Производство печатных плат пережило огромный технологический прогресс. Современные дизайнеры добились различных успехов в монтаже новых печатных плат для удовлетворения потребностей своих клиентов. Ранее металлизированные сквозные отверстия и переходы использовались для создания соединений между несколькими слоями печатных плат. Однако этого было недостаточно, чтобы помочь соединить печатные платы с печатными платами.
В процессе проектирования вы обнаруживаете, что определенную функциональность можно получить, заимствовав существующую печатную плату и интегрировав ее в свой проект, чтобы завершить свою идею. Например, если вы делаете проект IoT, который включает подключение WI-FI, вам не нужно проектировать схему WIFI с нуля. Достаточно заимствовать легкодоступные модули, такие как ESP32-WROOM-32E. Но кто-то может задаться вопросом, как модуль WI-FI подключается к вашему проекту. Вот тут-то и приходят на помощь зубчатые печатные платы, чтобы решить эту ситуацию. Поэтому ESP32-WROOM-32E является примером модуля печатной платы, который охватывает технологию зубчатых плат. В этой статье будут представлены зубчатые печатные платы и вы сможете подробно в них разобраться.
Figure 1: Модуль ESP32-WROOM-32E с зубчатыми отверстиями
Что такое зубчатые печатные платы?
Печатные платы с зубцами — это платы, разработанные с уникальными монтажными отверстиями, известными как зубчатые отверстия. Зубчатые отверстия размещаются на краю печатных плат. Эти отверстия позволяют разработчикам монтировать печатные платы поверх других печатных плат с помощью процесса, известного как пайка плата-плата. Как и сквозные отверстия и переходные отверстия, зубчатые отверстия покрыты металлом для улучшения проводимости. Зубчатые отверстия, как правило, представляют собой половинчатые сквозные отверстия. Эти особенности предпочтительны при использовании технологии поверхностного монтажа.
Figure 2: Зубчатые отверстия на периферии печатной платы
Печатные платы с зубчатыми отверстиями получают различные преимущества, которые делают их пригодными для многократного использования, например:
· Интеграция модулей для размещения печатных плат: различные модули, такие как GPRS, GPS, Wi-Fi и Bluetooth, оснащены отверстиями для крепления, что позволяет
· Процессы прототипирования: благодаря зубчатым отверстиям конструкторам и новаторам гарантировано упрощенное тестирование продукции, создание прототипов и сборка.
· Возможность миниатюризации печатных плат: с появлением зубчатых печатных плат появилась возможность разрабатывать модули, которые можно устанавливать в ограниченных областях, тем самым уменьшая размеры печатных плат.
· Повышение долговечности печатных плат: зубчатые отверстия улучшили механическую структуру печатных плат, сделав их более долговечными.
· Улучшенная электрическая стабильность: печатные платы с зубчатыми отверстиями имеют лучшие электрические свойства. Металлизированные зубчатые отверстия улучшили взаимосвязь между печатными платами, тем самым повысив электрическую стабильность.
Типы зубчатых выводов в зубчатых печатных платах
Зубцы на печатных платах можно разделить на полные, частичные и ступенчатые.
Полные замки
Полные зубцы в печатных платах формируются путем деления пополам металлизированных сквозных отверстий, размещенных на краю печатной платы. Это формирует полностью металлизированные полукруглые отверстия (см. Рисунок 2). Полное металлизирование предназначено для улучшения механической прочности и электрической непрерывности.
Для формирования полных зубцов, полные отверстия делаются вблизи края печатной платы. Край фрезеруется, оставляя половину сквозного отверстия нетронутой. Наконец, вся сформированная форма покрывается медью.
Полные зубцы используются в следующих областях:
· Пайка торца печатной платы: Иногда, как проектировщик или производитель, вы хотите прикрепить некоторые модули, например, сотовый модуль SIM800L, модули WI-FI ESP32 и т. д., к вашей основной печатной плате, и на помощь приходит полная зубчатость.
· Заземление: Полные зубцы используются в качестве экранов в зонах, где электромагнитные и радиочастотные помехи имеют приоритет.
· Электрические соединения: Полная зубчатость подходит для изготовления составных плат, обеспечивая электрическую непрерывность.
· Прототипирование и тестирование: на ранних этапах проектирования проекта прототипы используют методы полной зубчатости, которые обеспечивают контрольные точки для проверки производительности печатных плат или даже подключения внешних печатных плат, которые могут помочь во время тестирования.
Частичные зубцы
Частичные зубцы заимствуют из полных зубцов. Разница в том, что при частичной зубцовке U-образные гравировки не полностью покрыты. Этот тип зубцовки также имеет небольшую глубину. В отличие от полной зубцовки, она не прорезает всю толщину печатной платы.
Частичные зубцы используются в печатных платах, имеющих следующее:
· Ограничение по пространству: некоторые печатные платы имеют ограниченное пространство, что не позволяет выполнять полную зубчатость; в этом случае необходима частичная зубчатость.
· Менее критичные межсоединения: Частичные зубцы используются там, где прочное механическое соединение не является жизненно важным. Они предпочтительны, поскольку снижают стоимость печатной платы.
· Точки сигнала гибкой схемы: Частичные зубцы используются в гибких схемах, поскольку они обеспечивают опорные точки для более слабых сигналов.
Ступенчатые зубцы
Ступенчатые зубцы были покрыты пополам через отверстия, расположенные нерегулярно вдоль края печатной платы. В отличие от полных и частичных зубцов, где гравировки имеют одинаковую глубину, высоту и позиционирование, ступенчатые зубцы имеют различные вариации схожих черт. Зубцы могут быть покрыты полностью или частично.
Ступенчатые зубцы используются в следующих областях:
· HDI: Печатные платы HDI (High-Density Interconnect) имеют много компонентов на ограниченной площади. Эти многослойные печатные платы имеют ограниченную площадь межсоединений. Для обеспечения межсоединений используются ступенчатые зубцы.
· Коммутационные платы: Ступенчатые зубцы применяются в модульных печатных платах, где подключение может потребоваться в любой момент времени без ущерба для прочности самой платы.
Печатные платы с зубчатыми выводами: конфигурации зубчатых выводов
Помимо трех типов зубцов на печатных платах, проектировщики используют три конфигурации зубцов на печатных платах: однорядные, двухрядные и чередующиеся зубцы.
Однорядная зубчатая
Наиболее распространенной конфигурацией зубцов является однорядный зубец, который состоит из одного ряда выемок, расположенных вдоль края печатной платы. Каждый зубец независим и имеет медное покрытие для улучшения связи с другими печатными платами.
Однорядные зубцы просты в проектировании и обеспечивают надежные механические соединения, адекватные электрические свойства, легкую поверхность пайки и отличную совместимость с разъемами. Однако они имеют ограничения, такие как ограниченные контактные поверхности, поскольку один ряд обеспечивает ограниченные зубцы для подключения и не подходит для HDI и других сложных печатных плат.
Двухрядная коронка
Двухрядная зубчатость имеет два параллельных слоя выемок на краю печатной платы. Количество точек контакта удваивается, увеличивая связность при сохранении размера печатной платы.
Он создает компактный дизайн, подходящий для HDI, интерфейс дочерних плат с материнскими платами и более сложными устройствами, включающими многочисленные протоколы связи. Однако этот тип конфигурации имеет ограничения из-за высоких производственных затрат, сложной конструкции и сложности сборки.
Перемежающаяся зубчатая связь
В конфигурации interleaved castellation зубцы располагаются в шахматном порядке на краю печатной платы в два или более рядов. Другими словами, расположение предполагает зигзагообразный рисунок. Это увеличивает поверхности соединения, одновременно максимизируя расстояние.
Interleaved castellation обеспечивает увеличенную поверхность соединения, гибкость маршрутизации и лучшую целостность сигнала, чем другие. Однако это относительно дорого и сложно в процессе сборки, и требуются более передовые методы производства.
Проектирование зубчатых печатных плат
Для производства зубчатых печатных плат требуются передовые знания, методы и оборудование. Перед производством вам необходимо учесть следующее при проектировании вашего проекта:
· Технические характеристики: минимальный диаметр корончатого отверстия должен быть 0.6 мм, а максимальный диаметр должен быть 1.2 мм. Область применения определяет размер выбора. Все должно быть покрыто медью для улучшения проводимости и паяемости.
· Предотвращение короткого замыкания: Окружающие зубчатые отверстия покрыты паяльной маской для предотвращения короткого замыкания. Паяльные маски также улучшают внешний вид платы.
· Покрытие краев печатной платы: Края печатной платы должны быть покрыты медью, чтобы обеспечить токопроводящую поверхность печатной платы.
· Сделайте мышиные укусы: зубчатые печатные платы имеют мышиные укусы по краям. Эти крошечные перфорации позволяют легко присоединять и отсоединять печатные платы, не нарушая целостности сигнала.
Применение зубчатых печатных плат
Печатные платы с зубчатыми выводами находят применение в следующих областях:
· Тестирование и создание прототипов: в процессе производства для тестирования плат используются зубчатые печатные платы, чтобы убедиться в их соответствии ожидаемым требованиям.
· Используется в устройствах Интернета вещей: такие устройства, как модули GPRS, GSM, GPS, Bluetooth и Wi-Fi, используют зубчатую технологию для легкой интеграции.
· Системы управления питанием: системы BMS, требующие бесперебойного соединения, используют технологию зубчатых печатных плат.
Проблемы зубчатых печатных плат
Помимо множества преимуществ и использования, зубчатые печатные платы сопряжены с различными проблемами. Процесс производства очень сложен. При недостаточном уходе зубчатое покрытие может быть повреждено. Эта технология не подходит для сильноточных печатных плат, что означает, что зубчатые печатные платы имеют конструктивные ограничения. Еще одной проблемой является проблема пайки. Если не паять аккуратно, зубчатые отверстия могут быть заблокированы.
Заключение
Печатные платы с зубцами нашли свое место в мире современной электроники. Их появление сделало возможным соединение печатных плат. Благодаря своей универсальности, IoT, встроенные системы, прототипирование и инновации соответствуют ожидаемому качеству. Однако проектировщикам необходимо иметь предварительные знания, чтобы максимально использовать технологию печатных плат с зубцами.
Любители и дизайнеры извлекли выгоду из электрической и механической прочности зубчатых печатных плат. Их легкая паяемость, теплопроводность и механическая прочность позволили реализовать более качественные и продвинутые проекты. Пожалуйста, посетите наш веб-сайт PCBASICS, чтобы узнать об услугах, которые мы предлагаем в отношении зубчатых печатных плат.
