Herstellungsprozesse für PCB-Kantenmetallisierung: Ein Leitfaden für Designer

Kantenmetallisierung, oft auch als "plated rout" bezeichnet, umfasst das Ummanteln der Kanten einer PCB mit einer Metallschicht, auf die dann eine Standardoberflächenmetallisierung aufgetragen wird. Die Lötstopplackierung wird normalerweise entfernt, um die Kantenmetallisierung freizulegen, die dann verwendet werden kann, um Kontakt mit einem abgeschirmten Gehäuse herzustellen. Diese Technik wird verwendet, um die EMI-Abschirmung bei Hochfrequenzdesigns zu erhöhen und einen Anschlusspunkt für das Chassis-Ground bereitzustellen. Die Kantenmetallisierung kann an einer einzelnen Kante oder mehreren Kanten einer Leiterplatte angebracht werden, einschließlich aller vier Seiten.

Der Prozess der Kantenmetallisierung beginnt mit einem Fräspfad, der vor der Metallisierung der Schaltungselemente erstellt wird. Die Designanforderungen für die Kantenmetallisierung hängen von der Anzahl der zu metallisierenden Kanten, der Größe der Platine und davon ab, ob die Platinen in einem Multi-Up-Array geliefert werden. Arbeiten Sie immer mit Ihrem bevorzugten PCB-Lieferanten zusammen, um dessen spezifische Designfähigkeiten und DFM-Richtlinien zu verstehen. Die hier aufgeführten Designrichtlinien sind allgemeine Richtlinien und können von Hersteller zu Hersteller variieren.

DFM-Regeln für metallisierte Kanten

Wie in einem anderen Artikel gezeigt wurde, sind die CAD-Anforderungen und -Hinweise, die für die Kantenvermetallung benötigt werden, einfach und können ohne spezielles Designwerkzeug oder -funktion umgesetzt werden. Diese CAD-Daten um weitere fortgeschrittene Fertigungsüberlegungen zu ergänzen, erfordert einige zusätzliche Angaben an den Hersteller, die unten beschrieben sind. Dies könnte beinhalten:

• Spezifizieren von Tabs zur Entfernung der Vermetallung
• Spezifizieren von Verbindungen zu internen Ebenen
• Freiräume für die Montage
• Umgang mit weniger starren Materialien (z.B. unverstärktes PTFE)

Mindest-Umwicklungsdistanz: Für eine effektive Kantenvermetallung muss die Metallschicht von der Kante zur Oberfläche der Leiterplatte umwickeln. Diese Umwicklung ist entscheidend, um eine ordnungsgemäße Haftung und interne Verarbeitungsstabilität zu gewährleisten. Die Mindestdistanz für diese Umwicklung beträgt 0,015”. Diese Spezifikation stellt sicher, dass die Vermetallung fest an der Kante haftet und robuste mechanische und elektrische Verbindungen bietet.

Abstand von beschichteten Kanten zu Funktionen: Beim Entwurf von Leiterplatten mit Kantenbeschichtung ist es wichtig, einen sicheren Abstand zwischen den beschichteten Kanten und jeglichen Platinenfunktionen einzuhalten, um mögliche Kurzschlüsse oder Interferenzen zu vermeiden. Der minimale Abstand, den eine Funktion von der umlaufenden Beschichtung haben kann, beträgt 0,010 Zoll. Dieser Abstand hilft, unbeabsichtigte elektrische Verbindungen zu verhindern, die die Funktionalität der Platine beeinträchtigen könnten.

Abstand für benachbarte gefräste Funktionen: Um die strukturelle Integrität zu gewährleisten und Probleme während des Herstellungsprozesses zu vermeiden, muss ein Mindestabstand von 0,100 Zoll zwischen den beschichteten Kanten und allen benachbarten gefrästen Funktionen bestehen. Dieser Abstand ist entscheidend, um zu verhindern, dass die beschichteten Kanten durch den Fräsprozess beschädigt oder beeinträchtigt werden, was zu Beschichtungsbrüchen oder Delamination führen könnte.

Kontinuität und Unterbrechungen der Beschichtung: Die Kantenbeschichtung ist typischerweise kontinuierlich entlang der gesamten Kante der Leiterplatte, was für die Aufrechterhaltung der elektrischen Kontinuität und der Abschirmungseffektivität wesentlich ist. Bestimmte Designanforderungen können jedoch Unterbrechungen in der Beschichtung notwendig machen.

• Tab-Methode: Eine Möglichkeit, Unterbrechungen zu erzeugen, besteht darin, an der gewünschten Stelle der Unterbrechung einen hervorstehenden Tab zu platzieren (ähnlich dem Tab-Routing mit Mäusebissen). Nach dem Plattierungsprozess kann dieser Tab entfernt werden, wodurch eine Lücke in der Plattierung entsteht. Diese Methode ist nützlich, um präzise und kontrollierte Unterbrechungen zu erstellen.
• Routing-Methode: Alternativ können Unterbrechungen während der letzten Routing-Phasen eingeführt werden. Diese Methode beinhaltet die Verwendung eines Routers, um Abschnitte der Plattierung zu entfernen, was entweder einen kleinen Tab oder eine Einbuchtung erzeugt. Wenn die Unterbrechung weniger als 0,200” beträgt, wird die Plattierung den Rand vollständig abdecken, und die Unterbrechung wird durch den Routing-Prozess hergestellt.

Das Tab-Routing ist viel einfacher, da es nicht das präzise Fräsen der Kantenplattierung weg vom PCB-Rand erfordert. Beide Methoden können absichtliche Lücken in der Plattierung hinterlassen, wie unten gezeigt.

Absichtliche Lücken in der Kantenplattierung können durch Platzierung und Entfernung von Tabs oder durch das Wegfräsen von Abschnitten der Kantenplattierung bereitgestellt werden.

Kantenplattierung Verbindung zu internen Ebenen: Die Kantenplattierung beinhaltet oft die Verbindung von internen Ebenen innerhalb der PCB. Diese internen Ebenen erstrecken sich bis zum Rand und werden durch den Plattierungsprozess elektrisch verbunden. Typischerweise wird ein 0,050” (Zoll) breiter Polaritätsrand beibehalten, um freiliegendes Kupfer zu vermeiden, wenn die Platinen geroutet und vom Panel entfernt werden. Dies stellt sicher, dass die internen Ebenen geschützt bleiben und keine unbeabsichtigten elektrischen Pfade freigelegt werden.

Umgang mit weniger dimensionsstabilen Materialien: Materialien, die nicht dimensionsstabil sind, wie nicht verstärkte oder dünne Materialien, erfordern zusätzliche Überlegungen für die Kantenplattierung. Diese Materialien benötigen möglicherweise zusätzliche Laschen für die Stabilität während der Verarbeitung. Laschen werden üblicherweise alle zwei Zoll entlang der plattierten Kanten platziert, um die strukturelle Integrität der PCB während der Herstellung und Handhabung zu erhalten. Für Nicht-FR-4-Materialien sind diese Richtlinien noch kritischer, um sicherzustellen, dass die Platinen sich während des Prozesses nicht verziehen oder verformen.

Platzierung und Design von Laschen

Das Design und die Platzierung von Laschen sind wichtig für den Herstellungs- und Montageprozess. Laschen müssen strategisch platziert werden, um das Bedürfnis nach struktureller Unterstützung und die Leichtigkeit der Entfernung nach der Montage auszugleichen. Es gibt zwei primäre Arten von Laschen:

• Perforierte Laschen: Diese Laschen werden während des Montageprozesses verwendet und sind so konzipiert, dass sie nach Abschluss der Montage leicht abbrechen. Sie bieten ausreichend Unterstützung, während sie leicht zu entfernen sind, ohne die Platine zu beschädigen.
• Feste Laschen: Diese Laschen sind robuster und werden während des Durchkontaktierungsprozesses verwendet. Sie werden in der letzten Fertigungsphase mit einem Fräser entfernt. Das Entfernen dieser Laschen hinterlässt eine kleine Ausbuchtung entlang der Kante der Platine, die im endgültigen Produktdesign berücksichtigt werden muss.

Die Platzierung dieser Laschen wird durch die Montageanforderungen und die in der Leiterplattenstapelung verwendeten Materialien bestimmt. Weniger stabile Materialien erfordern eine häufigere Platzierung der Laschen, um sicherzustellen, dass die Platine während des gesamten Herstellungsprozesses stabil bleibt.

Die Kantenmetallisierung fügt dem Herstellungsprozess aufgrund der zusätzlichen erforderlichen Schritte, wie das Erstellen von Fräswegen vor der Metallisierung und das Entwickeln von Laschen für den Paneltransport, Komplexität und Kosten hinzu. Die Zusammenarbeit mit Ihrem bevorzugten PCB-Hersteller und die Befolgung ihrer Richtlinien zur Fertigungsgerechten Gestaltung (DFM) können die Kosten erheblich senken und den Design-Erfolg sicherstellen. Indem Sie von Anfang an mit dem Hersteller zusammenarbeiten, können Sie informierte Entscheidungen treffen, die sowohl Leistung als auch Kosten optimieren.