01
سنسور PCB نیم سوراخ، PCB نیم سوراخ
نیمسوراخ آبکاری شده
نیمسوراخ آبکاریشده، که با نام سوراخ کاستلدار نیز شناخته میشود، ساختاری است که در امتداد لبههای یک برد مدار چاپی طراحی شده و شبیه لبههای دندانهدار است. این ساختار ابتدا با ساخت ویاسهای آبکاریشده استاندارد و سپس با استفاده از یک ابزار فرزکاری تیز برای بریدن بخشی از سوراخ و دستنخورده باقی گذاشتن نیمی از آن ایجاد میشود.
این طراحی روشی کارآمد و راحت برای اتصال جانبی است که اغلب در مدارهای سیگنال و به طور گسترده برای اتصالات برد به برد استفاده میشود. نیمسوراخهای آبکاری شده را میتوان مستقیماً به لبههای برد اصلی لحیم کرد و در کانکتورها و فضا صرفهجویی کرد. به عنوان مثال، ماژولهای بلوتوث یا وایفای با نیمسوراخهای آبکاری شده را میتوان به راحتی به عنوان اجزای واحد روی برد اصلی لحیم کرد و بدون نیاز به سیمکشی اضافی، الزامات خاص را برآورده کرد و در نتیجه مونتاژی تمیز و سرراست حاصل میشود.
در حالی که نیمسوراخهای آبکاریشده لحیمکاری برد به برد را تسهیل میکنند، اما در صنعت برد مدار چاپی یک فناوری تخصصی محسوب میشوند و هزینه بالاتری دارند. علاوه بر این، چرخه تولید این بردهای مدار چاپی نسبتاً طولانیتر است.
ویژگیهای PCB های نیمه سوراخ سنسور
۱. طراحی جمع و جور:
بردهای مدار چاپی نیمسوراخ برای حسگرها به گونهای طراحی شدهاند که فشرده باشند و امکان استفاده بهینه از فضا را در ماژولهای حسگر کوچک فراهم کنند. این فشردهسازی برای ادغام حسگرها در فضاهای تنگ درون دستگاهها بسیار مهم است.
۲. اتصال کارآمد:
طراحی نیمسوراخ، اتصالات برد به برد قابل اعتمادی را تسهیل میکند که برای حسگرهایی که نیاز به اتصال به سایر قطعات یا بردهای الکترونیکی دارند، ضروری است. این طراحی نیاز به کانکتورهای اضافی را کاهش میدهد و به سادهسازی فرآیند مونتاژ کمک میکند.
۳. یکپارچگی سیگنال پیشرفته:
نیمحفرهها با به حداقل رساندن فاصله بین مسیرهای سیگنال و کاهش تداخل، به حفظ یکپارچگی سیگنال کمک میکنند. این امر به ویژه برای حسگرهایی که برای عملکرد به انتقال دقیق دادهها متکی هستند، اهمیت دارد.
۴. تولید مقرون به صرفه:
با استفاده از نیمسوراخها، تولیدکنندگان اغلب میتوانند هزینههای مربوط به کانکتورها و مونتاژ را کاهش دهند. این به دلیل قابلیت لحیمکاری مستقیم نیمسوراخها است که فرآیند تولید را ساده میکند.
۵. بهینهسازی فضا:
استفاده از نیمسوراخها امکان مدیریت بهتر فضا روی PCB را فراهم میکند. این امر در کاربردهای حسگر که در آنها فضا محدود است و چیدمان کارآمد برای عملکرد و کارایی حیاتی است، مفید است.
۶. کاربردهای متنوع:
بردهای مدار چاپی نیمسوراخ حسگر، همهکاره هستند و میتوانند در انواع مختلف حسگرها، از جمله حسگرهای محیطی، حسگرهای حرکتی و حسگرهای تصویربرداری، مورد استفاده قرار گیرند. طراحی آنها با اندازههای مختلف حسگر و الزامات نصب مطابقت دارد.
۷. بهبود قابلیت اطمینان:
بردهای مدار چاپی نیمسوراخ با ارائه یک روش اتصال قوی، قابلیت اطمینان حسگرها را افزایش میدهند. این امر خطر خرابیهای مکانیکی را کاهش داده و دوام مجموعههای حسگر را بهبود میبخشد.
طراحی قابلیت ساخت بردهای مدار چاپی نیمسوراخ
حداقل اندازه نیمسوراخ
حداقل اندازه قابل ساخت برای نیمسوراخها 0.5 میلیمتر است، به شرطی که سوراخ در مرکز لبه PCB قرار گیرد. این بدان معناست که باید یک ناحیه 0.25 میلیمتری مس در داخل PCB وجود داشته باشد تا یکپارچگی سوراخ تضمین شود. بدون این ناحیه مسی مرکزی، مس روی دیوارههای سوراخ ممکن است در طول فرآیند تولید جدا شود و منجر به ایجاد سوراخهای آبکاری نشده و غیرقابل استفاده شدن محصول نهایی شود.
فاصله نیمحفره
برای بردهای مدار چاپی نیم سوراخ، حداقل قطر سوراخ نهایی 0.5 میلیمتر است. در طول فرآیند تولید، قطر سوراخ باید جبران شود. پس از جبران، فاصله بین نیم سوراخها باید حداقل 0.35 میلیمتر باشد. بنابراین، فاصله طراحی شده بین نیم سوراخها باید ≥0.45 میلیمتر باشد. پدهای لحیم مربوطه برای نیم سوراخها باید جبران شوند تا اطمینان حاصل شود که ≥0.25 میلیمتر هستند. علاوه بر این، باید یک پل پوشش لحیم بین دهانههای پوشش لحیم و پدهای لحیم برای نیم سوراخها وجود داشته باشد.
پنلسازی نیمهسوراخ
هنگام پنلبندی PCBهای نیمسوراخ، ضروری است که فاصلهای در اطراف نیمسوراخها در نظر گرفته شود تا فرآیند مسیریابی و فرزکاری تسهیل شود. این جزئیات اغلب در مرحله طراحی نادیده گرفته میشود، زیرا تعداد کمی از مهندسان طرحبندی از کارخانههای PCB بازدید کردهاند تا نحوه تولید نیمسوراخها را درک کنند. در نتیجه، محصولات نیمسوراخ گاهی اوقات بدون فاصله مناسب و با استفاده از روشهای استاندارد V-CUT پنلبندی میشوند. این میتواند منجر به کنده شدن مس روی نیمسوراخها توسط تیغه V-CUT شود و در نتیجه سوراخهای آبکاری نشده ایجاد شود و محصول غیرقابل استفاده شود.
مشخصات طراحی PCB نیمه سوراخ
الف. فاصله از لبه پد نیمه سوراخ تا لبه تخته: ≥1 میلیمتر
ب. قطر نیم سوراخ: ≥0.6 میلیمتر
ج. فاصله بین نیمسوراخها: ≥0.6 میلیمتر
د. حلقه لحیم یک طرفه برای نیم سوراخ: ≥0.25 میلیمتر (حداقل 0.18 میلیمتر)
مشخصات پنل سازی PCB نیمه سوراخ
اندازه هر برد: طول و عرض برد مدار چاپی نیم سوراخ باید بیشتر از 10 میلیمتر باشد (این موضوع در مورد بردهای پنلدار نیز صدق میکند). مانند بردهای استاندارد، بردهای مدار چاپی نیم سوراخ را میتوان با استفاده از روشهای V-CUT و روتاری زبانه پنلدار کرد.
لبه کاری: لبههای PCB نیم سوراخ را نمیتوان با استفاده از V-CUT شکل داد، زیرا V-CUT میتواند مس را جدا کند.
نحوه طراحی PCB های نیمه سوراخ
نرمافزار طراحی PCB را باز کنید: نرمافزار طراحی PCB خود را اجرا کنید و یک پروژه PCB جدید ایجاد کنید.
انتخاب مکانهای نیمحفره: در ویرایشگر طرحبندی، مکانهایی را که میخواهید نیمحفرهها را به آنجا اضافه کنید، انتخاب کنید.
افزودن مسیرها: در ویرایشگر طرحبندی، گزینه «افزودن مسیر» یا یک ویژگی مشابه را انتخاب کنید.
تنظیم پارامترهای Via: قطر و موقعیت Via را پیکربندی کنید. مطمئن شوید که Via روی نیمسوراخ تنظیم شده باشد، به این معنی که فقط در یک طرف دارای پوشش مسی باشد.
تنظیم موقعیت و اندازه: موقعیت و اندازه مسیر را در صورت نیاز برای برآورده کردن نیازهای طراحی خود تغییر دهید.
محصولاتی که از PCB های نیم سوراخ استفاده میکنند
ماژولهای بلوتوث: معمولاً در دستگاههای ارتباطی بیسیم مختلف برای اتصال استفاده میشوند.
ماژولهای وایفای: در لوازم الکترونیکی مصرفی مانند لپتاپها و روترها برای فعال کردن اتصالات اینترنت بیسیم یافت میشوند.
دستگاههای پوشیدنی: مانند ساعتهای هوشمند و ردیابهای تناسب اندام، که در آنها اتصالات برد به برد کارآمد و صرفهجویی در فضا بسیار مهم است.
برچسبهای RFID: در سیستمهای ردیابی و شناسایی مورد استفاده قرار میگیرند و از طرحهای PCB فشرده و کارآمد بهره میبرند.
دستگاههای کوچک اینترنت اشیا: دستگاههایی مانند حسگرهای هوشمند و دروازههای جمعوجور که نیاز به اتصالات داخلی کوچک و مؤثر دارند.
ماژولهای دوربین: در تلفنهای همراه و سایر دستگاههای تصویربرداری، که در آنها محدودیت فضا و اتصال برد بسیار مهم است، استفاده میشود.
سنسورهای خودرو: سنسورهای فشردهای که در کاربردهای خودرو برای سیستمهای نظارت و کنترل استفاده میشوند.
PCB نیمه سوراخ
بردهای مدار چاپی نیمسوراخ دارای ردیفهایی از سوراخها هستند که در امتداد لبه برد مدار چاپی حفر شدهاند. وقتی این سوراخها با مس آبکاری میشوند، لبهها تراشیده میشوند و در نتیجه ظاهری نیمه آبکاری شده در امتداد مرز ایجاد میشود. این طرح به لبه برد مدار چاپی ظاهری با سطح آبکاری شده با مس میدهد.
در بردهای مدار چاپی از نوع ماژول، معمولاً برای تسهیل لحیمکاری، نیمسوراخها تعبیه میشوند. با توجه به اندازه کوچک و الزامات عملکردی متنوع ماژولها، نیمسوراخها معمولاً در امتداد لبه برد مدار چاپی قرار میگیرند. در طول فرآیند مسیردهی، نیمی از لبه بریده میشود و فقط سوراخهای نیمآبکاری شده روی برد مدار چاپی قابل مشاهده هستند.
این رویکرد طراحی، سهولت لحیمکاری را افزایش میدهد و با نیازهای ماژولهای فشرده و چندمنظوره همسو است.
چالشهای تولید PCB نیمهسوراخ
در پردازش نیمسوراخ، اگر خارهای مسی درون سوراخهای فلزیشده باقی بمانند، میتوانند منجر به مشکلاتی مانند اتصالات لحیم ضعیف، لحیمکاری سرد و اتصال کوتاه بین پینها، به ویژه در ردیفهایی از نیمسوراخها که فاصله بین آنها بسیار کم و مستعد اتصال کوتاه است، شوند. در طول فرآیند مسیردهی، مشکلاتی مانند برآمدگی مس روی دیوارههای سوراخ و خارهای باقیمانده رایج هستند که معمولاً به دلیل سرعت ناکافی ابزار مسیردهی، اتصال ناکافی بین مس و دیوارههای سوراخ و ضخامت بیش از حد مس است که منجر به برش ناقص میشود.
علاوه بر این، در مورد نیمسوراخهای متالیزه، تغییرات در انبساط PCB، دقت سوراخکاری و دقت شکلدهی میتواند منجر به انحرافات اندازه قابل توجهی بین نیمسوراخها در دو طرف یک واحد شود. این اختلاف، چالشهای قابل توجهی را برای مشتریان در طول لحیمکاری و مونتاژ ایجاد میکند.
دلایل افزایش هزینههای PCB های نیمه سوراخ
نیمسوراخها شامل یک فرآیند تولید تخصصی هستند. برای اطمینان از وجود مس در داخل سوراخها، لبهها باید در طول فرآیند تراشیده شوند. علاوه بر این، بردهای مدار چاپی نیمسوراخ معمولاً بسیار کوچک هستند که هزینه را بیشتر افزایش میدهد. در نتیجه، طرحهای غیر استاندارد قیمت غیر استانداردی دارند.