Quy trình Chế tạo Mạ Cạnh PCB: Hướng dẫn dành cho Nhà thiết kế

Viền mạ, thường được gọi là "mạ đường cắt", bao gồm việc bọc các cạnh của PCB bằng một lớp kim loại, sau đó áp dụng một lớp mạ bề mặt tiêu chuẩn. Lớp mặt nạ hàn thường được loại bỏ để lộ viền mạ, có thể được sử dụng để tạo tiếp xúc với vỏ chắn. Kỹ thuật này được sử dụng để tăng cường khả năng chống nhiễu điện từ EMI trong các thiết kế tần số cao và cung cấp điểm kết nối mát với khung máy. Viền mạ có thể được áp dụng cho một hoặc nhiều cạnh của bảng mạch, bao gồm cả bốn cạnh.

Quy trình mạ viền bắt đầu với việc tạo ra một đường cắt trước khi kim loại hóa các đặc điểm mạch. Các yêu cầu thiết kế cho viền mạ phụ thuộc vào số lượng cạnh cần mạ, kích thước của bảng mạch, và liệu các bảng mạch có được giao trong một mảng đa lớp hay không. Luôn hợp tác với nhà cung cấp PCB ưa thích của bạn để hiểu rõ về khả năng thiết kế cụ thể và hướng dẫn DFM của họ. Các hướng dẫn thiết kế ở đây là hướng dẫn chung và có thể thay đổi từ nhà sản xuất này sang nhà sản xuất khác.

Quy tắc DFM cho Cạnh Mạ

Như đã được trình bày trong một bài viết khác, các yêu cầu và chỉ dẫn CAD cần thiết cho việc mạ cạnh là đơn giản và có thể được thực hiện mà không cần bất kỳ công cụ thiết kế đặc biệt nào. Việc lấy dữ liệu CAD đó và thêm vào các xem xét sản xuất tiên tiến hơn đòi hỏi một số thông tin bổ sung cho nhà sản xuất, được mô tả dưới đây. Điều này có thể bao gồm:

• Chỉ định các tab để loại bỏ lớp mạ
• Chỉ định kết nối tới các lớp trong
• Khoảng cách lắp ráp
• Cách xử lý vật liệu ít cứng cáp (ví dụ, PTFE không được gia cố)

Khoảng Cách Bao Quanh Tối Thiểu: Để mạ cạnh hiệu quả, lớp kim loại phải bao quanh từ mép đến bề mặt của PCB. Việc bao quanh này rất quan trọng để đảm bảo độ bám dính và ổn định quá trình xử lý nội bộ. Khoảng cách tối thiểu cho việc bao quanh này là 0.015”. Thông số này đảm bảo rằng lớp mạ bám chắc vào mép và cung cấp kết nối cơ khí và điện tử vững chắc.

Khoảng Cách An Toàn Từ Cạnh Mạ: Khi thiết kế các bảng mạch in có cạnh mạ, việc duy trì khoảng cách an toàn giữa các cạnh mạ và bất kỳ đặc điểm nào của bảng mạch là rất quan trọng để tránh nguy cơ chập mạch hoặc nhiễu. Khoảng cách tối thiểu mà một đặc điểm có thể được đặt từ cạnh mạ bao quanh là 0.010 inch. Khoảng cách này giúp ngăn chặn bất kỳ kết nối điện không mong muốn nào có thể làm ảnh hưởng đến chức năng của bảng mạch.

Khoảng Cách Đối Với Các Đặc Điểm Được Gia Công Cạnh Bên: Để đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc và tránh vấn đề trong quá trình sản xuất, phải có khoảng cách tối thiểu là 0.100 inch giữa các cạnh mạ và bất kỳ đặc điểm gia công cạnh bên nào. Khoảng cách này rất quan trọng để ngăn chặn cạnh mạ bị hỏng hoặc ảnh hưởng bởi quá trình gia công, có thể dẫn đến nứt mạ hoặc tách lớp.

Tính Liên Tục và Gián Đoạn của Mạ: Cạnh mạ thường xuyên liên tục dọc theo toàn bộ cạnh của bảng mạch, điều này rất quan trọng để duy trì tính liên tục điện và hiệu quả chắn sóng. Tuy nhiên, một số yêu cầu thiết kế có thể đòi hỏi phải có sự gián đoạn trong việc mạ.

• Phương pháp Tab: Một cách để tạo ra sự gián đoạn là đặt một tab nhô ra tại vị trí mong muốn của sự gián đoạn (tương tự như định tuyến tab với mouse bites). Sau quá trình mạ, tab này có thể được loại bỏ, để lại một khoảng trống trong lớp mạ. Phương pháp này hữu ích cho việc tạo ra các sự gián đoạn chính xác và kiểm soát được.
• Phương pháp Định tuyến: Một cách khác, sự gián đoạn có thể được giới thiệu trong các giai đoạn định tuyến cuối cùng. Phương pháp này bao gồm việc sử dụng một máy định tuyến để loại bỏ các phần của lớp mạ, tạo ra hoặc là một tab nhỏ hoặc một lõm. Khi sự gián đoạn nhỏ hơn 0.200”, lớp mạ sẽ hoàn toàn phủ lên mép, và sự gián đoạn sẽ được tạo ra bởi quá trình định tuyến.

Định tuyến tab đơn giản hơn nhiều vì nó không yêu cầu việc phay chính xác lớp mạ mép ra khỏi mép PCB. Cả hai phương pháp đều có thể để lại các khoảng trống có chủ ý trong lớp mạ như được hiển thị dưới đây.

Các khoảng trống có chủ ý trong lớp mạ mép có thể được cung cấp bằng cách đặt và loại bỏ các tab, hoặc bằng cách định tuyến loại bỏ các phần của lớp mạ mép.

Kết nối mạ cạnh với các lớp nội bộ: Việc mạ cạnh thường liên quan đến việc kết nối các lớp nội bộ trong PCB. Các lớp nội bộ này mở rộng đến mép và được kết nối điện bởi quá trình mạ. Thông thường, một biên giới cực tính 0.050 inch được duy trì để ngăn chặn đồng lộ ra khi các bảng mạch được cắt và loại bỏ khỏi tấm. Điều này đảm bảo rằng các lớp nội bộ được bảo vệ và không có đường dẫn điện không mong muốn nào được lộ ra.

Xử lý các vật liệu ít ổn định về kích thước: Các vật liệu không ổn định về kích thước, như vật liệu không được cố định hoặc vật liệu mỏng yêu cầu các biện pháp xem xét bổ sung cho việc mạ cạnh. Các vật liệu này có thể cần thêm các tab để ổn định trong quá trình xử lý. Các tab thường được đặt cách nhau mỗi hai inch dọc theo các cạnh được mạ để duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của PCB trong quá trình sản xuất và xử lý. Đối với các vật liệu không phải FR-4, những hướng dẫn này càng trở nên quan trọng hơn để đảm bảo các bảng mạch không bị cong vênh hoặc biến dạng trong quá trình.

Vị trí và Thiết kế Tab

Thiết kế và vị trí của các tab rất quan trọng cho quá trình sản xuất và lắp ráp. Các tab phải được đặt một cách chiến lược để cân bằng nhu cầu về hỗ trợ cấu trúc và sự dễ dàng loại bỏ sau khi lắp ráp. Có hai loại tab chính:

• Các Tab Đục Lỗ: Các tab này được sử dụng trong quá trình lắp ráp và được thiết kế để dễ dàng gãy ra sau khi quá trình lắp ráp hoàn tất. Chúng cung cấp đủ sự hỗ trợ trong khi vẫn dễ dàng loại bỏ mà không làm hỏng bảng mạch.
• Tab Rắn: Các tab này cứng cáp hơn và được sử dụng trong quá trình đường mạch được mạ. Chúng được loại bỏ ở giai đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất sử dụng máy router. Việc loại bỏ các tab này để lại một phần nhô ra dọc theo mép của bảng mạch, điều này phải được tính toán trong thiết kế sản phẩm cuối cùng.

Vị trí của các tab này được xác định bởi yêu cầu lắp ráp và các vật liệu sử dụng trong chồng mạch bảng mạch in. Các vật liệu ít ổn định sẽ yêu cầu việc đặt tab thường xuyên hơn để đảm bảo bảng mạch ổn định suốt quá trình sản xuất.

Việc mạ cạnh tăng độ phức tạp và chi phí cho quá trình sản xuất do các bước bổ sung yêu cầu, như tạo đường mạch trước khi mạ và phát triển các tab cho việc vận chuyển bảng. Làm việc với nhà sản xuất PCB ưa thích của bạn và tuân theo các hướng dẫn Thiết kế cho Khả năng Sản xuất (DFM) của họ có thể giảm đáng kể chi phí và đảm bảo thành công thiết kế. Bằng cách hợp tác với nhà sản xuất ngay từ đầu, bạn có thể đưa ra các quyết định thông minh để tối ưu hóa cả hiệu suất và chi phí.