01
Cảm biến PCB lỗ nửa lỗ PCB lỗ nửa lỗ
Lỗ nửa mạ
Lỗ bán nguyệt mạ, còn được gọi là lỗ răng cưa, là một cấu trúc được thiết kế dọc theo các cạnh của PCB giống như các cạnh răng cưa. Nó được tạo ra bằng cách đầu tiên chế tạo các lỗ xuyên mạ tiêu chuẩn và sau đó sử dụng một dụng cụ phay sắc bén để cắt bỏ một phần của lỗ, giữ lại một nửa nguyên vẹn.
Thiết kế này là một phương pháp hiệu quả và tiện lợi cho kết nối ngang, thường được sử dụng trong các mạch tín hiệu và rộng rãi cho các kết nối giữa các bo mạch. Các chân bán lỗ mạ có thể được hàn trực tiếp vào các cạnh của bo mạch chính, tiết kiệm đầu nối và không gian. Ví dụ, các mô-đun Bluetooth hoặc Wi-Fi có chân bán lỗ mạ có thể dễ dàng được hàn vào bo mạch chính như các linh kiện riêng lẻ, đáp ứng các yêu cầu cụ thể mà không cần thêm dây dẫn, dẫn đến việc lắp ráp gọn gàng và đơn giản.
Mặc dù các lỗ bán nguyệt mạ giúp đơn giản hóa việc hàn giữa các bo mạch, nhưng chúng được coi là công nghệ chuyên biệt trong ngành công nghiệp PCB và có chi phí cao hơn. Thêm vào đó, chu kỳ sản xuất cho các PCB này tương đối dài hơn.
Đặc điểm của mạch in PCB nửa lỗ cảm biến
1. Thiết kế nhỏ gọn:
Các mạch in bán lỗ (half-hole PCB) dành cho cảm biến được thiết kế nhỏ gọn, cho phép sử dụng không gian hiệu quả trong các mô-đun cảm biến nhỏ. Sự nhỏ gọn này rất quan trọng để tích hợp cảm biến vào những không gian chật hẹp bên trong thiết bị.
2. Kết nối hiệu quả:
Thiết kế nửa lỗ giúp tạo ra các kết nối bo mạch đáng tin cậy, điều này rất cần thiết cho các cảm biến cần giao tiếp với các linh kiện điện tử hoặc bo mạch khác. Thiết kế này giảm thiểu nhu cầu sử dụng các đầu nối bổ sung và giúp đơn giản hóa quy trình lắp ráp.
3. Tăng cường tính toàn vẹn tín hiệu:
Các lỗ bán nguyệt giúp duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu bằng cách giảm thiểu khoảng cách giữa các đường dẫn tín hiệu và giảm nhiễu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các cảm biến dựa vào việc truyền dữ liệu chính xác để hoạt động.
4. Sản xuất tiết kiệm chi phí:
Bằng cách sử dụng các đầu nối nửa lỗ, các nhà sản xuất thường có thể giảm chi phí liên quan đến đầu nối và lắp ráp. Điều này là do khả năng hàn trực tiếp của các đầu nối nửa lỗ, giúp đơn giản hóa quy trình sản xuất.
5. Tối ưu hóa không gian:
Việc sử dụng các lỗ nửa giúp quản lý không gian tốt hơn trên mạch in. Điều này có lợi trong các ứng dụng cảm biến, nơi không gian bị hạn chế và bố cục hiệu quả là rất quan trọng đối với chức năng và hiệu suất.
6. Ứng dụng đa dạng:
Các mạch in PCB bán lỗ dành cho cảm biến rất đa năng và có thể được sử dụng trong nhiều loại cảm biến khác nhau, bao gồm cảm biến môi trường, cảm biến chuyển động và cảm biến hình ảnh. Thiết kế của chúng phù hợp với nhiều kích thước cảm biến và yêu cầu lắp đặt khác nhau.
7. Độ tin cậy được cải thiện:
Các mạch in bán lỗ (half-hole PCB) tăng cường độ tin cậy của cảm biến bằng cách cung cấp phương pháp kết nối chắc chắn. Điều này giảm nguy cơ hỏng hóc cơ học và cải thiện độ bền của các cụm cảm biến.
Thiết kế khả năng sản xuất của mạch in bán lỗ
Kích thước nửa lỗ tối thiểu
Kích thước tối thiểu có thể sản xuất được đối với lỗ bán kính là 0,5mm, với điều kiện lỗ được đặt chính giữa mép của mạch in. Điều này có nghĩa là phải có một vùng đồng rộng 0,25mm bên trong mạch in để đảm bảo tính toàn vẹn của lỗ. Nếu không có vùng đồng trung tâm này, lớp đồng trên thành lỗ có thể bị bong tróc trong quá trình sản xuất, dẫn đến các lỗ không được mạ và làm cho sản phẩm cuối cùng không thể sử dụng được.
Khoảng cách nửa lỗ
Đối với mạch in (PCB) có lỗ bán kính, đường kính lỗ hoàn thiện tối thiểu là 0,5mm. Trong quá trình sản xuất, đường kính lỗ cần được bù trừ. Sau khi bù trừ, khoảng cách giữa các lỗ bán kính phải ít nhất là 0,35mm. Do đó, khoảng cách thiết kế giữa các lỗ bán kính phải ≥0,45mm. Các điểm hàn tương ứng cho các lỗ bán kính phải được bù trừ để đảm bảo chúng ≥0,25mm. Ngoài ra, phải có một lớp mặt nạ hàn nối giữa các lỗ mặt nạ hàn và các điểm hàn cho các lỗ bán kính.
Phân chia tấm thành các nửa lỗ
Khi ghép các mạch in có lỗ bán kính, điều cần thiết là phải chừa khoảng trống xung quanh các lỗ bán kính để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình cắt và phay. Chi tiết này thường bị bỏ qua trong giai đoạn thiết kế vì ít kỹ sư thiết kế mạch in nào từng đến thăm các nhà máy sản xuất mạch in để hiểu cách sản xuất các lỗ bán kính. Kết quả là, các sản phẩm có lỗ bán kính đôi khi được ghép mà không có khoảng cách thích hợp, sử dụng các phương pháp cắt chữ V tiêu chuẩn. Điều này có thể dẫn đến việc lớp đồng trên các lỗ bán kính bị bong ra bởi lưỡi cắt chữ V, dẫn đến các lỗ không được mạ và làm cho sản phẩm không thể sử dụng được.
Thông số kỹ thuật thiết kế PCB lỗ nửa
A. Khoảng cách từ mép miếng đệm nửa lỗ đến mép bo mạch: ≥1mm
B. Đường kính lỗ nửa: ≥0,6mm
C. Khoảng cách giữa các nửa lỗ: ≥0,6mm
D. Vòng hàn một mặt cho lỗ nửa: ≥0,25mm (tối thiểu 0,18mm)
Thông số kỹ thuật ghép tấm PCB nửa lỗ
Kích thước bo mạch riêng lẻ: Chiều dài và chiều rộng của PCB lỗ nửa phải lớn hơn 10mm (điều này cũng áp dụng cho các bo mạch ghép). Giống như các bo mạch tiêu chuẩn, PCB lỗ nửa có thể được ghép lại bằng phương pháp V-CUT và định tuyến tab.
Xử lý cạnh: Các cạnh của mạch in nửa lỗ không thể được tạo hình bằng phương pháp V-CUT, vì V-CUT có thể làm bong tróc lớp đồng.
Cách thiết kế mạch in bán lỗ (Half-Hole PCBs)
Mở phần mềm thiết kế mạch in: Khởi động phần mềm thiết kế mạch in và tạo dự án mạch in mới.
Chọn vị trí lỗ nửa: Trong trình chỉnh sửa bố cục, chọn các vị trí bạn muốn thêm lỗ nửa.
Thêm Via: Trong trình chỉnh sửa bố cục, chọn tùy chọn “Thêm Via” hoặc tính năng tương tự.
Thiết lập thông số Via: Cấu hình đường kính và vị trí của via. Đảm bảo via được thiết lập là lỗ bán nguyệt, nghĩa là chỉ có lớp phủ đồng ở một mặt.
Điều chỉnh vị trí và kích thước: Thay đổi vị trí và kích thước của lỗ xuyên mạch theo yêu cầu thiết kế của bạn.
Các sản phẩm sử dụng mạch in nửa lỗ (Half-Hole PCBs)
Mô-đun Bluetooth: Thường được sử dụng trong nhiều thiết bị truyền thông không dây để kết nối.
Mô-đun Wi-Fi: Được tìm thấy trong các thiết bị điện tử tiêu dùng như máy tính xách tay và bộ định tuyến để cho phép kết nối internet không dây.
Thiết bị đeo được: Ví dụ như đồng hồ thông minh và thiết bị theo dõi thể dục, nơi việc tiết kiệm không gian và kết nối hiệu quả giữa các bo mạch là rất quan trọng.
Thẻ RFID: Được sử dụng trong các hệ thống theo dõi và nhận dạng, nhờ thiết kế mạch in nhỏ gọn và hiệu quả.
Các thiết bị IoT nhỏ: Các thiết bị như cảm biến thông minh và cổng kết nối nhỏ gọn, yêu cầu khả năng kết nối hiệu quả và thu nhỏ.
Mô-đun camera: Được sử dụng trong điện thoại di động và các thiết bị chụp ảnh khác, nơi mà không gian và khả năng kết nối trên bo mạch là yếu tố quan trọng.
Cảm biến ô tô: Các cảm biến nhỏ gọn được sử dụng trong các ứng dụng ô tô để giám sát và điều khiển hệ thống.
PCB nửa lỗ
Các mạch in nửa lỗ có các hàng lỗ được khoan dọc theo mép của mạch. Khi các lỗ này được mạ đồng, các cạnh sẽ được cắt tỉa, tạo ra vẻ ngoài mạ một nửa dọc theo đường viền. Thiết kế này mang lại cho mép mạch in một bề mặt mạ đồng.
Trong các mạch in dạng module, các lỗ bán phần thường được tích hợp để tạo điều kiện thuận lợi cho việc hàn. Do kích thước nhỏ và các yêu cầu chức năng đa dạng của module, các lỗ bán phần thường được đặt dọc theo mép ngoài cùng của mạch in. Trong quá trình gia công, một nửa mép sẽ bị cắt bỏ, chỉ còn lại các lỗ bán phần được mạ lộ ra trên mạch in.
Cách tiếp cận thiết kế này giúp việc hàn dễ dàng hơn và phù hợp với nhu cầu của các mô-đun đa chức năng, nhỏ gọn.
Những thách thức trong sản xuất PCB lỗ nửa
Trong quá trình gia công lỗ bán nguyệt, nếu các gờ đồng còn sót lại bên trong các lỗ đã được mạ kim loại, nó có thể dẫn đến các vấn đề như mối hàn yếu, hàn nguội và đoản mạch giữa các chân, đặc biệt là trong các hàng lỗ bán nguyệt có khoảng cách rất nhỏ và dễ xảy ra đoản mạch. Trong quá trình phay, các vấn đề như đồng nhô lên trên thành lỗ và gờ còn sót lại thường gặp, điển hình là do tốc độ máy phay không đủ, liên kết không đủ giữa đồng và thành lỗ, và độ dày đồng quá lớn dẫn đến việc cắt không hoàn chỉnh.
Ngoài ra, đối với các lỗ bán nguyệt mạ kim loại, sự khác biệt về độ giãn nở của PCB, độ chính xác khi khoan và độ chính xác khi tạo hình có thể dẫn đến sự sai lệch đáng kể về kích thước giữa các lỗ bán nguyệt ở hai phía của cùng một chi tiết. Sự khác biệt này gây ra những khó khăn đáng kể cho khách hàng trong quá trình hàn và lắp ráp.
Nguyên nhân làm tăng chi phí của mạch in bán lỗ (Half-Hole PCB)
Việc sản xuất các mạch in có lỗ nửa chừng đòi hỏi một quy trình chuyên biệt. Để đảm bảo có đồng bên trong các lỗ, các cạnh phải được gia công một phần trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, các mạch in có lỗ nửa chừng thường rất nhỏ, điều này càng làm tăng chi phí. Do đó, các thiết kế không tiêu chuẩn sẽ có giá thành không tiêu chuẩn.