साफ किनारे की यांत्रिकी: विश्वसनीय कैस्टलैशनों के लिए एक मार्गदर्शिका

सामग्री मॉड्यूल और खारिज प्रोटोटाइप के बीच अक्सर माइक्रोस्कोपिक बोर्ड की कगार पर निर्भर करता है। जब बेटरबोर्ड्स का शिपमेंट आता है, तो पहली जांच कदम निरंतरता परीक्षण नहीं होना चाहिए; यह 30x लूप के तहत दृश्य जांच होना चाहिए। यदि किनारा प्लेटिंग बेरियल जानवर द्वारा चबाए जाने जैसी दिखती है, तो बोर्ड पहले ही समझौता कर चुका है। इस संदर्भ में एक " burr " केवल सौंदर्यशास्त्र नहीं है। यह एक संरचनात्मक खतरा है—कपले का एक स्लिवर, सब्सट्रेट से फटा हुआ, जो दो पैड को जोड़ने का इंतजार कर रहा है या पुनः प्रवाह के दौरान पूरी तरह से लिफ्ट हो सकता है।

यह विफलता मोड अक्सर "बुरे भाग्य" या लेमिनेट के "खराब बैच" से नहीं होता। यह लगभग हमेशा ज्यामिति और निर्देशों की विफलता है। डिजाइनर अक्सर मानते हैं कि अपने CAD टूल—चाहे वह Altium, KiCad, या Eagle हो—में बोर्ड आउटलाइन पर एक विया स्थान देना पर्याप्त है। यह नहीं है। जबकि CAD स्क्रीन एक उत्तम अर्धवृत्त दिखाती है, फैक्टरी फ्लोर की वास्तविकता में एक उच्च गति स्टील राउटर बिट पर बहुत अधिक टॉर्क लग रहा है, जो फाइबरग्लास विएव के बिल्कुल साथ चिपकी एक नाजुक ताम्र फॉयल को प्रभावित करता है। यदि वह ताम्र यांत्रिक रूप से संलग्न नहीं है, या यदि राउटर बिट गलत एंड से प्रवेश करता है, तो प्लेटिंग फट जाएगी।

यह फटना असेंबली के दौरान सोल्डर ब्रिजिंग का कारण बनता है। यदि किनारा कुतर हुआ है, तो सोल्डर पेस्ट यात्रा करने के लिए एक विक को बना देता है, जो आस-पास के पैड को जोड़ता है जो पृथक रहने चाहिए। यांत्रिक कट को हल करने से विद्युत शॉर्ट हल हो जाता है।

आंसू का भौतिकी

एक मजबूत कास्टेलेशन डिज़ाइन करने के लिए, आपको टूलपथ का अवलोकन करना चाहिए। एक मानक PCB राउटर बिट—अक्सर 2.0mm या 2.4mm व्यास का—लगभग 40,000 RPM पर घूमता है। जब यह बोर्ड को छोड़ने के लिए पैनल किनारे के साथ चलता है, तो यह एपॉक्सी, ग्लास फाइबर और ताम्र के संयोजन से मिलकर क्रांति करता है। घूमने का दिशा बहुत महत्वपूर्ण है।

यदि राउटर बिट क्लॉकवाइज़ घूमता है और टूलपथ इस तरह चलता है कि कटिंग किनारा लैमिनेट से टकराता है पहले ताम्र, समर्थन सामग्री फॉयल का समर्थन करता है। कटर ताम्र से काटता है, FR-4 की सख्त दीवार के खिलाफ। हालांकि, यदि मार्ग उल्टा है, या यदि बिट छेद की "भीतर" से प्रवेश करता है और बाहर धकेलता है, तो प्लेटिंग के पीछे समर्थन नहीं होता है। बिट लिप को पकड़ लेता है और खिंच लेता है। चूंकि ताम्र फॉयल का FR-4 से चिपकने का बल सीमित है (सामान्य सामग्री के लिए आमतौर पर लगभग 1.4 N/mm), घुमावदार बल आसानी से बंधन से पार हो जाता है। परिणामस्वरूप, एक उठी हुई पैड हवा में लटक रही है, या एक burr को बोर्ड की साइड में संकुचित किया गया है।

यह विशेष हैंडलिंग इसीलिए फ़ैब्रिकेशन हाउसें "कास्टेलेशन सर्लिच" शुल्क लगाती हैं। वे सिर्फ़ लूटपाट नहीं कर रहे हैं; वे अक्सर पूरी तरह से अलग CNC रूटीन चला रहे हैं। निरंतर मानकीकृत प्रोफ़ाइल कट के बजाय, उन्हें "प्लंज़ एंड कट" अनुक्रम या हर छेद के लिए एक विशिष्ट एंट्री/एग्जिट रणनीति अपनानी चाहिए ताकि बिट हमेशा ताम्र को धकेले। में बोर्ड में, उससे बाहर नहीं। यदि कोई उद्धरण उस शुल्क के बिना वापस आए, तो संदेह करें। इसका सामान्यतः अर्थ है कि वे एक मानक प्रोफ़ाइल पास चलाने का इरादा रखते हैं, और परिणाम एक खुरदरा गड़बड़ी होगी।

आइंस्टीन अनिवार्यता

केवल तांबे के फॉयल के रासायनिक बंधन पर भरोसा करना एक जुआ है जिसे पेशेवर अभियंता नहीं लेना चाहेंगे। तांबे और डाइलेक्ट्रिक के बीच चिपकने वाली परत स्टैक-अप में सबसे कमजोर लिंक है। पैड उठने से रोकने के लिए, डिज़ाइन को एक यांत्रिक लॉक—एक एंकर—प्रवेश करना चाहिए।

सबसे प्रभावी तरीका स्वयं PCB की ऊर्ध्वाधर संरचना का उपयोग करता है। एक कैस्टलेशन पैड केवल ऊपर और नीचे तांबे का नहीं होना चाहिए; इसे समर्पितvias के साथ पिन किया जाना चाहिए। पैड के आंतरिक किनारे के पास एक या दो छोटेvias (0.3mm मानक यांत्रिक ड्रिल आकार है) रखें—प्रभावी रूप से “कट लाइन के पीछे”—ऊपरी और निचली परतें कोर के माध्यम से एक साथ riveted हों। यहां तक कि यदि राउटर बिट पर्याप्त बल exert करता है ताकि पैड के किनारे को डेलैमिनेट किया जा सके, तो ये एंकरvias के पार फट नहीं सकता। तांबा यांत्रिक रूप से आंतरिक संरचना से लॉक होता है।

ये एंकरvias दोहरे उद्देश्य की पूर्ति करते हैं। द्वितीय पुनः प्रवाह के दौरान—जब मॉड्यूल को मुख्य बोर्ड पर सोल्डर किया जाता है—किनारे पैड पर गर्मी का तनाव बहुत अधिक होता है। बिना एंकर के, थर्मल विस्तार असमानता पैड को तैरने या छीलने का कारण बन सकती है, खासकर यदि हाथ से सोल्डर रिप्लेसमेंट की कोशिश की जाए। एंकर VIA दोनों ही गर्मी सिंक और रिवेट के रूप में कार्य करता है। जबकि कुछ अल्ट्रा-हाई-डेंसिटी डिजाइनों को इन एंकरों को फिट करने में संघर्ष हो सकता है, इन्हें छोड़ना क्षेत्रीय विफलता को आमंत्रित करता है। यदि पैड उठता है, तो कोई मरम्मत नहीं होती; मॉड्यूल बिना काम का होता है।

सतह समाप्ति एक समतलता चर के रूप में

कटा हुआ अक्ष का ज्यामिति लड़ाई का आधा हिस्सा है; पैड का भूगोल दूसरा है। जब किसी मॉड्यूल को कैरियर बोर्ड पर रखा जाता है, तो इसे पूरी तरह से सपाट बैठना चाहिए। कोई भी विचलन मॉड्यूल को एक सीसॉ के रूप में बदल देता है, जिससे एक तरफ खुले संयुक्त और दूसरी तरफ मशी माइंस क्रश हो जाती है।

Hot Air Solder Leveling (HASL) मूल रूप से कैस्टलेशन वाले किनारों के लिए उपयुक्त नहीं है। HASL प्रक्रिया में पैनल को पिघले सोल्डर में डुबोया जाता है और गर्म हवा के चाकू से उड़ाया जाता है। एक आधे कट होल पर, यह किनारे पर एक बड़ा, असमान सोल्डर का टुकड़ा छोड़ने की प्रवृत्ति है। जब बाद में राउटर इस बोर्ड को काटने के लिए आता है, तो वह नरम टिन/लीड (या बिना लीड के मिश्रधातु) का टुकड़ा सख्त तांबा से अलग तरीके से दरार या फट जाता है। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि यह एक गैर-अल्पकालिक सतह बनाता है।

Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) इन अनुप्रयोगों के लिए अनिवार्य मानक है। निकल बैरियर परत एक कठोर सतह प्रदान करती है जो मुलायम सॉलीडर की तुलना में बेहतर कटती है, और इमर्शन गोल्ड सुनिश्चित करता है कि SMT प्रक्रिया के लिए एक पूरी तरह से सपाट, कोप्लानर सतह हो। जबकि HASL सस्ता है, खराब प्लेनरिटी और राउटर की स्लीमिंग के कारण अस्वीकार दर तुरंत ही लागत को पछाड़ देती है।

इरादे को संप्रेषित करना: द फेब नोट फायरवॉल

कैस्टलेशन डिज़ाइन में सबसे आम गलती चुप्पी है। यदि Gerber फ़ाइलें एक बोर्ड आउटलाइन को एक परत भरे छेद की पंक्ति से गुजरते हुए दिखाती हैं, लेकिन निर्माण नोट्स में कुछ भी उल्लेख नहीं है, तो फैक्टरी में CAM इंजीनियर को अंदाजा लगाना पड़ता है। एक उच्च-वॉल्यूम टियर 1 शॉप में, स्वचालित स्क्रिप्ट्स इसे नोटिस कर सकती हैं। एक जल्दी मोड़ प्रोटोटाइप शॉप में, ऑपरेटर इसे गलती मान सकता है या, बदतर, केवल मानक प्रोफ़ाइल रूटीन चला सकता है।

निर्माण परत पर एक विशिष्ट नोट ही इस परफील्ड का एकमात्र फ़ायरवॉल है। यह स्पष्ट होना चाहिए। एक मानक नोट हो सकता है: “Edge plating (castellations) J1 और J2 पर मौजूद है। विक्रेता उचित राउटर इन / एक्सिट पथ का उपयोग करें ताकि बुरी तरह कटाव और तांबे का उठना रोका जा सके। IPC-6012 क्लास 3 स्वीकार्यता मानदंड.edge plating स्थितियों पर लागू होते हैं। यह CAM इंजीनियर को इस विशेषता को स्वीकार करने के लिए मजबूर करता है, ताकि जिम्मेदारी डिजाइनर की चूक से घटक निर्माता की प्रक्रिया में स्थानांतरित हो जाए।

द “Cheater’s” Castellation

एक स्थायी मिथक है, जो अक्सर हॉबीिस्ट सर्कल में फैला हुआ है, कि बस बोर्ड आउटलाइन पर एक पंक्ति ofvias रखकर और उस जानकारी को फैब हाउस से छुपाकर, पैसा बचाने के लिए कैस्टलेशन बना सकते हैं। यह एक “चीटर” का दृष्टिकोण है, और यह यांत्रिक रूप से अस्वीकृत है।

जब एक मानक राउटर मार्ग एक मानकvia को विशेष इन / आउट विचार बिना काटता है, तो प्लेटिंग दीवार लगभग निश्चित रूप से टूट या फट जाएगी। एक प्लेटेड छेद की संरचनात्मक मजबूती इस पर निर्भर करती है कि यह एक सतत सिलेंडर हो। इस सिलेंडर को बिना सावधानी के आधा में काटने के बाद, बचा हुआ आधा सिलेंडर अपनी hoops की ताकत खो देता है। उस बची हुई दीवार का समर्थन करने के लिए विशिष्ट प्रक्रिया चरणों के बिना, “चीटर” कैस्टलेशन का परिणाम एक भंगुर, खुरदुरा किनारा होता है जो शायद सोल्डर भी नहीं लेगा। यह झूठा आर्थिक लाभ है।

विश्वसनीय हार्डवेयर मशीन को भौतिकी को अनदेखा करने की उम्मीद नहीं करता; यह डिज़ाइन के माध्यम से जीवित रहता है। पैड को एंकर करें, फिनिश निर्दिष्ट करें, और नोट लिखें। राउटर बिट को आपके समयसीमा की परवाह नहीं है, लेकिन यह आपकी ज्यामिति का सम्मान करेगा।