Castellated PCB : 소개 및 설계 요구 사항

전자 기술의 급속한 발전으로 전자 제품은 소형화, 휴대성, 다기능성, 고집적화, 고신뢰성으로 나아가고 있습니다. 이에 따라 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)은 기성 모듈을 재사용하도록 설계되는 경우가 많습니다. 예를 들어, IoT 블루투스 모듈이나 NB-IoT 모듈 같은 필수 통신 모듈은 칩처럼 PCB에 납땜(Soldering)될 수 있습니다. 이러한 캐리어 보드는 소형 크기와 일부 가장자리에 Castellated Holes이 있어, 이를 통해 메인 PCB에 쉽게 납땜 가능합니다. 이 PCB 조립 과정은 업계에서 Castellated Hole 공정으로 불립니다.

Castellated Holes 설명

다음은 PCB(인쇄 회로 기판)의 캐슬레이트 가장자리 확대한 사진입니다.

이런 유형의 PCB는 가장자리를 따라 금속 도금이 된 반구멍 (캐슬레이티드 홀)이 배치되어 있습니다. 이러한 구멍들은 비교적 작으며, 주로 캐리어 보드에서 사용됩니다. 해당 보드들은 메인 PCB에 부착되는 자식 보드(daughter board)의 역할을 하며, 이 금속 도금된 반구멍을 통해 메인 PCB와 부품 핀에 납땜되어 연결됩니다.

Castellated Holes의 도전

보드 가장자리를 따라 반구멍을 금속 도금한 후, 품질을 효과적으로 관리하는 방법—예를 들어 구리 버(burr), 도금 벗겨짐, 잔여물 등을 방지하는 일이 제조 과정에서 항상 도전 과제로 남아 있습니다. 이러한 금속 도금된 반구멍(Castellated Hole) 내부에 구리 버가 남아 있을 경우, 부품 조립 시 약한 납땜 접합과 불량 연결을 초래할 수 있으며, 핀 간의 단락을 유발할 가능성도 있습니다.

전통적인 생산 방식에서는, Castellated Holes을 먼저 원형으로 뚫은 후, 그 안에 구리를 도금합니다. 문제는 나머지 반쪽을 제거할 때, 남아있는 반쪽의 구리 벽이 손상되지 않고 떨어지거나 들뜨지 않도록 하는 것입니다.

드릴링(drilling) 또는 밀링(milling) 작업 시, 스핀들(spindle)의 회전 방향은 시계 방향입니다. 공구가 A 지점에 도달하면, 홀 벽의 구리 도금(copper plating)이 공구 비트에 의해 기판(substrate)에 밀착되어 이 지점에서 구리 버(burrs), 벗겨짐, 또는 잔여물이 발생하지 않도록 보장합니다. 반면에 공구가 B 지점에 도달하면, 홀 벽이 구리를 지지할 수 없습니다. 공구가 전진 회전 시 그 힘에 의해 구리가 공구 회전 방향으로 말려 올라가게 되어 구리 버와 잔여물이 생깁니다. 이러한 요소들은 고객의 설치와 사용에 직접적인 영향을 미칩니다.

위의 목표를 달성하기 위해, JLCPCB는 수많은 탐구적 실험을 통해 castellated holes 공정에 능숙해졌습니다. 드릴링과 구리 도금 후, 두 단계의 드릴링/밀링 공정을 사용하여 절반의 메탈라이즈드 홀(metalized hole, 슬롯)이 유지되도록 합니다. 간단히 말해, 캐슬레이티드 홀은 기판의 가장자리를 따라 절단하지만, 도금의 무결성을 유지하여 고객이 납땜하고 사용할 수 있게 합니다. 현재 JLCPCB에서는 castellated holes 공정이 잘 확립되어 있습니다.

Castellated boards 의 비용 증가 이유: castellated holes은 특수한 공정입니다. 홀 내부에 구리가 있도록 보장하기 위해, 드릴링 공정 중 보드의 아웃라인을 절반만 밀링해야 하므로, 추가적인 제작 비용이 발생합니다. 또한, Castellated boards는 일반적으로 크기가 작아 표준 PCB보다 더 비쌉니다. 특수한 설계는 비표준 가격을 요구합니다.

설계 요구 사항

기본 치수

A. Castellated pad에서 보드 가장자리까지의 거리 ≥ 1 mm.

B. Castellated hole의 직경 크기 ≥ 0.6 mm.

C. Castellated hole 엣지 와 Hole 엣지 간의 거리 ≥ 0.6 mm.

D. Castellated hole의 Annular ring 두께 0.25 mm (절대 최소값 0.18 mm). 엔지니어링팀이 이 값보다 작은 경우 변경할 겁니다. 패드 사이의 간격에 대한 특별 요청이 있는 경우, 주문 시 명시하고 반드시 생산 파일을 확인해 주세요.

참고 : 0.25 mm보다 작은 폭이 필요한 경우, 주문 시 메모를 남기고 "생산 파일 확인" 옵션을 선택하여 나중에 조정 사항을 확인해 주세요.

패드 모양 및 배치

Castellated holes은 원형 또는 타원형(원형 또는 사각형 납땜 패드)을 사용할 수 있지만, 납땜 패드를 보드 아웃라인의 내부 영역에 배치하는 것에 유의해야 합니다. 그림 3에서 보이는 바와 같이 보드 내부에 홀의 3분의 1만 위치한 설계는 생산 공정을 충족하지 못합니다. 최소한 홀은 보드 아웃라인의 중심선에 위치해야 합니다. 또한, 그림 6에 나와 있는 것처럼 보드 엣지와 평행한 타원형 Castellated holes은 가공할 수 없습니다.

캐슬레이티드 보드의 패널라이징

Castellated boards의 경우, 단일 보드의 크기는 반드시 10 mm 이상이어야 합니다(패널 사용 여부에 상관없이). Castellated Boards 는 V-컷과 마우스 바이트 패널화 방법도 사용할 수 있습니다.

한 가지 강조할 점은 V-컷을 Castellated 엣지에 사용해서는 안 된다는 것입니다. V-컷 도구가 구리층을 당겨서 홀에서 분리될 수 있기 때문입니다. 대신 CNC 밀링을 사용하여 모양을 가공해야 합니다.

V-컷 패널 (캐슬레이티드 되지 않은 엣지만 해당)

마우스 바이트 패널 Mouse Bite Panel

4면 Castellated hole 패널

고품질 PCB를 확보하는 것은 PCB 설계를 실현하는 데 있어 매우 중요합니다. JLCPCB에서는 최첨단 장비에 대한 투자와 전 세계 주요 원재료 공급업체와의 협력을 통해 최고 수준의 생산 기준을 유지하고 있습니다. 다섯 개의 자체 지능형 생산 기지를 통해 대규모 생산의 경제성을 활용하여 생산 비용을 절감하고, 이를 통해 고객에게 저렴한 하드웨어 혁신 기회를 제공하고 있습니다.