ nhiều chức năng.
Mạch in (PCB) nửa lỗ là gì?
Một lỗ nửa kim loại (hoặc khe nửa) được tạo ra bằng cách đầu tiên... khoan Và mạ kim loại lỗ, sau đó khoan hoặc gia công lại để cắt lỗ thành hai phần. Nói một cách đơn giản, đó là lỗ mạ kim loại ở mép bảng mạch được cắt làm đôi. Quy trình lỗ mạ kim loại một nửa ở mép bảng mạch đã được hoàn thiện. Trong ngành PCB, điều này còn được gọi là “lỗ tem bưu chính”. Bạn có thể hàn trực tiếp mép lỗ vào bảng mạch chính. Điều này giúp tiết kiệm connector và không gian. Bạn thường thấy nó trong các mạch tín hiệu. Hầu hết các bảng mạch PCB mô-đun sử dụng lỗ nửa.
Đặc điểm của bảng mạch in (PCB) có lỗ nửa kim loại hóa
Đơn vị này có kích thước nhỏ.
Viền của đơn vị có một hàng lỗ nửa kim loại. Đơn vị này là một bo mạch con của bo mạch chính. Các lỗ nửa kim loại được hàn vào bo mạch chính và các chân linh kiện.
Ưu điểm của quy trình lỗ nửa
Tăng cường độ bền của miếng đệm. Thiết kế lỗ nửa giúp tăng cường độ bền cơ học của miếng đệm cạnh. Trong mạch in mô-đun, nó cải thiện độ tin cậy của mối hàn. Nó phù hợp cho các ứng dụng có mật độ cao và rung động mạnh.
Tối ưu hóa bố trí không gian. Lỗ nửa cho phép bạn đặt các linh kiện linh hoạt hơn và tiết kiệm không gian. Ví dụ, trong mô-đun Wi-Fi, bạn có thể hàn lỗ nửa cạnh trực tiếp vào bo mạch chính và giảm độ dày sản phẩm khoảng 60%. Điều này phù hợp với các thiết bị mỏng.
Tối ưu hóa quy trình sản xuất. Quy trình này yêu cầu thêm các bước ban đầu (ví dụ: mạ đồng và tách rời chính xác), nhưng nhìn chung nó hiệu quả hơn so với việc sử dụng các kết nối truyền thống. Nó cũng giúp tránh việc phải mua các kết nối.
Cải thiện ngoại hình. Các lỗ nửa cạnh giúp bo mạch in (PCB) trông gọn gàng hơn. Điều này đáp ứng nhu cầu về thiết kế ngoại hình của sản phẩm hiện đại.
Nâng cao hiệu suất tín hiệu. Trong các trường hợp tần số cao (ví dụ như 5G), các lỗ nửa có thể giảm điện dung phụ và giảm tổn thất tín hiệu. Điều này giúp tăng hiệu suất truyền dẫn.
Khó khăn trong quá trình xử lý
Sau khi gia công, các bảng mạch in (PCB) có lỗ nửa kim loại thường gặp vấn đề ở lớp đồng trên thành lỗ. Các vấn đề này bao gồm hiện tượng đồng bong tróc, đồng bị đen, vết gờ còn sót lại và lệch vị trí. Những vấn đề này là thách thức phổ biến đối với các nhà sản xuất PCB trong giai đoạn gia công.
Một hàng đầy đủ các lỗ nhỏ hình tem bưu chính là đặc biệt khó. Kích thước lỗ khoảng 0,6 mm. Khoảng cách giữa các thành lỗ khoảng 0,45 mm. Khoảng cách giữa các mẫu trên lớp ngoài khoảng 2 mm. Các khe hở nhỏ khiến hiện tượng chập mạch dễ xảy ra do hiện tượng da đồng.
Các phương pháp gia công phổ biến cho bảng mạch in (PCB) có lỗ mạ đồng bao gồm gia công CNC (máy phay), đục lỗ cơ khí và cắt V. Khi các phương pháp này loại bỏ các phần không cần thiết của lỗ mạ đồng, chúng thường để lại các sợi đồng và vết gờ trên các cạnh của lỗ mạ đồng (PTH). Trong trường hợp nghiêm trọng, lớp đồng trên thành lỗ có thể bong tróc hoặc bong ra. Ngoài ra, trong quá trình gia công, sự giãn nở của PCB, độ chính xác vị trí khoan và độ chính xác gia công có thể khiến các lỗ nửa trên cùng một đơn vị có kích thước khác nhau đáng kể. Điều này gây khó khăn cho việc hàn và lắp ráp đối với khách hàng.
Những điểm cần lưu ý trong quy trình sản xuất PCB nửa lỗ
Tất cả các vị trí lỗ PCB nửa lỗ được mạ kim loại phải được khoan sau khi in/mạ (hoặc sau khi mạ mẫu), và trước khi ăn mòn, để tại mỗi đầu của lỗ nửa lỗ, các điểm giao nhau có lỗ khoan.
Phòng Kỹ thuật nên thiết lập quy trình hướng dẫn sản xuất (MI) cho quy trình gia công lỗ nửa.
Đối với các lỗ nửa kim loại được tạo ra bằng cách khoan (hoặc gia công bằng máy phay) trước, sau đó mạ theo mẫu, rồi khoan lần thứ hai trước khi ăn mòn, hãy xem xét liệu việc gia công bằng máy phay hình dạng bên ngoài có làm lộ đồng hay không. Nếu cần thiết, hãy di chuyển lỗ nửa kim loại đã khoan vào phía trong của đơn vị.
Đối với lỗ bên phải (lỗ khoan nửa lỗ):
a. Khoan lỗ trước, sau đó lật bảng (hoặc phản chiếu nó) và khoan lỗ bên trái.
b. Điều này giúp giảm lực kéo của mũi khoan lên đồng trong lỗ và tránh mất đồng bên trong nửa lỗ.Kích thước mũi khoan cho lỗ nửa phụ thuộc vào khoảng cách đến đường viền.
Vẽ lớp phủ hàn. Đối với các lỗ được định tuyến, thêm điểm dừng và mở rộng cửa sổ thêm 4 mil.
Quy trình
Lỗ nửa là lỗ được mạ kim loại và cắt làm đôi. Nó trông có vẻ đơn giản vì bạn có thể nghĩ rằng chỉ cần gia công viền trên một bảng mạch thông thường. Thực tế, nó không đơn giản như vậy.
Mài các lỗ cạnh nửa bằng đường cắt hình chữ V kép.
Đối với lần khoan thứ hai, thêm các lỗ hướng dẫn tại mép lỗ bị hỏng. Loại bỏ lớp đồng sớm để giảm bavia. Chuyển từ mũi khoan thẳng sang mũi cắt rãnh, và tối ưu hóa tốc độ trục chính và tốc độ tiến.
Áp dụng lớp mạ đồng lên bảng mạch sao cho các thành của lỗ tròn ở mép bảng mạch được phủ một lớp đồng.
Tạo mạch lớp ngoài bằng cách ép laminate, phơi sáng và phát triển. Sau đó thực hiện mạ đồng lần hai và mạ thiếc để lớp đồng trên thành lỗ tròn ở mép trở nên dày hơn và được phủ bởi lớp thiếc chống ăn mòn.
Tạo lỗ nửa bằng cách cắt lỗ tròn ở mép bảng thành hai phần bằng nhau.
Bóc lớp phim chống dính đã được ép trong quá trình lamination.
Gia công bảng mạch để loại bỏ lớp đồng bên ngoài còn lại sau khi tẩy lớp phủ.
Bóc lớp thiếc trên bảng mạch để lộ lớp đồng trên tường lỗ nửa.
Sau khi tạo hình, sử dụng băng keo đỏ để cố định các tấm bảng lại với nhau. Cho chúng qua quá trình ăn mòn kiềm để loại bỏ các cạnh sắc.
Sau khi bảng mạch được mạ đồng lần thứ hai và mạ thiếc, cắt lỗ tròn ở mép thành hai phần để tạo thành lỗ nửa vòng. Vì thành lỗ được phủ thiếc và đồng thành lỗ được kết nối hoàn toàn với lớp đồng bên ngoài, nên liên kết rất chắc chắn. Việc cắt lỗ giúp tránh tình trạng đồng bong tróc hoặc bong ra.
Sau khi hoàn thành quá trình tạo lỗ nửa, loại bỏ lớp kháng và sau đó tiến hành ăn mòn. Điều này ngăn chặn quá trình oxy hóa bề mặt đồng và tránh tình trạng còn lại đồng hoặc thậm chí gây chập mạch. Điều này giúp tăng tỷ lệ thành công cho các bo mạch in (PCB) có lỗ nửa được mạ đồng.
Câu hỏi thường gặp
Lỗ nửa (lỗ có răng cưa) là một lỗ xuyên qua được mạ đồng, được gia công bằng cách mài hoặc cắt sao cho chỉ còn một nửa lỗ ở mép bảng mạch. Nó tạo ra một pad mạ đồng hình bán nguyệt được sử dụng để hàn các mô-đun hoặc kết nối giữa các bảng mạch.
Trong quá trình sản xuất, người ta thường khoan các lỗ mạ đầy đủ, sau đó mạ chúng, rồi gia công (phay) cạnh bảng mạch để lộ ra một nửa của mỗi lỗ mạ. Kết quả là một pad mạ hình bán nguyệt dọc theo cạnh.
Các ứng dụng phổ biến: bảng mạch phân tách mô-đun (mô-đun Bluetooth/Wi-Fi), kết nối hàn giữa các bảng mạch, hệ thống mô-đun nhỏ gọn và các trường hợp cần loại bỏ các đầu nối.
Đúng vậy — chúng được sử dụng rộng rãi cho các mô-đun nhỏ gọn và bảng mạch có khoảng cách chân nhỏ, nhưng thiết kế phải xem xét kích thước pad, lớp hàn và hành vi hàn lại.
Ghi chú: Bao gồm các tệp Gerber + khoan (PTH), đánh dấu rõ ràng các lỗ có răng cưa trên lớp cơ khí hoặc ghi chú, cung cấp lớp hoàn thiện mong muốn (ví dụ: ENIG) và yêu cầu phản hồi DFM từ nhà máy sản xuất.