Kretskortstillverkning har genomgått massiva tekniska framsteg. Moderna konstruktörer har gjort olika framsteg när det gäller att montera nya kretskort för att möta sina kunders behov. Tidigare pläterade genomgående hål och vior har använts för att skapa sammankopplingar mellan flera lager av kretskorten. Detta har dock inte varit tillräckligt för att hjälpa till att sammankoppla kretskort till kretskort.
Under designprocessen upptäcker du att viss funktionalitet kan uppnås genom att låna ett befintligt kretskort och integrera det i din design för att slutföra din idé. Om du till exempel gör ett IoT-projekt som involverar Wi-Fi-anslutning behöver du inte designa Wi-Fi-kretsen från grunden. Det räcker med att låna lättillgängliga moduler som ESP32-WROOM-32E. Men man kan undra hur Wi-Fi-modulen är ansluten till din design. Det är här krenelerade kretskort kommer in för att lösa situationen. Därför är ESP32-WROOM-32E ett exempel på en kretskortsmodul som använder kreneleringsteknik. Den här artikeln kommer att introducera krenelerade kretskort och hjälpa dig att förstå dem i detalj.
Figur 1ESP32-WROOM-32E-modul med kronerade hål
Vad är casterade PCB:er?
Kronformade kretskort är kretskort designade med unika monteringshål, så kallade kronformade hål. De kronformade hålen placeras på kanten av kretskorten. Dessa hål gör det möjligt för konstruktörer att montera kretskort ovanpå ett annat kretskort genom en process som kallas kort-till-kort-lödning. Liksom genomgående hål och vior är de kronformade hålen pläterade för att förbättra konduktiviteten. Kronformade hål är vanligtvis halverade genomgående hål. Dessa funktioner föredras när ytmonteringsteknik används.
Figur 2: Kanterade hål på en kretskortsperiferi
Med krenelerade hål får kretskort olika fördelar som gör dem lämpliga för flera användningsområden, såsom:
· Integrering av moduler för att vara värd för kretskort: Olika moduler som GPRS, GPS, Wi-Fi och Bluetooth har kreneleringshål, vilket gör det möjligt
· Prototypprocesser: Med krenelerade hål garanteras konstruktörer och innovatörer förenklad produkttestning, prototypframtagning och montering.
· Möjlighet till miniatyrisering av kretskort: Med tillkomsten av krenelerade kretskort har det varit möjligt att utveckla moduler som kan monteras i begränsade utrymmen, vilket minskar kretskortsstorlekarna.
· Förbättrad kretskortshållbarhet: Kronformade hål har förbättrat kretskortens mekaniska struktur, vilket gör dem mer hållbara.
· Förbättrad elektrisk stabilitet: Kretskort med krenelerade hål har bättre elektriska egenskaper. De pläterade krenelerade hålen har förbättrat sammankopplingen mellan kretskorten, vilket förbättrar den elektriska stabiliteten.
Typer av kastellering i kastelleringskretskort
Kastellationer i kastellations-PCB kan klassificeras i fullständiga, partiella och förskjutna kastellationer.
Fullständiga Castellations
Fullständiga kronformade hål i kretskort bildas genom att halvera de pläterade genomgående hålen som placeras på kretskortets kant. Detta bildar helpläterade halvcirkelformade hål (se figur 2). Helpläteringen är avsedd att förbättra mekanisk robusthet och elektrisk kontinuitet.
För att skapa fullständiga kreneleringar görs kompletta hål nära kanten av kretskortet. Kanten fräses, vilket lämnar hälften av det genomgående hålet intakt. Slutligen pläteras hela den formade formen med koppar.
Fullständiga kastellationer används inom följande områden:
· Kretskortskantlödning: Ibland vill man som designer eller tillverkare ansluta moduler, som SIM800L-cellmodulen, ESP32 WI-FI-moduler etc., till sitt värdkretskort, och då kommer fullständig lödning till sin undsättning.
· Jordning: Fullständiga kastellationer används som skärmar i områden där elektromagnetiska och radiofrekvensstörningar prioriteras.
· Elektriska sammankopplingar: Fullständig kastellation är lämplig för tillverkning av stapelbara kort genom att säkerställa elektrisk kontinuitet.
· Prototypframtagning och testning: Under projektets tidiga design använder prototyper fullständiga castellations-tekniker som tillhandahåller testpunkter för att testa kretskortens prestanda eller till och med ansluta externa kretskort som kan vara till hjälp under testningen.
Partiella Castellations
Delvisa kreseleringar lånar från fullständiga kreseleringar. Skillnaden är att vid delvis kreselering är de U-formade gravyrerna inte helt pläterade. Denna typ av kreselering har också ett grunt djup. Till skillnad från fullständig kreselering skär den inte igenom hela kretskortets tjocklek.
Partiella castellationer används i kretskort som har följande:
· Utrymmesbegränsning: Vissa kretskort har begränsat utrymme, vilket förbjuder fullständiga kreneleringar; vid denna tidpunkt är partiell krenelering nödvändig.
· Mindre kritiska sammankopplingar: Delvisa krenkelkopplingar används där en robust mekanisk anslutning inte är avgörande. De är att föredra eftersom de minskar kostnaden för kretskortet.
· Flexibla kretssignalpunkter: Partiella kastelleringar används i flexibla kretsar eftersom de ger förankringspunkter för svagare signaler.
Förskjutna Castellations
Förskjutna kreneleringar har pläterats med halverade genomgående hål placerade oregelbundet längs kretskortets kant. Till skillnad från hela och partiella kreneleringar, där gravyrerna har enhetligt djup, höjd och placering, har förskjutna kreneleringar olika variationer av liknande egenskaper. Kreneleringarna kan vara helt eller delvis pläterade.
Förskjutna kasteller används inom följande områden:
· HDI: HDI-kretskort (High-Density Interconnect) har många komponenter på ett begränsat område. Dessa flerskiktade kretskort har ett begränsat sammankopplingsområde. Förskjutna kreneleringar används för att säkerställa sammankoppling.
· Breakout-kort: Staggered castellations anpassas i modulära kretskort där anslutning kan behövas när som helst utan att störa styrkan hos samma kort.
Kastellerade kretskort: Kastelleringskonfigurationer
Förutom de tre typerna av krenelering i kretskort använder konstruktörer tre konfigurationer i krenelerade kretskort: enradiga, tvåradiga och sammanflätade kreneleringar.
Enradig kastanjering
Den vanligaste konfigurationen för kreneleringar är en enradig krenelering, som består av en enda rad med skåror placerade längs kanten av kretskortet. Varje krenelering är oberoende och har kopparplätering för att förbättra anslutningen till andra kretskort.
Enradiga kreneleringar är enkla att konstruera och erbjuder robusta mekaniska anslutningar, tillräckliga elektriska egenskaper, en enkel lödyta och utmärkt kontaktkompatibilitet. De har dock begränsningar, såsom begränsade kontaktytor, eftersom en enda rad erbjuder begränsade kreneleringar för anslutning och är olämplig för HDI och andra komplexa kretskort.
Dubbelradig kastanjering
Dubbelradskronekonstruktion har två parallella lager av skåror i kanten av kretskortet. Antalet kontaktpunkter fördubblas, vilket ökar anslutningsmöjligheterna samtidigt som kretskortets storlek bibehålls.
Den genererar en kompakt design lämplig för HDI, och kopplar dotterkort till moderkort och mer komplexa enheter som involverar ett flertal kommunikationsprotokoll. Denna typ av konfiguration har dock begränsningar på grund av höga tillverkningskostnader, komplex design och monteringssvårigheter.
Sammanflätad kastanjering
I en sammanflätad kreneleringskonfiguration är kreneleringarna förskjutna vid kanten av kretskortet i antingen två eller flera rader. Med andra ord antar arrangemanget ett sicksackmönster. Detta ökar anslutningsytorna samtidigt som avståndet maximeras.
Sammanflätad krenellering erbjuder en ökad anslutningsyta, flexibilitet i routing och bättre signalintegritet än andra. Det är dock relativt dyrt och komplext under montering, och mer avancerade tillverkningstekniker krävs.
Design av kastrerade kretskort
Kastrullerade kretskort kräver avancerad kunskap, tekniker och utrustning för att tillverkas. Innan tillverkning måste du tänka på följande under utformningen av ditt projekt:
· Specifikationer: Det krenelerade hålets minsta diameter bör vara 0.6 mm och den största diametern bör vara 1.2 mm. Användningsområdet avgör storleken på urvalet. Hela hålet måste vara kopparpläterat för att förbättra konduktiviteten och lödbarheten.
· Kortslutningsskydd: De omgivande krenelerade hålen är täckta med en lödmask för att förhindra kortslutning. Lödmasker förbättrar också kortet utseende.
· Kretskortskantplätering: Kretskortskanten måste vara kopparpläterad för att säkerställa att kretskortet har en ledande yta.
· Gör musbitar: Kantformade kretskort har musbitar i kanterna. Dessa små perforeringar möjliggör enkel fastsättning och lossning av kretskorten utan att störa signalintegriteten.
Tillämpningar av kastrerade PCB:er
Följande områden är där krenkelformade kretskort används:
· Testning och prototypframställning: Under tillverkningen används krenkelmönsterkort för att testa korten för att säkerställa att de uppfyller de förväntade kraven.
· Används i IoT-enheter: Enheter som GPRS, GSM, GPS, Bluetooth och Wi-Fi-moduler använder kronkelteknik för enkel integration.
· Strömhanteringssystem: BMS-system som kräver sömlös anslutning använder kretsenbaserad PCB-teknik.
Utmaningar med kastrerade kretskort
Förutom de många fördelarna och användningsområdena medför kröniklade kretskort olika utmaningar. Tillverkningsprocessen är mycket komplex. Om kröniklade kretskort inte hanteras med tillräcklig försiktighet kan de skadas. Denna teknik är inte ett alternativ för kretskort med hög strömstyrka, vilket innebär att kröniklade kretskort har designbegränsningar. En annan utmaning är lödningsproblemet. Om de inte löds ordentligt kan de kröniklade hålen blockeras.
Slutsats
Stenformade kretskort har funnit en plats i den moderna elektronikens värld. Deras tillkomst har gjort det möjligt att sammankoppla kretskort. Med sin mångsidighet har IoT, inbyggda system, prototypframställning och innovation uppfyllt den förväntade kvaliteten. Konstruktörer behöver dock ha förkunskaper för att få ut det mesta av tekniken för stenformade kretskort.
Hobbyister och designers har dragit nytta av krenkelmönsterkortens elektriska och mekaniska robusthet. Deras enkla lödbarhet, värmeledningsförmåga och mekaniska styrka har möjliggjort bättre och mer avancerade projekt. Besök gärna vår webbplats, PCBASICS, för att lära dig mer om de tjänster vi erbjuder gällande krenkelmönsterkort.
