Plaques de circuits impresos flexibles rígidsofereixen solucions úniques per a dispositius electrònics moderns amb les seves diverses formes i mides.
Algunes plaques de circuits impresos flexibles rígids (com les plaques de circuits impresos que s'utilitzen en aparells auditius) són extremadament difícils de fabricar a causa de la seva petita mida. Tanmateix, independentment de la mida, el disseny de la zona de transició entre el tauler flexible i el tauler dur afecta la fiabilitat de la fabricació i l'ús posteriors. La zona de transició està sotmesa a tensions mecàniques i tèrmiques, que provenen tant dels processos de fabricació com de muntatge, així com de diversos escenaris d'ús en la vida quotidiana. Per tant, a l'hora de dissenyar, cal ser plenament conscient dels possibles riscos que comporta un mal disseny.
Segons l'estàndard IPC-6013, la zona de transició de la placa de circuit imprès flexible rígid es defineix com una àrea amb una amplada de 3 mm centrada a l'eix de la vora de la placa dura (vegeu la figura 1).
(Figura 1: Zona de transició de la placa d'unió de la placa de circuit imprès flexible rígid (Font: Directrius de disseny de plaques d'unió de la placa de circuit imprès flexible de NCAB))
Reptes únics en el procés de fabricació
El procés de producció del tauler rígid flexible és diferent del del tauler rígid convencional. Un cop finalitzada la laminació a la zona del tauler flexible, tots els materials es sotmetran a la laminació final per unir el tauler flexible a la zona del tauler dur. Abans de la segona premsada, es col·locaran calces a la pila per evitar que la resina flueixi a la zona del tauler tou i, a continuació, s'eliminaran les calces de la zona del tauler impresa Felix mitjançant el procés de fresat.
La figura 1 també enumera alguns defectes acceptables dins de la zona de transició, que poden tenir efectes adversos en el rendiment final de la placa rígida flexible si es desplega alguna característica funcional a la zona de transició.
Aquests són alguns defectes comuns i els seus impactes:
Cracking i Halo
A la unió del tauler dur i el tauler flexible, la delaminació del material, el trencament de la resina o la fractura de la làmina de coure es produeixen principalment a causa del tauler dur gruixut i el tauler flexible prim, que formen una estructura esglaonada després de la laminació. Durant la flexió o el cicle tèrmic, l'estrès es concentra prop de la línia de transició.
Buits de laminació
Els buits laminats dins de la zona de transició són acceptables. Els taulers rígids flexibles solen estar compostos per material FR4 i poliimida. El preimpregnat de taulers rígids ordinaris s'utilitza per fluir i unir capes de coure alhora que evita els buits entre capes. El preimpregnat FR4 de la placa rígida flexible té característiques de "flux baix" o "sense flux", que impedeixen que la resina flueixi a l'àrea de la placa flexible, de manera que hi pot haver buits de laminació a la zona de transició.
Desbordament de resina (exprimit)
Tot i que les fàbriques de PCB utilitzen PP que no flueix per fabricar taulers rígids flexibles, de vegades la resina del material adhesiu encara desborda des de la vora del tauler dur i entra a la zona de transició. Pel que fa al requisit d'una -flexió d'instal·lació, pot ser que això no sigui un problema; Tanmateix, a causa de l'aplicació de Dynamic Flex, les vores afilades de la resina curada poden danyar el tauler flexible.
Material dielèctric rígid que sobresurt
En fresar l'àrea del tauler flexible, es pot produir una lleugera protuberància de la capa dielèctrica del tauler dur a causa de buits laminats o desbordament de resina. Aquest defecte no afecta el rendiment i és acceptable segons l'estàndard IPC-6013.
Deformació del coure
A causa de la inestabilitat del material a la zona de transició, les característiques del coure són propenses a la deformació i fins i tot poden presentar esquerdes o delaminació. Això es deu al fet que el coure pot dificultar l'ompliment de resina, donant lloc a una resina insuficient. A més, la precisió de l'alineació entre capes també es pot veure afectada.
Coberta que sobresurt
Col·locar el material de la pel·lícula de cobertura a la zona de transició també pot causar problemes. El disseny de la pel·lícula de coberta no és adequat per a la connexióFR4material, i si s'estén a l'àrea de transició, pot causar delaminació a causa del mal rendiment d'unió.
Disseny de característiques dins de la zona de transició: riscos i consideracions
Una pregunta clau és: fins a quin punt les característiques funcionals poden estendre's a la zona de transició sense afectar el rendiment del producte ni provocar una tensió excessiva del material? La resposta és: és gairebé impossible ampliar. Com es mostra a la figura 2, tot i que és tècnicament factible dissenyar i fabricar característiques a la zona de transició i fins i tot a l'àrea del tauler flexible, aquest no és un enfocament madur. Per tant, una comunicació estreta amb el vostre proveïdor de PCB és crucial. L'equip tècnic del proveïdor de PCB ha d'entendre els valors límit de la capacitat de cada procés i us informarà del rang d'espai disponible a l'àrea de transició en funció de les capacitats i especificacions de la fàbrica.
(Figura 2: Capacitat de fabricació avançada (Font: Directrius de disseny de plaques de circuits impresos flexibles rígids NCAB))
A la figura 2, els valors recomanats enumerats a l'esquerra tenen el risc més baix. Si s'utilitzen les especificacions a la columna "Avançat" de la dreta, s'ha de tenir una precaució addicional per garantir que totes les parts interessades entenguin completament els possibles riscos.
La tendència a la miniaturització i la millora de les capacitats de fabricació
Amb l'actualització i la iteració contínua de la tecnologia de circuits, continuen sorgint noves solucions i processos de fabricació per satisfer les noves demandes emergents dels productes actuals. La tendència de la miniaturització obliga el procés de placa d'unió dura suau a trencar constantment els límits del procés. NCAB sempre fomenta l'exploració de la innovació i les tecnologies d'avantguarda-en el disseny de PCB, sempre que compleixi els requisits de l'aplicació i totes les parts interessades siguin conscients dels possibles riscos.
Algunes fàbriques de PCB poden donar suport a la producció de plaques de circuits impresos flexibles rígids amb àrees de transició petites, però encara es recomana dur-hi estrictes inspeccions de qualitat. Al mateix temps, cal prestar atenció a:
Eviteu col·locar característiques funcionals clau a les zones de transició
Comunicar-se amb els proveïdors per entendre les seves capacitats de fabricació i els rangs de risc acceptables
Equilibri la innovació i la fiabilitat segons els requisits de l'aplicació, assegurant que el disseny sigui avantguardista i pràctic-
Pràctica d'enginyeria de disseny de zones de transició de plaques de circuits impresos flexibles rígids
1. Avaluació i comunicació de riscos durant la fase de disseny
Col·laboració primerenca amb proveïdors: s'ha d'establir una comunicació amb l'equip d'enginyeria del proveïdor durant les primeres etapes del disseny. Les especificacions de les àrees de transició (com ara l'amplada, la selecció del material) poden variar en funció de les capacitats de fabricació del fabricant, i alguns proveïdors poden admetre àrees de transició més petites (com ara 3 mm per sota de l'estàndard IPC 6013), però això requereix acords clars de compartició de riscos.
Simulació i anàlisi de tensions: introduir eines FEA (Anàlisi d'Elements Fins) en el disseny per simular la distribució de tensions a la zona de transició sota flexió mecànica i cicles tèrmics, que poden ajudar a identificar possibles punts febles, especialment en aplicacions de flexió dinàmica. Per exemple, la direcció de disposició del cablejat a la zona de transició ha d'evitar ser perpendicular a l'eix de flexió tant com sigui possible per evitar el risc de fractura.
2. Selecció de materials i optimització de zones de transició
Equilibrar les característiques del PP de baix flux/sense flux: en projectes crítics, es recomana discutir amb els proveïdors si es pot adoptar una solució de material mixt, com ara l'ús d'adhesius específics a les zones de transició per equilibrar el control del flux de resina i la força d'unió entre capes.
Tractament del límit entre la pel·lícula de cobertura i l'àrea del tauler dur: estendre la pel·lícula de cobertura (Coverlay) a l'àrea de transició pot causar problemes de delaminació. En casos pràctics, pot haver-hi situacions en què l'àrea de la placa de circuit imprès flexible es desprengui a causa d'un disseny inadequat de la pel·lícula de coberta. Es recomana garantir una distància de seguretat d'almenys 0,5 mm entre la vora de la pel·lícula de coberta i el límit de l'àrea del tauler dur durant el disseny i confirmar la precisió de mecanitzat del proveïdor abans de la fabricació.
3. Punts clau del control de qualitat durant el procés de fabricació
Criteris acceptables per als defectes de la zona de transició: tot i que l'estàndard IPC-6013 permet un cert grau de defectes a la zona de transició (com ara buits laminats, desbordament de resina), es recomana que els clients sol·licitin informes detallats d'anàlisi de talls als proveïdors durant l'acceptació, especialment per a productes d'alta fiabilitat (com ara aplicacions mèdiques o d'aviació), que poden ajudar a identificar possibles errors de risc a llarg termini.
Control de precisió del procés de fresat: quan es fresa l'àrea del tauler tou, la precisió de mecanitzat afecta directament el problema de la protuberància dielèctrica o la vora afilada de la resina a la zona de transició. A la nostra pràctica, ens hem trobat amb el problema dels danys a la zona del tauler tou causat per la desviació del fresat, que finalment es va resoldre ajustant els paràmetres de fresat (com la velocitat i la velocitat d'alimentació) amb el proveïdor. Es recomana dur a terme una producció de prova a petita-escala en les primeres etapes de fabricació per verificar l'estabilitat del procés.
4. Coincidència d'escenaris d'aplicació amb el disseny de zones de transició
Distinció entre la flexió d'una-aplicació i la flexió dinàmica: a la pràctica, hem descobert que molts clients no distingeixen clarament entre aquests dos escenaris d'aplicació, donant lloc a dissenys massa conservadors o agressius. Per exemple, la-àrea de plegat d'una sola vegada pot acceptar un desbordament de resina adequadament, mentre que la flexió dinàmica requereix un control estricte de les vores afilades de l'àrea de transició.
Reptes sota la tendència de la miniaturització: amb la creixent demanda de plaques de circuits impresos flexibles rígids a causa de la miniaturització del dispositiu (com ara dispositius portàtils, audiòfons), l'espai de disseny de les zones de transició es comprimeix encara més. Es recomana que els clients prioritzin l'optimització de la pila, com ara reduir el gruix de l'àrea del tauler dur o ajustar la posició del tauler flexible, per alliberar més espai de la zona de transició, alhora que verifiquen el disseny mitjançant proves de fiabilitat (com ara proves de cicle de flexió).
5. Modes de fallada comuns en zones de transició
Per exemple, trencament de traces de coure, delaminació entre capes o disminució de la rigidesa dielèctrica. Aquests problemes sovint estan relacionats amb una consideració insuficient dels factors ambientals (com ara el cicle de temperatura i humitat) durant la fase de disseny. Es recomana que els clients realitzin una prova d'envelliment accelerat en la fase posterior del desenvolupament del producte per simular l'estrès en condicions d'ús reals.
Col·laboració en bucle tancat des del disseny fins a la fabricació
El maneig de zones de transició en plaques de circuits impresos flexibles rígids implica la col·laboració entre els escenaris de disseny, fabricació i aplicació. Sempre recomanem:
Disseny avançat: considereu completament les tensions mecàniques i tèrmiques a la zona de transició durant la fase de disseny i utilitzeu eines de simulació i comentaris dels proveïdors per optimitzar la solució.
Control de fabricació: treballeu estretament amb els proveïdors per assegurar-vos que els processos de fabricació (com ara el fresat i la laminació) compleixin les expectatives de disseny i realitzeu la verificació de la qualitat als nodes crítics.
Adaptació a l'escenari de l'aplicació: ajusteu les estratègies de disseny en funció dels requisits de l'aplicació del producte (una -flexió o una flexió dinàmica) per garantir un equilibri entre rendiment i fiabilitat.
Si teniu algun requisit relacionat amb plaques de circuits impresos flexibles rígids, no dubteu a contactar amb nosaltres i us proporcionarem assistència tècnica.
Plaques de circuits impresos Flex Rigid Placa impresa Flex fr4 PCB