Procesos de Fabricación de Chapado en los Bordes de PCB: Una Guía para Diseñadores

El chapado de bordes, a menudo referido como "ruteado chapado", implica encapsular los bordes de un PCB con una capa metálica, sobre la cual se aplica luego un chapado superficial estándar. Normalmente, se elimina la máscara de soldadura para exponer el chapado de borde, que puede utilizarse para hacer contacto con una carcasa blindada. Esta técnica se utiliza para aumentar el blindaje EMI en diseños de alta frecuencia y proporcionar un punto de conexión a tierra del chasis. El chapado de bordes puede aplicarse a un solo borde o a múltiples bordes de una tarjeta de circuito, incluyendo los cuatro lados.

El proceso de chapado de bordes comienza con la creación de una ruta de fresado antes de la metalización de las características del circuito. Los requisitos de diseño para el chapado de bordes dependen del número de bordes a chapar, el tamaño de la tarjeta y si las tarjetas se entregarán en un arreglo múltiple. Siempre colabore con su proveedor de PCB preferido para entender sus capacidades de diseño específicas y las directrices de DFM. Las directrices de diseño aquí son directrices generales y pueden variar de fabricante a fabricante.

Reglas de DFM para Bordes Chapados

Como se mostró en otro artículo, los requisitos de CAD y las indicaciones necesarias para el chapado de bordes son simples y pueden implementarse sin ninguna herramienta de diseño especial o característica. Tomar esos datos de CAD y agregar consideraciones de fabricación más avanzadas requiere de algunos datos adicionales para el fabricante, los cuales se describen a continuación. Esto podría incluir:

• Especificar pestañas para la eliminación del chapado
• Especificar conexiones a planos internos
• Holguras para el ensamblaje
• Cómo manejar materiales menos rígidos (por ejemplo, PTFE no reforzado)

Distancia Mínima de Envoltura: Para un chapado de borde efectivo, la capa metálica debe envolver desde el borde hasta la superficie del PCB. Esta envoltura es crucial para asegurar una adecuada adherencia y estabilidad en el procesamiento interno. La distancia mínima para esta envoltura es de 0.015”. Esta especificación asegura que el chapado se adhiera firmemente al borde y proporcione conexiones mecánicas y eléctricas robustas.

Distancia de Seguridad desde los Bordes Metalizados: Al diseñar placas de circuito impreso con bordes metalizados, es importante mantener una distancia segura entre los bordes metalizados y cualquier característica de la placa para evitar posibles cortocircuitos o interferencias. La distancia mínima que una característica puede estar colocada desde la metalización envolvente es de 0.010”. Esta distancia ayuda a prevenir cualquier conexión eléctrica no intencionada que podría comprometer la funcionalidad de la placa.

Distancia para Características Adyacentes Fresadas: Para asegurar la integridad estructural y evitar problemas durante el proceso de fabricación, debe haber una distancia mínima de 0.100” entre los bordes metalizados y cualquier característica fresada adyacente. Esta distancia es crítica para prevenir que los bordes metalizados sean dañados o afectados por el proceso de fresado, lo que podría llevar a fracturas en la metalización o delaminación.

Continuidad de la Metalización e Interrupciones: La metalización de los bordes es típicamente continua a lo largo de todo el borde de la placa de circuito, lo cual es esencial para mantener la continuidad eléctrica y la efectividad del blindaje. Dicho esto, ciertos requisitos de diseño pueden necesitar interrupciones en la metalización.

• Método de lengüeta: Una forma de crear interrupciones es colocando una lengüeta sobresaliente en la ubicación deseada de la interrupción (similar al enrutamiento de lengüetas con mordiscos de ratón). Después del proceso de chapado, esta lengüeta puede ser retirada, dejando un hueco en el chapado. Este método es útil para crear interrupciones precisas y controladas.
• Método de enrutamiento: Alternativamente, las interrupciones pueden ser introducidas durante las etapas finales de enrutamiento. Este método implica usar un enrutador para remover secciones del chapado, lo que crea ya sea una pequeña lengüeta o una hendidura. Cuando la interrupción es menor a 0.200”, el chapado cubrirá completamente el borde, y la interrupción será realizada por el proceso de enrutamiento.

El enrutamiento de lengüetas es mucho más simple ya que no requiere un fresado preciso del chapado del borde alejado del borde de la PCB. Ambos métodos pueden dejar huecos intencionales en el chapado como se muestra a continuación.

Los huecos intencionales en el chapado de borde pueden ser provistos con la colocación y remoción de lengüetas, o mediante el enrutamiento de secciones del chapado de borde.

Conexión de Chapado de Bordes a Planos Internos: El chapado de bordes a menudo implica la conexión de planos internos dentro del PCB. Estos planos internos se extienden hasta el borde y están eléctricamente conectados por el proceso de chapado. Típicamente, se mantiene un borde de polaridad de 0.050” para evitar cobre expuesto cuando las placas son cortadas y retiradas del panel. Esto asegura que los planos internos permanezcan protegidos y que no haya caminos eléctricos no intencionados expuestos.

Manejo de Materiales Menos Estables Dimensionalmente: Los materiales que no son estables dimensionalmente, como los materiales no reforzados o delgados, requieren consideraciones adicionales para el chapado de bordes. Estos materiales pueden necesitar pestañas adicionales para estabilidad durante el procesamiento. Las pestañas se colocan comúnmente cada dos pulgadas a lo largo de los bordes chapados para mantener la integridad estructural del PCB durante la fabricación y el manejo. Para materiales no FR-4, estas directrices son aún más críticas para asegurar que las placas no se deformen o distorsionen durante el proceso.

Colocación y Diseño de Pestañas

El diseño y la colocación de pestañas son importantes para el proceso de fabricación y ensamblaje. Las pestañas deben colocarse estratégicamente para equilibrar la necesidad de soporte estructural y la facilidad de remoción después del ensamblaje. Hay dos tipos principales de pestañas:

• Pestañas Perforadas: Estas pestañas se utilizan durante el proceso de ensamblaje y están diseñadas para romperse fácilmente una vez que el ensamblaje está completo. Proporcionan suficiente soporte mientras son fáciles de remover sin dañar la placa.
• Pestañas Sólidas: Estas pestañas son más robustas y se utilizan durante el proceso de ruta plateada. Se eliminan en la etapa final de fabricación usando una fresadora. La eliminación de estas pestañas deja una pequeña protuberancia a lo largo del borde de la placa, lo cual debe ser tenido en cuenta en el diseño del producto final.

La colocación de estas pestañas está determinada por los requisitos de ensamblaje y los materiales utilizados en el apilado de la placa de circuito impreso. Materiales menos estables requerirán una colocación más frecuente de pestañas para asegurar que la placa permanezca estable a lo largo del proceso de fabricación.

El chapado de bordes añade complejidad y costo al proceso de fabricación debido a los pasos adicionales requeridos, como crear rutas de corte antes de la metalización y desarrollar pestañas para el transporte del panel. Trabajar con su fabricante de PCB preferido y seguir sus directrices de Diseño para la Fabricabilidad (DFM) puede reducir significativamente los costos y asegurar el éxito del diseño. Colaborando con el fabricante desde el inicio, puede tomar decisiones informadas que optimicen tanto el rendimiento como el costo.