一、电路板金属化包边的定义与目的
金属化包边指在电路板板边进行金属化处理,英文表述有 Edge plating、Border plated、plated contour、side plating 、side metal 等。其主要目的在于,针对高频高速的 PCB 线路板,通过对板边槽进行金属化包边形成金属化板边槽,有效阻止微波信号从 PCB 板边辐射出去,降低电磁干扰,满足 EMC(电磁兼容性)标准要求,提升电路板性能。
二、电路板金属化包边的工艺流程
钻孔:根据设计要求,在电路板板边需要金属化包边的位置钻出相应的孔,为后续的金属化处理做准备。这些孔的大小、间距和分布需严格按照设计文件执行,确保后续金属化包边的质量和电气性能。
铣金属化槽孔:使用铣削工艺在板边加工出金属化槽孔。槽孔的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度对金属化包边的质量影响重大。在加工过程中,要注意刀具的选择和切削参数的优化,以保证槽孔的加工质量,减少毛刺、裂纹等缺陷。
去钻污:钻孔和铣槽孔过程中,孔壁和槽孔壁会残留一些钻污,如树脂碎屑、铜屑等。这些钻污会影响金属化层与基板的结合力,因此需要通过去钻污工艺去除。常见的去钻污方法有化学法、等离子法等,需根据电路板的材质和工艺要求选择合适的方法。
沉铜:通过化学沉铜工艺在孔壁和槽孔壁上沉积一层薄薄的铜,为后续的电镀加厚提供基础。沉铜层应均匀、致密,具有良好的导电性和结合力,以确保整个金属化包边的电气连接性能。
三、电路板金属化包边的设计规范
(一)确定包边区域
多数情况下,客户设计线路时,铜可能伸到板的外形边。此时,需依据客户的正式说明信息来确定板边是否要进行金属化包边。
包边信息来源主要有两个:一是 Gerber 文件,它包含了详细的电路板设计信息,如线路布局、焊盘位置等,可从中获取包边区域的准确信息;二是 Gerber 之外的 PDF、TXT、DWG 等文件,若 Gerber 文件信息不完整或需额外说明,这些文件可作为补充。
(二)线路制作注意事项
包边外形制作:将需包边的外形拷贝到 pthrou 层,制作成封闭的长槽。由于包边处要镀铜且铜有一定厚度,所以在制作包边外形时,必须考虑补偿问题。一般来说,需根据镀铜厚度以及加工工艺的精度,适当增大包边外形的尺寸,以保证最终包边的实际尺寸符合设计要求。
电气连接性判断:
首先查找顾客要求包边连接的层和区域。若有明确要求,严格按照要求进行设计制作。
若顾客未明确要求,则需根据电路原理和设计经验进行判断。确定包边应该连接哪一层后,在制作过程中,对于不连接的部分需进行隔离处理,可采用绝缘材料或设计合理的电气隔离结构;对于需要连接的部分,则要确保导通良好,通过合理的布线和过孔设计,保证电流能够顺畅通过包边区域。
其他线路制作要点:
为防止碎膜,包边的电路板无论板内、附边上还是板外的部分,焊盘单边必须保证有 10MIL。若客户原来交货单元上的焊盘不满足 10MIL 环,需增加或更改时,必须及时反馈给客户进行确认。
当包边附近有焊盘时,焊盘距包边盘至少保持 8MIL 间距。若无法满足此间距要求,同样需要反馈给客户确认,因为过小的间距可能会导致电气性能问题,如短路、信号干扰等。
包边后必须仔细检查内外层连接情况,明确层间连接方式,防止包边后引发电地短路。在设计阶段,要通过合理的层叠结构设计和布线规划,避免不同层之间的电气连接错误;在制作完成后,需采用专业的测试设备进行电气性能测试,确保层间连接符合设计要求。
若存在镀孔菲林,包边制作必须按照 PTH 槽的标准处理,即要有盘。特别要注意异型槽的包边,应与孔一样进行填实并放大 4mil,以保证包边区域的电气性能和加工质量。
四、电路板金属化包边的阻焊制作规范
阻焊工艺对于电路板的绝缘性能和可靠性至关重要。在金属化包边的电路板中,阻焊一定要将包边槽完整开窗。具体来说,包边阻焊开窗的尺寸为包边焊盘加上 0.16mm。这样既能保证包边区域的金属层能够正常进行后续的表面处理,又能防止阻焊剂覆盖到不需要的位置,影响电气连接和散热性能。
五、电路板金属化包边的外形加工规范
为提高生产效率,CAM(计算机辅助制造)必须采用标准铣刀制作包边槽,常见的标准铣刀尺寸有 0.8mm、1.0mm、1.6mm、2.0mm、2.4mm 等。如果顾客没有特殊要求,应统一选用大刀(2.0mm 以上),这样可以在保证加工质量的前提下,减少加工时间和刀具损耗。
在进行拼板设计时,包边槽孔长方向必须与拼板后板的长边方向平行,也就是要保证包边槽孔方向和喷锡运行方向平行。若订单不满足此要求,工程预审时应优先和顾客确认,考虑使用沉金或图镀铜镍金等非喷锡表面工艺。这是因为喷锡工艺在运行过程中,如果包边槽孔方向与喷锡方向不一致,可能会导致喷锡不均匀,影响包边的表面质量和电气性能。
六、电路板金属化包边的质量检测规范
外观检测:通过肉眼或借助放大镜等工具,检查金属化包边的表面是否平整、光滑,有无明显的划伤、凹坑、气泡、毛刺等缺陷。同时,检查包边的尺寸是否符合设计要求,包边与电路板其他部分的连接是否牢固、自然。
电气性能检测:
导通性测试:使用万用表或专业的电气测试设备,检测包边与电路板各层之间以及包边不同位置之间的导通性。确保所有需要导通的部分都能正常导电,电阻值在规定的范围内。
绝缘性能测试:测试包边与电路板其他不需要电气连接的部分之间的绝缘电阻,应满足设计要求的绝缘标准,防止出现漏电等安全隐患和电气性能问题。
EMC 性能测试:对于有电磁兼容性要求的电路板,需进行 EMC 性能测试,如辐射发射测试、传导发射测试等。确保金属化包边能够有效降低电路板的电磁辐射,使产品满足相关的 EMC 标准,如 CISPR、EN 等系列标准。
附着力检测:采用胶带测试等方法,检测金属化包边层与电路板基板之间的附着力。用一定粘性的胶带粘贴在包边表面,然后迅速撕下,观察包边层是否有脱落现象。附着力应符合行业标准或客户要求,以保证在电路板的使用过程中,金属化包边层不会因外力作用而脱落,影响电路板的性能和可靠性。