Výroba desek plošných spojů zaznamenala obrovský technologický pokrok. Moderní konstruktéři dosáhli různých vylepšení v osazování nových desek plošných spojů, aby splnili potřeby svých klientů. Dříve se k vytvoření propojení mezi několika vrstvami desek plošných spojů používaly pokovené průchozí otvory a propojky. To však nestačilo k propojení desek plošných spojů s ostatními.
Během procesu návrhu zjistíte, že určitých funkcí lze dosáhnout vypůjčením existující desky plošných spojů a její integrací do vašeho návrhu, abyste dokončili svůj nápad. Například pokud vytváříte projekt IoT, který zahrnuje Wi-Fi připojení, nemusíte navrhovat obvod Wi-Fi od nuly. Stačí si vypůjčit snadno dostupné moduly, jako je ESP32-WROOM-32E. Člověk se ale bude divit, jak je modul Wi-Fi připojen k vašemu návrhu. A právě zde přicházejí na řadu prohnuté desky plošných spojů, které tuto situaci vyřeší. ESP32-WROOM-32E je proto příkladem modulu plošných spojů, který využívá technologii prohnutých desek plošných spojů. Tento článek vám představí prohnuté desky plošných spojů a pomůže vám je podrobněji pochopit.
Obrázek 1Modul ESP32-WROOM-32E s korunovými otvory
Co jsou to kastelované desky plošných spojů?
Kastelované desky plošných spojů (PCB) jsou desky plošných spojů navržené s unikátními montážními otvory, známými jako krystalové otvory. Tyto krystalové otvory jsou umístěny na okraji desek plošných spojů. Tyto otvory umožňují návrhářům montovat desky plošných spojů na jinou desku plošných spojů procesem známým jako pájení deska na desku. Stejně jako průchozí otvory a propojky jsou i krystalové otvory pokoveny pro zlepšení vodivosti. Krystalové otvory jsou obvykle poloviny průchozích otvorů. Tyto vlastnosti jsou upřednostňovány při použití technologie povrchové montáže.
Obrázek 2: Zaoblené otvory na periferii desky plošných spojů
Díky prolamovaným otvorům získávají desky plošných spojů různé výhody, díky nimž jsou vhodné pro mnohostranné použití, například:
· Integrace modulů pro hostování desek plošných spojů: Různé moduly, jako například GPRS, GPS, Wi-Fi a Bluetooth, jsou vybaveny otvory pro zapuštění, které umožňují…
· Procesy prototypování: Díky prolamovaným otvorům mají konstruktéři a inovátoři zaručeno zjednodušené testování produktů, prototypování a montáž.
· Možnost miniaturizace desek plošných spojů: S příchodem litinovitých desek plošných spojů bylo možné vyvinout moduly, které lze umístit do omezených prostor, čímž se zmenší jejich velikost.
· Zlepšená odolnost desek plošných spojů: Korolováné otvory zlepšily mechanickou strukturu desek plošných spojů, čímž se staly odolnějšími.
· Zlepšená elektrická stabilita: Desky plošných spojů s prohlubňovými otvory mají lepší elektrické vlastnosti. Pokovené prohlubně s otvory zlepšily propojení mezi deskami plošných spojů, a tím i elektrickou stabilitu.
Typy kastelace v kastelačních deskách plošných spojů
Kastelace v kastelačních deskách plošných spojů lze rozdělit na plné, částečné a stupňovité kastelace.
Plné kastelace
Úplné pokovení v deskách plošných spojů se vytváří rozdělením pokovených průchozích otvorů umístěných na okraji desky plošných spojů na polovinu. Tím se vytvoří plně pokovené půlkruhové otvory (viz obrázek 2). Úplné pokovení má zlepšit mechanickou robustnost a elektrickou kontinuitu.
Pro vytvoření plných prolisů se poblíž okraje desky plošných spojů vytvoří kompletní otvory. Okraj se frézuje, přičemž polovina průchozího otvoru zůstává nedotčena. Nakonec se celý vytvarovaný tvar pokoví mědí.
Úplné kastelace se používají v následujících oblastech:
· Pájení hran desek plošných spojů: Někdy, jako konstruktér nebo výrobce, chcete k hostitelské desce plošných spojů připojit některé moduly, jako například mobilní modul SIM800L, moduly ESP32 WI-FI atd., a na pomoc vám přijde plná kastelace.
· Uzemnění: Plné krycí lišty se používají jako stínění v oblastech, kde je elektromagnetické a rádiofrekvenční rušení prioritou.
· Elektrické propojení: Plné propojení je vhodné pro výrobu stohovatelných desek, protože zajišťuje elektrickou kontinuitu.
· Prototypování a testování: Během raných fází návrhu projektu prototypy využívají techniky kompletní kastelace, které poskytují testovací body pro testování výkonu desek plošných spojů nebo dokonce pro připojení externích desek plošných spojů, které by mohly pomoci během testování.
Částečné kastelace
Částečné prohnutí je převzato z plného prohnutí. Rozdíl je v tom, že u částečného prohnutí nejsou gravíry ve tvaru U plně pokovené. Tento typ prohnutí má také malou hloubku. Na rozdíl od plného prohnutí neprořezává celou tloušťku desky plošných spojů.
Částečné kastelace se používají v deskách plošných spojů, které mají následující vlastnosti:
· Prostorové omezení: Některé desky plošných spojů mají omezený prostor, což znemožňuje úplné okapování; v tomto bodě je nutné částečné okapávání.
· Méně kritická propojení: Částečná propojení se používají tam, kde robustní mechanické spojení není nezbytné. Jsou upřednostňována, protože snižují cenu desky plošných spojů.
· Signální body flexibilního obvodu: Částečné kastelace se používají ve flexibilních obvodech, protože poskytují kotevní body pro slabší signály.
Střídavé kastelace
Stupňovité krystaly byly pokoveny rozpůlenými otvory nepravidelně umístěnými podél okraje desky plošných spojů. Na rozdíl od celých a částečných krystalů, kde mají gravíry jednotnou hloubku, výšku a umístění, mají stupňovité krystaly různé varianty podobných prvků. Kryty mohou být plně nebo částečně pokoveny.
Odstupňované kastelace se používají v následujících oblastech:
· HDI: Desky plošných spojů HDI (High-Density Interconnect) mají mnoho součástek na omezeném místě. Tyto vícevrstvé desky plošných spojů mají omezenou propojovací plochu. Pro zajištění vzájemného propojení se používá stupňovité ostření.
· Rozbočovací desky: Střídavé krystaly jsou upraveny v modulárních deskách plošných spojů, kde může být kdykoli potřeba připojení, aniž by to ovlivnilo pevnost téže desky.
Kaštalové desky plošných spojů: Konfigurace kaštalové konstrukce
Kromě tří typů proužkování v deskách plošných spojů používají konstruktéři v proužkovaných deskách plošných spojů tři konfigurace: jednořadé, dvouřadé a prokládané proužkování.
Jednořadá kastelace
Nejběžnější konfigurací prohlubní je jednořadá prohlubeň, která se skládá z jedné řady zářezů umístěných podél okraje desky plošných spojů. Každá prohlubeň je nezávislá a má měděný povlak pro zlepšení konektivity s ostatními deskami plošných spojů.
Jednořadé krystaly se snadno navrhují a nabízejí robustní mechanické spoje, odpovídající elektrické vlastnosti, snadno pájecí povrch a vynikající kompatibilitu konektorů. Mají však omezení, jako jsou omezené kontaktní plochy, protože jedna řada nabízí omezené možnosti pro připojení a není vhodná pro HDI a další složité desky plošných spojů.
Dvouřadá kastelace
Dvouřadé prohlubně mají dvě rovnoběžné vrstvy zářezů na okraji desky plošných spojů. Počet kontaktních bodů se zdvojnásobí, což zvyšuje konektivitu při zachování velikosti desky plošných spojů.
Generuje kompaktní design vhodný pro HDI, propojuje dceřiné desky se základními deskami a složitějšími zařízeními zahrnujícími řadu komunikačních protokolů. Tento typ konfigurace má však omezení kvůli vysokým výrobním nákladům, složité konstrukci a obtížnosti montáže.
Prokládaná kastelace
V prokládané konfiguraci prokládaného lemování jsou prokládaná lemování rozmístěna střídavě na okraji desky plošných spojů ve dvou nebo více řadách. Jinými slovy, uspořádání zaujímá klikatý vzor. To zvětšuje konektivní plochy a zároveň maximalizuje rozteč.
Prokládané lemování nabízí větší plochu pro připojení, flexibilitu směrování a lepší integritu signálu než jiné. Je však relativně drahé a složité při montáži a vyžaduje pokročilejší výrobní techniky.
Návrh kastlovaných desek plošných spojů
Výroba kastlovaných desek plošných spojů vyžaduje pokročilé znalosti, techniky a vybavení. Před zahájením výroby je třeba při návrhu projektu zvážit následující:
· Specifikace: Nejmenší průměr korunového otvoru by měl být 0.6 mm a největší průměr 1.2 mm. Velikost výběru určuje oblast použití. Celek musí být pokoven mědí pro zvýšení vodivosti a pájitelnosti.
· Ochrana proti zkratu: Okolní otvory s vroubkovaným povrchem jsou zakryty pájecí maskou, aby se zabránilo zkratu. Pájecí masky také zlepšují vzhled desky.
· Pokovování hran desky plošných spojů: Hrana desky plošných spojů musí být poměděna, aby se zajistil vodivý povrch desky plošných spojů.
· Kousnutí myší: Kaštalové desky plošných spojů mají na okrajích kousnutí myší. Tyto drobné perforace umožňují snadné připevnění a odpojení desek plošných spojů bez narušení integrity signálu.
Aplikace kastlovaných desek plošných spojů
V následujících oblastech se používají krystalické desky plošných spojů:
· Testování a prototypování: Během výroby se k testování desek plošných spojů používají litinové desky plošných spojů, aby se zajistilo, že splňují očekávané požadavky.
· Používá se v zařízeních IoT: Zařízení jako moduly GPRS, GSM, GPS, Bluetooth a Wi-Fi využívají technologii Castellated pro snadnou integraci.
· Systémy správy napájení: Systémy BMS, které vyžadují bezproblémové připojení, používají technologii litinové desky plošných spojů.
Výzvy s kalevidovanými deskami plošných spojů
Kromě mnoha výhod a použití s sebou krystalové desky plošných spojů přinášejí i různé problémy. Výrobní proces je velmi složitý. Pokud se s nimi nezachází dostatečně opatrně, může dojít k poškození krystalového pokovování. Tato technologie není vhodná pro desky plošných spojů s vysokým proudem, což znamená, že krystalové desky plošných spojů mají konstrukční omezení. Dalším problémem je pájení. Pokud se desky plošných spojů nepájí přesně, mohou se krystalové otvory ucpat.
Závěr
Kastelované desky plošných spojů (PCB) si našly své místo ve světě moderní elektroniky. Jejich příchod umožnil propojení desek plošných spojů. Díky své všestrannosti splňují IoT, vestavěné systémy, prototypování a inovace očekávanou kvalitu. Konstruktéři však potřebují předchozí znalosti, aby z technologie kastelovaných desek plošných spojů vytěžili maximum.
Amatéři a designéři těží z elektrické a mechanické robustnosti litinové desky plošných spojů. Jejich snadná pájitelnost, tepelná vodivost a mechanická pevnost umožnily lepší a pokročilejší projekty. Prohlédněte si prosím naše webové stránky PCBASICS, kde se dozvíte více o službách, které nabízíme v oblasti litinové desky plošných spojů.
