01
เซ็นเซอร์ PCB แบบรูครึ่งเดียว PCB แบบรูครึ่งเดียว
ชุบครึ่งรู
รูเจาะครึ่งวงกลมชุบโลหะ หรือที่เรียกว่ารูแบบฟันเลื่อย เป็นโครงสร้างที่ออกแบบตามขอบของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) มีลักษณะคล้ายขอบหยัก โดยสร้างขึ้นจากการสร้างรูเจาะชุบโลหะมาตรฐานก่อน จากนั้นใช้เครื่องมือกัดคมตัดส่วนหนึ่งของรูออก เหลือครึ่งหนึ่งของรูไว้
การออกแบบนี้เป็นวิธีการเชื่อมต่อด้านข้างที่มีประสิทธิภาพและสะดวกสบาย มักใช้ในวงจรสัญญาณและใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างแผงวงจร รูครึ่งวงกลมที่ชุบโลหะสามารถบัดกรีเข้ากับขอบของแผงวงจรหลักได้โดยตรง ช่วยประหยัดตัวเชื่อมต่อและพื้นที่ ตัวอย่างเช่น โมดูลบลูทูธหรือไวไฟที่มีรูครึ่งวงกลมที่ชุบโลหะสามารถบัดกรีลงบนแผงวงจรหลักได้อย่างง่ายดายในฐานะส่วนประกอบเดี่ยว ตรงตามข้อกำหนดเฉพาะโดยไม่จำเป็นต้องใช้สายไฟเพิ่มเติม ส่งผลให้การประกอบดูเรียบร้อยและตรงไปตรงมา
แม้ว่ารูครึ่งวงกลมที่ชุบโลหะจะช่วยให้การบัดกรีระหว่างแผ่นวงจรทำได้ง่ายขึ้น แต่ก็ถือเป็นเทคโนโลยีเฉพาะทางในอุตสาหกรรม PCB และมีต้นทุนสูงกว่า นอกจากนี้ วงจรการผลิต PCB ประเภทนี้ยังค่อนข้างยาวนานกว่าด้วย
คุณสมบัติของแผงวงจรพิมพ์แบบรูครึ่งเดียวสำหรับเซ็นเซอร์
1. ดีไซน์กะทัดรัด:
แผงวงจรพิมพ์แบบครึ่งรูสำหรับเซ็นเซอร์ได้รับการออกแบบให้มีขนาดกะทัดรัด ช่วยให้ใช้พื้นที่ในโมดูลเซ็นเซอร์ขนาดเล็กได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความกะทัดรัดนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการรวมเซ็นเซอร์เข้ากับพื้นที่จำกัดภายในอุปกรณ์
2. การเชื่อมต่อที่มีประสิทธิภาพ:
การออกแบบแบบครึ่งรูช่วยให้การเชื่อมต่อระหว่างแผงวงจรมีความน่าเชื่อถือ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเซ็นเซอร์ที่ต้องเชื่อมต่อกับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์หรือแผงวงจรอื่นๆ การออกแบบนี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้ตัวเชื่อมต่อเพิ่มเติมและช่วยให้กระบวนการประกอบง่ายขึ้น
3. ความสมบูรณ์ของสัญญาณที่ดียิ่งขึ้น:
รูครึ่งวงกลมช่วยรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณโดยการลดระยะห่างระหว่างเส้นทางสัญญาณและลดการรบกวน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเซ็นเซอร์ที่ต้องอาศัยการส่งข้อมูลที่แม่นยำเพื่อประสิทธิภาพการทำงาน
4. การผลิตที่คุ้มค่า:
การใช้รูครึ่งวงกลมช่วยให้ผู้ผลิตสามารถลดต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับขั้วต่อและการประกอบได้ เนื่องจากรูครึ่งวงกลมสามารถบัดกรีได้โดยตรง ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการผลิต
5. การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พื้นที่:
การใช้รูครึ่งวงกลมช่วยให้การจัดการพื้นที่บนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในแอปพลิเคชันเซ็นเซอร์ที่พื้นที่จำกัด และการจัดวางอย่างมีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญต่อการทำงานและประสิทธิภาพ
6. การใช้งานที่หลากหลาย:
แผงวงจรพิมพ์แบบครึ่งรูสำหรับเซ็นเซอร์มีความอเนกประสงค์และสามารถใช้ในเซ็นเซอร์หลายประเภท รวมถึงเซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อม เซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว และเซ็นเซอร์ภาพ การออกแบบรองรับขนาดเซ็นเซอร์และข้อกำหนดการติดตั้งที่แตกต่างกัน
7. ความน่าเชื่อถือที่ดียิ่งขึ้น:
แผงวงจรพิมพ์แบบรูครึ่งเดียวช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของเซ็นเซอร์โดยให้วิธีการเชื่อมต่อที่แข็งแรง ซึ่งจะช่วยลดความเสี่ยงของความล้มเหลวทางกลและเพิ่มความทนทานของชุดประกอบเซ็นเซอร์
การออกแบบเพื่อการผลิตแผงวงจรพิมพ์แบบครึ่งรู
ขนาดรูครึ่งขั้นต่ำ
ขนาดขั้นต่ำที่สามารถผลิตได้สำหรับรูครึ่งวงกลมคือ 0.5 มม. โดยมีเงื่อนไขว่ารูนั้นต้องอยู่ตรงกลางตามขอบของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) นั่นหมายความว่าต้องมีพื้นที่ทองแดง 0.25 มม. อยู่ภายในแผ่นวงจรพิมพ์เพื่อรับประกันความสมบูรณ์ของรู หากไม่มีพื้นที่ทองแดงตรงกลางนี้ ทองแดงที่ผนังรูอาจหลุดลอกระหว่างกระบวนการผลิต ทำให้เกิดรูที่ไม่มีการชุบ และทำให้ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายใช้งานไม่ได้
ระยะห่างครึ่งรู
สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์แบบครึ่งรู เส้นผ่านศูนย์กลางรูสำเร็จรูปขั้นต่ำคือ 0.5 มม. ในระหว่างกระบวนการผลิต จำเป็นต้องมีการชดเชยเส้นผ่านศูนย์กลางรู หลังจากชดเชยแล้ว ระยะห่างระหว่างครึ่งรูต้องมีอย่างน้อย 0.35 มม. ดังนั้น ระยะห่างที่ออกแบบไว้ระหว่างครึ่งรูควรมีค่า ≥0.45 มม. แผ่นบัดกรีที่สอดคล้องกับครึ่งรูต้องได้รับการชดเชยเพื่อให้แน่ใจว่ามีค่า ≥0.25 มม. นอกจากนี้ ต้องมีสะพานมาสก์บัดกรีระหว่างช่องเปิดมาสก์บัดกรีและแผ่นบัดกรีสำหรับครึ่งรูด้วย
การแบ่งแผงแบบครึ่งรู
เมื่อทำการประกอบแผงวงจรพิมพ์แบบมีรูครึ่งวง (half-hole PCB) จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเว้นช่องว่างรอบๆ รูครึ่งวงเพื่ออำนวยความสะดวกในกระบวนการเดินสายและการกัดขึ้นรูป รายละเอียดนี้มักถูกมองข้ามในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ เนื่องจากวิศวกรออกแบบเลย์เอาต์ส่วนน้อยเท่านั้นที่เคยไปเยี่ยมชมโรงงานผลิต PCB เพื่อทำความเข้าใจวิธีการผลิตรูครึ่งวง ส่งผลให้บางครั้งผลิตภัณฑ์ที่มีรูครึ่งวงถูกประกอบโดยไม่มีการเว้นช่องว่างที่เหมาะสม โดยใช้วิธีการตัดแบบ V-CUT มาตรฐาน ซึ่งอาจทำให้ทองแดงในรูครึ่งวงถูกดึงออกโดยใบมีด V-CUT ส่งผลให้รูไม่มีการชุบและทำให้ผลิตภัณฑ์ใช้งานไม่ได้
ข้อกำหนดการออกแบบ PCB แบบครึ่งรู
A. ระยะห่างจากขอบแผ่นรองรูครึ่งวงกลมถึงขอบแผ่นไม้: ≥1 มม.
B. เส้นผ่านศูนย์กลางรูครึ่งวง: ≥0.6 มม.
ค. ระยะห่างระหว่างรูครึ่งวงกลม: ≥0.6 มม.
D. วงแหวนบัดกรีด้านเดียวสำหรับรูครึ่งวงกลม: ≥0.25 มม. (ต่ำสุด 0.18 มม.)
ข้อกำหนดการจัดวางแผง PCB แบบครึ่งรู
ขนาดของแผ่นวงจรพิมพ์แบบครึ่งรู: ความยาวและความกว้างของแผ่นวงจรพิมพ์แบบครึ่งรูควรมีขนาดมากกว่า 10 มม. (รวมถึงแผ่นวงจรพิมพ์แบบหลายแผงด้วย) เช่นเดียวกับแผ่นวงจรพิมพ์มาตรฐาน แผ่นวงจรพิมพ์แบบครึ่งรูสามารถนำมาประกอบเป็นแผงได้โดยใช้วิธีการตัดแบบ V-CUT และการเดินสายแบบแท็บ
การตกแต่งขอบ: ขอบของแผ่น PCB แบบครึ่งรูไม่สามารถขึ้นรูปด้วย V-CUT ได้ เนื่องจาก V-CUT อาจดึงเนื้อทองแดงออกได้
วิธีออกแบบแผงวงจรพิมพ์แบบมีรูครึ่งเดียว
เปิดโปรแกรมออกแบบ PCB: เปิดโปรแกรมออกแบบ PCB ของคุณและสร้างโปรเจ็กต์ PCB ใหม่
เลือกตำแหน่งหลุมครึ่ง: ในโปรแกรมแก้ไขเค้าโครง ให้เลือกตำแหน่งที่คุณต้องการเพิ่มหลุมครึ่ง
เพิ่ม Via: ในโปรแกรมแก้ไขเค้าโครง ให้เลือกตัวเลือก “เพิ่ม Via” หรือฟังก์ชันที่คล้ายกัน
ตั้งค่าพารามิเตอร์ของรูเจาะ: กำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางและตำแหน่งของรูเจาะ ตรวจสอบให้แน่ใจว่ารูเจาะถูกตั้งค่าเป็นรูเจาะครึ่งรู ซึ่งหมายความว่ามีการเคลือบทองแดงเพียงด้านเดียว
ปรับตำแหน่งและขนาด: ปรับเปลี่ยนตำแหน่งและขนาดของ vias ตามความต้องการเพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดในการออกแบบของคุณ
ผลิตภัณฑ์ที่ใช้แผงวงจรพิมพ์แบบรูครึ่งเดียว
โมดูลบลูทูธ: นิยมใช้ในอุปกรณ์สื่อสารไร้สายต่างๆ เพื่อการเชื่อมต่อ
โมดูล Wi-Fi: พบได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เช่น แล็ปท็อปและเราเตอร์ เพื่อให้สามารถเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตแบบไร้สายได้
อุปกรณ์สวมใส่: เช่น สมาร์ทวอทช์และอุปกรณ์ติดตามการออกกำลังกาย ซึ่งการเชื่อมต่อระหว่างบอร์ดที่มีประสิทธิภาพและประหยัดพื้นที่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง
แท็ก RFID: ใช้ในระบบติดตามและระบุตัวตน โดยมีข้อดีคือการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ที่กะทัดรัดและมีประสิทธิภาพ
อุปกรณ์ IoT ขนาดเล็ก: อุปกรณ์ต่างๆ เช่น เซ็นเซอร์อัจฉริยะและเกตเวย์ขนาดกะทัดรัด ที่ต้องการการเชื่อมต่อที่มีขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพ
โมดูลกล้อง: ใช้ในโทรศัพท์มือถือและอุปกรณ์ถ่ายภาพอื่นๆ ที่พื้นที่จำกัดและการเชื่อมต่อบนแผงวงจรมีความสำคัญอย่างยิ่ง
เซ็นเซอร์สำหรับยานยนต์: เซ็นเซอร์ขนาดกะทัดรัดที่ใช้ในงานยานยนต์เพื่อการตรวจสอบและควบคุมระบบ
แผงวงจรพิมพ์แบบรูครึ่งเดียว
แผ่นวงจรพิมพ์แบบครึ่งรู (Half-hole PCB) มีลักษณะเป็นแถวของรูที่เจาะตามขอบของแผ่นวงจร เมื่อทำการชุบทองแดงที่รูเหล่านี้ ขอบจะถูกตัดแต่ง ทำให้ได้ลักษณะเหมือนถูกชุบทองแดงครึ่งหนึ่งตามขอบ การออกแบบนี้ทำให้ขอบของแผ่นวงจรพิมพ์ดูเหมือนมีพื้นผิวที่ชุบทองแดง
ในแผงวงจรพิมพ์แบบโมดูล มักมีการเจาะรูครึ่งหนึ่งเพื่อความสะดวกในการบัดกรี เนื่องจากขนาดที่เล็กและความต้องการใช้งานที่หลากหลายของโมดูล รูครึ่งหนึ่งจึงมักถูกวางไว้ตามขอบของแผงวงจรพิมพ์ ในระหว่างกระบวนการเดินสาย ครึ่งหนึ่งของขอบจะถูกตัดออก เหลือเพียงรูที่ชุบโลหะเพียงครึ่งเดียวที่มองเห็นได้บนแผงวงจรพิมพ์
แนวทางการออกแบบนี้ช่วยเพิ่มความสะดวกในการบัดกรีและสอดคล้องกับความต้องการของโมดูลขนาดกะทัดรัดและใช้งานได้หลากหลายฟังก์ชัน
ความท้าทายในการผลิตแผงวงจรพิมพ์แบบรูครึ่งเดียว
ในการประมวลผลรูครึ่งวงกลม หากมีเศษทองแดงหลงเหลืออยู่ภายในรูที่เคลือบโลหะไว้ อาจทำให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น รอยบัดกรีที่ไม่แข็งแรง การบัดกรีเย็น และการลัดวงจรระหว่างขา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแถวของรูครึ่งวงกลมที่มีระยะห่างน้อยมากและมีแนวโน้มที่จะเกิดการลัดวงจร ในระหว่างกระบวนการตัดเฉือน ปัญหาต่างๆ เช่น ทองแดงที่นูนขึ้นบนผนังรูและเศษทองแดงที่หลงเหลืออยู่ มักเกิดจากความเร็วของเครื่องมือตัดเฉือนไม่เพียงพอ การยึดเกาะระหว่างทองแดงกับผนังรูไม่ดีพอ และความหนาของทองแดงมากเกินไปทำให้การตัดไม่สมบูรณ์
นอกจากนี้ ในกรณีของรูครึ่งวงกลมที่เคลือบด้วยโลหะ ความแปรผันในการขยายตัวของแผ่นวงจรพิมพ์ ความแม่นยำในการเจาะ และความถูกต้องในการขึ้นรูป อาจส่งผลให้ขนาดของรูครึ่งวงกลมทั้งสองด้านของชิ้นส่วนเดียวกันมีความแตกต่างกันอย่างมาก ความคลาดเคลื่อนนี้ก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมากต่อลูกค้าในระหว่างการบัดกรีและการประกอบ
สาเหตุที่ทำให้ต้นทุนของแผงวงจรพิมพ์แบบครึ่งรูเพิ่มสูงขึ้น
แผงวงจรพิมพ์แบบครึ่งรูนั้นต้องใช้กระบวนการผลิตที่เฉพาะเจาะจง เพื่อให้แน่ใจว่ามีทองแดงอยู่ภายในรู ขอบของรูจะต้องถูกตัดเฉือนในระหว่างกระบวนการผลิต นอกจากนี้ แผงวงจรพิมพ์แบบครึ่งรูมักมีขนาดเล็กมาก ซึ่งยิ่งทำให้ต้นทุนสูงขึ้นไปอีก ดังนั้น การออกแบบที่ไม่เป็นมาตรฐานจึงมาพร้อมกับราคาที่ไม่เป็นมาตรฐานเช่นกัน