Processi di fabbricazione della placcatura del bordo del PCB: Una guida per i progettisti

La bordatura metallizzata, spesso definita come "rout metallizzato", comporta l'incapsulamento dei bordi di un PCB con uno strato metallico, al quale viene poi applicata una placcatura superficiale standard. La maschera di saldatura viene normalmente rimossa per esporre la bordatura metallizzata, che può quindi essere utilizzata per realizzare un contatto con un involucro schermato. Questa tecnica viene utilizzata per aumentare la schermatura EMI nei progetti ad alta frequenza e fornire un punto di connessione a terra del telaio. La bordatura metallizzata può essere applicata a un singolo bordo o a più bordi di una scheda elettronica, inclusi tutti e quattro i lati.

Il processo di bordatura metallizzata inizia con la creazione di un percorso di routing prima della metallizzazione delle caratteristiche del circuito. I requisiti di progettazione per la bordatura metallizzata dipendono dal numero di bordi da metallizzare, dalle dimensioni della scheda e dal fatto che le schede verranno consegnate in un array multiplo. È sempre importante collaborare con il proprio fornitore di PCB preferito per comprendere le sue specifiche capacità di progettazione e le linee guida DFM. Le linee guida di progettazione qui presentate sono linee guida generali e possono variare da fabbricatore a fabbricatore.

Regole DFM per i Bordi Metallizzati

Come è stato mostrato in un altro articolo, i requisiti CAD e le indicazioni necessarie per la metallizzazione dei bordi sono semplici e possono essere implementati senza alcuno strumento di progettazione speciale o funzionalità. Prendere questi dati CAD e aggiungere ulteriori considerazioni di produzione avanzate richiede alcuni input aggiuntivi al produttore, che sono descritti di seguito. Questo potrebbe includere:

• Specificare le linguette per la rimozione della metallizzazione
• Specificare le connessioni ai piani interni
• Margini di tolleranza per l'assemblaggio
• Come gestire materiali meno rigidi (ad es., PTFE non rinforzato)

Distanza Minima di Avvolgimento: Per una metallizzazione efficace dei bordi, lo strato metallico deve avvolgersi dal bordo alla superficie del PCB. Questo avvolgimento è cruciale per garantire una corretta adesione e stabilità del processo interno. La distanza minima per questo avvolgimento è di 0,015”. Questa specifica garantisce che la metallizzazione aderisca saldamente al bordo e fornisca connessioni meccaniche ed elettriche robuste.

Distanza di Sicurezza dai Bordi Placcati: Quando si progettano schede di circuito stampato con bordi placcati, è importante mantenere una distanza di sicurezza tra i bordi placcati e qualsiasi caratteristica della scheda per evitare possibili cortocircuiti o interferenze. La distanza minima che una caratteristica può avere dal placcato avvolgente è di 0,010 pollici. Questa distanza aiuta a prevenire qualsiasi collegamento elettrico involontario che potrebbe compromettere la funzionalità della scheda.

Distanza per Caratteristiche Adiacenti Fresate: Per garantire l'integrità strutturale ed evitare problemi durante il processo di produzione, deve esserci una distanza minima di 0,100 pollici tra i bordi placcati e qualsiasi caratteristica fresata adiacente. Questa distanza è critica per prevenire danni ai bordi placcati o effetti causati dal processo di fresatura, che potrebbero portare a fratture della placcatura o delaminazione.

Continuità della Placcatura e Interruzioni: La placcatura dei bordi è tipicamente continua lungo l'intero bordo della scheda di circuito, il che è essenziale per mantenere la continuità elettrica e l'efficacia dello schermaggio. Detto ciò, certi requisiti di progettazione possono necessitare di interruzioni nella placcatura.

• Metodo a Linguetta: Un modo per creare interruzioni è posizionare una linguetta sporgente nella posizione desiderata dell'interruzione (simile al routing a linguetta con morsi di topo). Dopo il processo di placcatura, questa linguetta può essere rimossa, lasciando un vuoto nella placcatura. Questo metodo è utile per creare interruzioni precise e controllate.
• Metodo di Routing: In alternativa, le interruzioni possono essere introdotte durante le fasi finali di routing. Questo metodo prevede l'uso di un router per rimuovere sezioni della placcatura, creando così una piccola linguetta o un'indentazione. Quando l'interruzione è inferiore a 0,200 pollici, la placcatura coprirà completamente il bordo, e l'interruzione sarà realizzata dal processo di routing.

Il routing a linguetta è molto più semplice poiché non richiede una fresatura precisa della placcatura lontano dal bordo del PCB. Entrambi i metodi possono lasciare dietro di sé dei vuoti intenzionali nella placcatura come mostrato di seguito.

I vuoti intenzionali nella placcatura del bordo possono essere realizzati con il posizionamento e la rimozione di linguette, o fresando via sezioni della placcatura del bordo.

Connessione della Placcatura ai Piani Interni: La placcatura dei bordi comporta spesso la connessione dei piani interni all'interno del PCB. Questi piani interni si estendono fino al bordo e sono collegati elettricamente attraverso il processo di placcatura. Tipicamente, viene mantenuto un bordo di polarità di 0,050” per prevenire la scopertura del rame quando le schede vengono tagliate e rimosse dal pannello. Ciò garantisce che i piani interni rimangano protetti e che non vengano esposti percorsi elettrici non intenzionali.

Gestione di Materiali Meno Stabili Dimensionalmente: I materiali che non sono stabili dimensionalmente, come quelli non rinforzati o sottili, richiedono considerazioni aggiuntive per la placcatura dei bordi. Questi materiali possono necessitare di linguette aggiuntive per la stabilità durante l'elaborazione. Le linguette sono comunemente posizionate ogni due pollici lungo i bordi placcati per mantenere l'integrità strutturale del PCB durante la fabbricazione e la manipolazione. Per i materiali non-FR-4, queste linee guida sono ancora più critiche per assicurare che le schede non si deformino o distorcano durante il processo.

Posizionamento e Design delle Linguette

Il design e il posizionamento delle linguette sono importanti per il processo di fabbricazione e assemblaggio. Le linguette devono essere posizionate strategicamente per bilanciare la necessità di supporto strutturale e la facilità di rimozione dopo l'assemblaggio. Ci sono due tipi principali di linguette:

• Linguette Perforate: Queste linguette vengono utilizzate durante il processo di assemblaggio e sono progettate per staccarsi facilmente una volta completato l'assemblaggio. Forniscono un supporto sufficiente pur essendo facili da rimuovere senza danneggiare la scheda.
• Linguette Piene: Queste linguette sono più robuste e vengono utilizzate durante il processo di tracciatura placcata. Vengono rimosse nella fase finale di fabbricazione utilizzando un router. La rimozione di queste linguette lascia una piccola sporgenza lungo il bordo della scheda, che deve essere presa in considerazione nel design del prodotto finale.

La posizione di queste linguette è determinata dai requisiti di assemblaggio e dai materiali utilizzati nella composizione della scheda a circuito stampato. Materiali meno stabili richiederanno una collocazione più frequente delle linguette per assicurare che la scheda rimanga stabile durante tutto il processo di produzione.

La placcatura dei bordi aggiunge complessità e costi al processo di produzione a causa dei passaggi aggiuntivi richiesti, come la creazione di percorsi di tracciatura prima della metallizzazione e lo sviluppo di linguette per il trasporto del pannello. Lavorare con il proprio fabbricante di PCB preferito e seguire le loro linee guida per la Progettazione per la Fabbricabilità (DFM) può ridurre significativamente i costi e garantire il successo del design. Collaborando con il fabbricante fin dall'inizio, è possibile prendere decisioni informate che ottimizzano sia le prestazioni che i costi.