Die PCB-Seitenbeschichtung ist die Metallisierung der Kante oder Seite einer Leiterplatte. Dabei handelt es sich um die dünne Kupferschicht, die von der oberen zur unteren Oberfläche und entlang der Seiten aufgetragen wird, was die elektrische Leitfähigkeit sowie die mechanische Festigkeit verbessert. Die häufigsten Oberflächenveredelungen, die für die Seitenbeschichtung verwendet werden, sind chemisch Nickel-Immersion Gold (ENIG), chemisch Nickel-chemisch Palladium-Immersion Gold (ENEPIG), und Lötstopplack (HASL) unter anderem. Diese Behandlungen helfen, die elektrische Verbindung zu verbessern und die beschichteten Bereiche vor Oxidation und Korrosion zu schützen.
Die Vorteile der Leiterplatten-Seitenbeschichtung
Erweiterte elektrische Konnektivität
Die Seitenbeschichtung ist dafür verantwortlich, kontinuierliche elektrische Wege über verschiedene PCB-Schichten zu bilden—ein äußerst wünschenswertes Merkmal für Anwendungen, die eine hohe Signalintegrität erfordern. Sie verbessert die Leistung von Hochfrequenzsignalen und wird in HF- und Mikrowellenanwendungen notwendig, bei denen die Qualität der Signale um jeden Preis erhalten werden muss.
Bessere elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)
Durch das Einschließen der Leiterplatte in einen Faraday-Käfig unterdrücken seitliche Beschichtungen elektromagnetische Emissionen und schützen empfindliche interne Schaltkreise vor äußerer Störung. Dies unterstützt nicht nur die Einhaltung der EMV-Anforderungen, sondern schützt auch den Betrieb der Platine in Umgebungen mit hoher elektromagnetischer Störstrahlung (EMI).
Erhöhte mechanische Festigkeit
Die Kantenmetallisierung bietet hervorragende mechanische Unterstützung und macht die Leiterplatten widerstandsfähiger gegen seitliche Kräfte sowie mechanische Belastung. Zusätzliche Festigkeit ist besonders wichtig für Platinen, die in Anwendungen mit wiederholter Handhabung, Vibration oder strengen Betriebsbedingungen eingesetzt werden.
Bessere Wärmeverwaltung
Seitenbeschichtung bietet einen zusätzlichen leitfähigen Pfad, um eine bessere Wärmeableitung zu ermöglichen. Dies ist insbesondere bei Hochleistungsanwendungen nützlich, da dadurch die Innentemperatur innerhalb des Sicherheitsbereichs gehalten wird, was die Lebensdauer der Leiterplatte verlängert.
Innovative Design Solutions
Die durch Seitenbeschichtung geförderte Flexibilität erleichtert innovative Designlösungen, wie z. B. die Konstruktion von sekundären Kontakten mit Randpads und die Verbesserung der allgemeinen Montagequalität durch die Implementierung überlegener Löttechniken.
Umweltschutz
Die Hinzufügung einer metallisierten Kante bietet Schutz vor Umweltproblemen wie Feuchtigkeit und korrosiven Chemikalien, was wertvoll für den Einsatz in extremen Umgebungen oder dort ist, wo eine langfristige Exposition sonst zu einer Verschlechterung führen würde.
Anwendungen für PCB-Seitenplattierungen
Seitenplattierungen existieren in zahlreichen Anwendungen, bei denen Zuverlässigkeit und hohe Leistung entscheidend sind:
Kommunikationsmodule:
Wi-Fi- und Bluetooth-Module neigen dazu, seitliche Beschichtungen zu haben, um eine stabile und effiziente Verbindung zu bieten, was entscheidend für die Verhinderung von Geräteausfällen ist.
HF- und Mikrowellengeräte
Die Signalintegrität ist eine kritische Angelegenheit in Hochfrequenz-Elektronikgeräten, und die Seitenplattierung ist eine wertvolle Technik, um Störungen zu minimieren und die Gesamtleistung zu verbessern.
Consumer Electronics:
Kompakte Verbrauchsgeräte wie Smartphones und Wearables profitieren vom doppelten Vorteil der Platzersparnis und erweiterten Funktionalität durch Seitenplattierung.
Industrielle und Automobilelektronik:
Wo mechanische Belastung oder raue Umwelteinflüsse ins Spiel kommen, bieten Seitenbeschichtungen die notwendige Haltbarkeit und den erforderlichen Schutz.
Umsetzung von seitlichen Beschichtungen im Leiterplattendesign
Seitenplattierung im PCB-Design wird durch sorgfältige Planung und die Einhaltung von Richtlinien durchgeführt, um sowohl Funktionalität als auch Herstellbarkeit zu gewährleisten.
Definieren des Kupferüberlappungsbereichs:
Im CAD-Setup muss der Kupferüberlapp (Flächen, Pads oder Leiterbahnen) definiert werden, um die metallisierten Bereiche zu etablieren. Stellen Sie sicher, dass mindestens 500 μm Überlappung vorhanden ist, wobei für Verbindungsschichten mindestens 300 μm erforderlich sind. Sorgen Sie für einen Mindestabstand von 800 μm von der Kante auf Nicht-Verbindungsschichten, um unerwünschte Verbindungen zu vermeiden.
Verbindungen der Grundebene:
Präzise Erdungsebenenverbindung in allen Schichten, sogar in den internen, verbessert die Abschirmwirkung und die gesamte elektrische Leistung.
Freigaben und Einschränkungen:
Gestalten Sie einen Mindestabstand von 10 mils zwischen Randbeschichtung und anderen Kupferdetails, und vergleichen Sie Hersteller, um einen gemeinsamen Wert festzulegen. Vermeiden Sie es, Durchkontaktierungen in der Nähe von Kanten zu platzieren, um Probleme zu vermeiden; wenn es erforderlich ist, konsultieren Sie Ihren Vertragshersteller.
Berücksichtigung für kantenmontierte Komponenten:
Vermeiden Sie, dass die Randverplattung auf randmontierte Steckverbinder wie SMA übergreift. Erstellen Sie Aussparungen für diese Komponenten in der Verplattung.
Castellierte Löcher:
Wenn Burglöcher Teil des Designs sind, stellen Sie sicher, dass die Randbeschichtung diese Löcher umschließt, um gute Lötstellen zu bieten.
Thermische Überlegungen:
Beim Wärmemanagement mit Seitenplattierung verbinden Sie es über thermische Vias mit inneren Erdungsebenen, um die Wärmeableitung zu verstärken.
Designs für Hochfrequenz und RF:
Bei diesen Designs sollten Sie den Einfluss der seitlichen Beschichtung auf Impedanz-kontrollierte Leiterbahnen in der Nähe des Platinenrandes berücksichtigen. Möglicherweise müssen die Leiterbahnbreiten geändert oder zusätzlicher Abstand vom Rand eingehalten werden.
Mechanische Verbindungspunkte:
Platzieren Sie Ankerstreifen entlang der Kanten, um als mechanische Verbindungsstellen zu dienen, die die Seitenplatte fest auf der Leiterplatte halten.
Herstellungsprozess der Seitenverkleidung
Der Herstellungsprozess ist ein vorsichtiger, um wirksame Beschichtungen effektiv umzusetzen.
Kantenaufbereitung:
Die Kanten der Platine werden gereinigt, entfettet, aufgeraut und präzisionsgefräst, um die bestmögliche Haftung der Beschichtung zu erreichen.
Zweistufiger Galvanikprozess:
Eine dünne Schicht Kupfer wird zunächst durch chemisches Abscheiden aufgebracht und eine dickere Schicht durch elektrolytisches Beschichten, um die gewünschte Dicke zu erreichen.
Oberflächenvorbereitung und -veredelung:
Der überschüssige Kupfer wird weggeätzt, und andere Beschichtungen wie ENIG werden aufgetragen, um die Korrosionsbeständigkeit und Lötbarkeit zu erhöhen.
Endabnahme und Prüfung:
Eine genaue Überprüfung stellt sicher, dass die Anforderungen an Dicke, Kontinuität und Haftung eingehalten werden. Mängel werden vor dem endgültigen Test und der Montage behoben.
Die Produktion von PCBs mit seitlichen Beschichtungen hat einige Einschränkungen. Beispielsweise ist eine kontinuierliche Beschichtung der gesamten Kante aufgrund von Anforderungen an die Befestigung der Fertigungstafeln nicht möglich. V-Schnittkerben an seitlich beschichteten Kanten sollten in Designlayouts vermieden werden, und es muss ein ausreichender Layoutabstand für die Fräsung vorgesehen werden, bevor die Durchgangskupferung beginnt.
Die Seitenplattierung von Leiterplatten ist ein bedeutender Fortschritt in der Leiterplattentechnologie, der unerreichte Spitzenleistungen in der elektrischen und mechanischen Leistung, der Wärmeleitfähigkeit und der Umweltisolierung bietet. Da es eine höhere Nachfrage nach elektronischen Produkten mit verbesserter Leistung gibt, wird die strategisch angewandte Seitenplattierung im Mittelpunkt der Erfüllung der Anforderungen stehen, mit größerer Funktionalität und Zuverlässigkeit für vielfältige Anwendungen. Durch die Einhaltung von Design- und Herstellungsbest-Praktiken können Ingenieure das Potenzial der Leiterplatten-Seitenplattierung vollständig ausschöpfen, um verbesserte elektronische Lösungen zu liefern.
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