一、電路板金屬化包邊的定義與目的
金屬化包邊指在電路板板邊進行金屬化處理,英文表述有 Edge plating、Border plated、plated contour、side plating 、side metal 等。其主要目的在于,針對高頻高速的 PCB 線路板,通過對板邊槽進行金屬化包邊形成金屬化板邊槽,有效阻止微波信號從 PCB 板邊輻射出去,降低電磁干擾,滿足 EMC(電磁兼容性)標準要求,提升電路板性能。
二、電路板金屬化包邊的工藝流程
鉆孔:根據設計要求,在電路板板邊需要金屬化包邊的位置鉆出相應的孔,為后續的金屬化處理做準備。這些孔的大小、間距和分布需嚴格按照設計文件執行,確保后續金屬化包邊的質量和電氣性能。
銑金屬化槽孔:使用銑削工藝在板邊加工出金屬化槽孔。槽孔的尺寸精度、形狀精度以及表面粗糙度對金屬化包邊的質量影響重大。在加工過程中,要注意刀具的選擇和切削參數的優化,以保證槽孔的加工質量,減少毛刺、裂紋等缺陷。
去鉆污:鉆孔和銑槽孔過程中,孔壁和槽孔壁會殘留一些鉆污,如樹脂碎屑、銅屑等。這些鉆污會影響金屬化層與基板的結合力,因此需要通過去鉆污工藝去除。常見的去鉆污方法有化學法、等離子法等,需根據電路板的材質和工藝要求選擇合適的方法。
沉銅:通過化學沉銅工藝在孔壁和槽孔壁上沉積一層薄薄的銅,為后續的電鍍加厚提供基礎。沉銅層應均勻、致密,具有良好的導電性和結合力,以確保整個金屬化包邊的電氣連接性能。
三、電路板金屬化包邊的設計規范
(一)確定包邊區域
多數情況下,客戶設計線路時,銅可能伸到板的外形邊。此時,需依據客戶的正式說明信息來確定板邊是否要進行金屬化包邊。
包邊信息來源主要有兩個:一是 Gerber 文件,它包含了詳細的電路板設計信息,如線路布局、焊盤位置等,可從中獲取包邊區域的準確信息;二是 Gerber 之外的 PDF、TXT、DWG 等文件,若 Gerber 文件信息不完整或需額外說明,這些文件可作為補充。
(二)線路制作注意事項
包邊外形制作:將需包邊的外形拷貝到 pthrou 層,制作成封閉的長槽。由于包邊處要鍍銅且銅有一定厚度,所以在制作包邊外形時,必須考慮補償問題。一般來說,需根據鍍銅厚度以及加工工藝的精度,適當增大包邊外形的尺寸,以保證最終包邊的實際尺寸符合設計要求。
電氣連接性判斷:
首先查找顧客要求包邊連接的層和區域。若有明確要求,嚴格按照要求進行設計制作。
若顧客未明確要求,則需根據電路原理和設計經驗進行判斷。確定包邊應該連接哪一層后,在制作過程中,對于不連接的部分需進行隔離處理,可采用絕緣材料或設計合理的電氣隔離結構;對于需要連接的部分,則要確保導通良好,通過合理的布線和過孔設計,保證電流能夠順暢通過包邊區域。
其他線路制作要點:
為防止碎膜,包邊的電路板無論板內、附邊上還是板外的部分,焊盤單邊必須保證有 10MIL。若客戶原來交貨單元上的焊盤不滿足 10MIL 環,需增加或更改時,必須及時反饋給客戶進行確認。
當包邊附近有焊盤時,焊盤距包邊盤至少保持 8MIL 間距。若無法滿足此間距要求,同樣需要反饋給客戶確認,因為過小的間距可能會導致電氣性能問題,如短路、信號干擾等。
包邊后必須仔細檢查內外層連接情況,明確層間連接方式,防止包邊后引發電地短路。在設計階段,要通過合理的層疊結構設計和布線規劃,避免不同層之間的電氣連接錯誤;在制作完成后,需采用專業的測試設備進行電氣性能測試,確保層間連接符合設計要求。
若存在鍍孔菲林,包邊制作必須按照 PTH 槽的標準處理,即要有盤。特別要注意異型槽的包邊,應與孔一樣進行填實并放大 4mil,以保證包邊區域的電氣性能和加工質量。
四、電路板金屬化包邊的阻焊制作規范
阻焊工藝對于電路板的絕緣性能和可靠性至關重要。在金屬化包邊的電路板中,阻焊一定要將包邊槽完整開窗。具體來說,包邊阻焊開窗的尺寸為包邊焊盤加上 0.16mm。這樣既能保證包邊區域的金屬層能夠正常進行后續的表面處理,又能防止阻焊劑覆蓋到不需要的位置,影響電氣連接和散熱性能。
五、電路板金屬化包邊的外形加工規范
為提高生產效率,CAM(計算機輔助制造)必須采用標準銑刀制作包邊槽,常見的標準銑刀尺寸有 0.8mm、1.0mm、1.6mm、2.0mm、2.4mm 等。如果顧客沒有特殊要求,應統一選用大刀(2.0mm 以上),這樣可以在保證加工質量的前提下,減少加工時間和刀具損耗。
在進行拼板設計時,包邊槽孔長方向必須與拼板后板的長邊方向平行,也就是要保證包邊槽孔方向和噴錫運行方向平行。若訂單不滿足此要求,工程預審時應優先和顧客確認,考慮使用沉金或圖鍍銅鎳金等非噴錫表面工藝。這是因為噴錫工藝在運行過程中,如果包邊槽孔方向與噴錫方向不一致,可能會導致噴錫不均勻,影響包邊的表面質量和電氣性能。
六、電路板金屬化包邊的質量檢測規范
外觀檢測:通過肉眼或借助放大鏡等工具,檢查金屬化包邊的表面是否平整、光滑,有無明顯的劃傷、凹坑、氣泡、毛刺等缺陷。同時,檢查包邊的尺寸是否符合設計要求,包邊與電路板其他部分的連接是否牢固、自然。
電氣性能檢測:
導通性測試:使用萬用表或專業的電氣測試設備,檢測包邊與電路板各層之間以及包邊不同位置之間的導通性。確保所有需要導通的部分都能正常導電,電阻值在規定的范圍內。
絕緣性能測試:測試包邊與電路板其他不需要電氣連接的部分之間的絕緣電阻,應滿足設計要求的絕緣標準,防止出現漏電等安全隱患和電氣性能問題。
EMC 性能測試:對于有電磁兼容性要求的電路板,需進行 EMC 性能測試,如輻射發射測試、傳導發射測試等。確保金屬化包邊能夠有效降低電路板的電磁輻射,使產品滿足相關的 EMC 標準,如 CISPR、EN 等系列標準。
附著力檢測:采用膠帶測試等方法,檢測金屬化包邊層與電路板基板之間的附著力。用一定粘性的膠帶粘貼在包邊表面,然后迅速撕下,觀察包邊層是否有脫落現象。附著力應符合行業標準或客戶要求,以保證在電路板的使用過程中,金屬化包邊層不會因外力作用而脫落,影響電路板的性能和可靠性。