Czujnik PCB z półotworem PCB z półotworem
Platerowany półotwor
Platerowany półotwor, zwany także otworem koronowym, to konstrukcja zaprojektowana wzdłuż krawędzi płytki PCB przypominająca ząbkowane krawędzie. Tworzy się go najpierw poprzez wykonanie standardowych platerowanych przelotek, a następnie za pomocą ostrego frezu wyciąć część otworu, pozostawiając połowę nienaruszoną.
Konstrukcja ta stanowi wydajną i wygodną metodę łączenia bocznego, często stosowaną w obwodach sygnałowych i szeroko przy połączeniach typu płytka-płytka. Platerowane półotwory można przylutować bezpośrednio do krawędzi płyty głównej, oszczędzając złącza i miejsce. Na przykład moduły Bluetooth lub Wi-Fi z platerowanymi półotworami można łatwo przylutować do płyty głównej jako pojedyncze komponenty, spełniając określone wymagania bez konieczności stosowania dodatkowego okablowania, co zapewnia czysty i prosty montaż.
Chociaż platerowane półotwory ułatwiają lutowanie między płytkami, są one uważane za wyspecjalizowaną technologię w branży PCB i wiążą się z wyższymi kosztami. Dodatkowo cykl produkcyjny tych płytek PCB jest stosunkowo dłuższy.
Cechy płytek drukowanych z półotworami czujników
1. Kompaktowa konstrukcja:
Płytki PCB z półotworami do czujników zostały zaprojektowane tak, aby były kompaktowe, co pozwala na efektywne wykorzystanie przestrzeni w małych modułach czujników. Ta zwartość ma kluczowe znaczenie dla integracji czujników w ciasnych przestrzeniach w urządzeniach.
2. Wydajna łączność:
Konstrukcja z półotworami ułatwia niezawodne połączenia między płytkami, co jest niezbędne w przypadku czujników, które muszą współpracować z innymi komponentami elektronicznymi lub płytkami. Taka konstrukcja zmniejsza potrzebę stosowania dodatkowych złączy i pomaga usprawnić proces montażu.
3. Zwiększona integralność sygnału:
Półotwory pomagają zachować integralność sygnału, minimalizując odległość między ścieżkami sygnału i redukując zakłócenia. Jest to szczególnie ważne w przypadku czujników, których działanie zależy od dokładnej transmisji danych.
4. Ekonomiczna produkcja:
Wykorzystując półotwory, producenci często mogą obniżyć koszty związane ze złączami i montażem. Wynika to z możliwości bezpośredniego lutowania półotworów, co upraszcza proces produkcyjny.
5. Optymalizacja przestrzeni:
Zastosowanie półotworów pozwala na lepsze zagospodarowanie przestrzeni na płytce PCB. Jest to korzystne w zastosowaniach czujników, w których przestrzeń jest ograniczona, a efektywny układ ma kluczowe znaczenie dla funkcjonalności i wydajności.
6. Wszechstronne zastosowania:
Płytki drukowane czujników z półotworami są wszechstronne i można je stosować w różnych typach czujników, w tym czujnikach środowiskowych, czujnikach ruchu i czujnikach obrazowych. Ich konstrukcja uwzględnia różne rozmiary czujników i wymagania montażowe.
7. Zwiększona niezawodność:
Płytki PCB z półotworami zwiększają niezawodność czujników, zapewniając solidną metodę połączenia. Zmniejsza to ryzyko awarii mechanicznych i poprawia trwałość zespołów czujników.
Projekt wykonalności płytek PCB z półotworami
Minimalny rozmiar połowy otworu
Minimalny możliwy do wyprodukowania rozmiar półotworów wynosi 0,5 mm, pod warunkiem, że otwór jest wyśrodkowany wzdłuż krawędzi płytki drukowanej. Oznacza to, że w płytce drukowanej musi znajdować się warstwa miedzi o grubości 0,25 mm, aby zapewnić integralność otworu. Bez tego centralnego obszaru miedzi, miedź na ściankach otworów może odłączyć się podczas procesu produkcyjnego, co może prowadzić do niepowlekanych otworów i sprawić, że produkt końcowy stanie się bezużyteczny.
Rozstaw półotworów
W przypadku płytek PCB z półotworami minimalna średnica gotowego otworu wynosi 0,5 mm. Podczas procesu produkcyjnego należy skompensować średnicę otworu. Po kompensacji odstęp pomiędzy półotworami musi wynosić co najmniej 0,35 mm. Dlatego projektowany rozstaw półotworów powinien wynosić ≥0,45mm. Odpowiednie pola lutownicze dla półotworów należy skompensować, aby mieć pewność, że mają one ≥ 0,25 mm. Dodatkowo pomiędzy otworami maski lutowniczej a polami lutowniczymi półotworów musi znajdować się mostek maski lutowniczej.
Panelizacja z półotworami
Podczas panelowania płytek PCB z półotworami istotne jest pozostawienie odstępu wokół półotworów, aby ułatwić prowadzenie i frezowanie. Ten szczegół jest często pomijany na etapie projektowania, ponieważ niewielu inżynierów zajmujących się układem odwiedziło fabryki płytek PCB, aby dowiedzieć się, w jaki sposób produkowane są półotwory. W rezultacie produkty z półotworami są czasami panelowane bez odpowiednich odstępów, przy użyciu standardowych metod V-CUT. Może to prowadzić do ściągnięcia miedzi z półotworów przez ostrze V-CUT, co spowoduje powstanie nieplaterowanych otworów i uczynienie produktu bezużytecznym.
Specyfikacje projektu płytki drukowanej z półotworem
A. Odległość od krawędzi podkładki z półotworem do krawędzi płyty: ≥1 mm
B. Średnica półotworu: ≥0,6 mm
C. Odstęp pomiędzy półotworami: ≥0,6 mm
D. Pierścień lutowniczy jednostronny do półotworu: ≥0,25 mm (minimum 0,18 mm)
Specyfikacje paneli PCB z półotworami
Indywidualny rozmiar płytki: Długość i szerokość płytki drukowanej z półotworem powinna wynosić > 10 mm (dotyczy to również płytek panelowych). Podobnie jak standardowe płytki, płytki PCB z półotworami można panelować przy użyciu metod V-CUT i trasowania zakładek.
Obróbka krawędzi: Krawędzie PCB z półotworami nie mogą być kształtowane za pomocą V-CUT, ponieważ V-CUT może oderwać miedź.
Jak zaprojektować płytki PCB z półotworami
Otwórz oprogramowanie do projektowania PCB: Uruchom oprogramowanie do projektowania PCB i utwórz nowy projekt PCB.
Wybierz lokalizacje półotworów: W edytorze układu wybierz lokalizacje, w których chcesz dodać półotwory.
Dodaj przelotki: W edytorze układu wybierz opcję „Dodaj przelotkę” lub podobną funkcję.
Ustaw parametry przelotki: Skonfiguruj średnicę i położenie przelotki. Upewnij się, że przelotka jest ustawiona jako półotworowa, co oznacza, że jest pokryta miedzią tylko z jednej strony.
Dostosuj położenie i rozmiar: Zmodyfikuj położenie i rozmiar przelotki zgodnie z potrzebami, aby spełnić wymagania projektowe.
Produkty wykorzystujące płytki PCB z półotworami
Moduły Bluetooth: powszechnie stosowane w różnych urządzeniach do komunikacji bezprzewodowej w celu zapewnienia łączności.
Moduły Wi-Fi: spotykane w elektronice użytkowej, takiej jak laptopy i routery, umożliwiające bezprzewodowe połączenia z Internetem.
Urządzenia przenośne: takie jak inteligentne zegarki i urządzenia do monitorowania kondycji, w których oszczędność miejsca i wydajne połączenia między płytami mają kluczowe znaczenie.
Tagi RFID: stosowane w systemach śledzenia i identyfikacji, wykorzystujące kompaktowe i wydajne konstrukcje PCB.
Małe urządzenia IoT: urządzenia takie jak inteligentne czujniki i kompaktowe bramy, które wymagają zminiaturyzowanych i skutecznych połączeń wzajemnych.
Moduły kamer: stosowane w telefonach komórkowych i innych urządzeniach do przetwarzania obrazu, gdzie krytyczne znaczenie mają ograniczenia przestrzenne i łączność płyty.
Czujniki samochodowe: Kompaktowe czujniki stosowane w zastosowaniach motoryzacyjnych do systemów monitorowania i sterowania.
PCB z półotworem
Płytki PCB z półotworami zawierają rzędy otworów wywierconych wzdłuż krawędzi płytki PCB. Kiedy te otwory są powlekane miedzią, krawędzie są przycinane, co daje wygląd półpowłoki wzdłuż granicy. Taka konstrukcja nadaje krawędzi PCB wygląd powierzchni pokrytej miedzią.
W płytkach PCB typu modułowego często integruje się półotwory, aby ułatwić lutowanie. Ze względu na niewielkie rozmiary i różnorodne wymagania funkcjonalne modułów, półotwory umieszcza się najczęściej wzdłuż samej krawędzi płytki PCB. Podczas frezowania połowa krawędzi jest odcinana, pozostawiając na płytce drukowanej widoczne tylko częściowo platerowane otwory.
Takie podejście do projektowania zwiększa łatwość lutowania i odpowiada potrzebom kompaktowych, wielofunkcyjnych modułów.
Wyzwania związane z produkcją płytek PCB z półotworami
Jeśli w obróbce półotworowej w metalizowanych otworach pozostaną zadziory miedziane, może to prowadzić do problemów, takich jak słabe połączenia lutownicze, lutowanie na zimno i zwarcia między stykami, szczególnie w rzędach półotworów, gdzie odstępy są bardzo małe i podatne na zwarcia. Podczas frezowania często występują problemy, takie jak wypukłości miedzi na ściankach otworów i resztkowe zadziory, zwykle spowodowane niewystarczającą prędkością narzędzia frezującego, niewystarczającym połączeniem miedzi ze ścianami otworu oraz nadmierną grubością miedzi, która prowadzi do niepełnego cięcia.
Dodatkowo, w przypadku metalizowanych półotworów, różnice w rozszerzalności płytki drukowanej, precyzji wiercenia i dokładności formowania mogą skutkować znacznymi różnicami w wielkości półotworów po obu stronach tego samego modułu. Ta rozbieżność stwarza znaczne wyzwania dla klientów podczas lutowania i montażu.
Przyczyny zwiększonych kosztów płytek drukowanych z półotworami
Półotwory wymagają specjalistycznego procesu produkcyjnego. Aby mieć pewność, że w otworach znajduje się miedź, krawędzie należy frezować w trakcie procesu. Ponadto płytki PCB z półotworami są zwykle bardzo małe, co dodatkowo zwiększa koszt. W rezultacie niestandardowe projekty mają niestandardową cenę.