Jäykät flex-painetut piirilevyttarjoavat ainutlaatuisia ratkaisuja nykyaikaisiin elektroniikkalaitteisiin niiden monimuotoisina ja -kokoisina.
Jotkut jäykät flex-painetut piirilevyt (kuten kuulokojeissa käytettävät piirilevyt) ovat erittäin haastavia valmistaa pienen kokonsa vuoksi. Kuitenkin koosta riippumatta flex Boardin ja kovalevyn välisen siirtymävyöhykkeen suunnittelu vaikuttaa myöhemmän valmistuksen ja käytön luotettavuuteen. Siirtymäalue altistuu mekaanisille ja lämpörasituksille, jotka johtuvat sekä valmistus- että kokoonpanoprosesseista sekä erilaisista jokapäiväisen elämän käyttöskenaarioista. Siksi suunnittelussa on oltava täysin tietoinen huonon suunnittelun aiheuttamista mahdollisista riskeistä.
Standardin IPC-6013 mukaan jäykän taipuisan painetun piirilevyn siirtymävyöhyke on määritelty alueeksi, jonka leveys on 3 mm ja joka on keskitetty kovalevyn reuna-akseliin (katso kuva 1).
(Kuva 1: Joustavan painetun piirilevyn nivellevyn siirtymäalue (Lähde: NCAB:n jäykän joustavan painetun piirilevyn liitoslevyn suunnitteluohjeet))
Ainutlaatuisia haasteita valmistusprosessissa
Flex-jäykän levyn valmistusprosessi eroaa perinteisen jäykän levyn tuotantoprosessista. Kun laminointi on valmis flex-levyalueella, kaikki materiaalit laminoidaan lopullisesti flex-levyn kiinnittämiseksi kovalevyalueeseen. Ennen toista puristusta pinoon asetetaan välilevyt estämään hartsin valuminen pehmeälle levyalueelle, minkä jälkeen Felix-painolevyalueen välilevyt poistetaan jauhamalla.
Kuvassa 1 luetellaan myös joitain hyväksyttäviä vikoja siirtymävyöhykkeellä, joilla voi olla haitallisia vaikutuksia taipuisan jäykän levyn lopulliseen suorituskykyyn, jos siirtymävyöhykkeellä käytetään toiminnallisia piirteitä.
Tässä on joitain yleisiä vikoja ja niiden vaikutuksia:
Cracking ja Halo
Kovalevyn ja flex-levyn risteyksessä tapahtuu materiaalin delaminaatiota, hartsin halkeilua tai kuparikalvon murtumista pääasiassa paksun kovalevyn ja ohuen flex-levyn vuoksi, jotka muodostavat laminoinnin jälkeen porrastetun rakenteen. Taivutuksen tai lämpösyklin aikana jännitys keskittyy lähelle siirtymäviivaa.
Laminointityhjät
Laminoidut raot siirtymävyöhykkeen sisällä ovat hyväksyttäviä. Flex-jäykät levyt koostuvat yleensä FR4-materiaalista ja polyimidistä. Tavallisten jäykkien levyjen prepregiä käytetään kuparikerrosten virtaamiseen ja sitomiseen samalla kun estetään kerrosten välisiä rakoja. Flex-jäykän levyn FR4-prepregillä on "low flow" tai "ei flow" -ominaisuudet, jotka estävät hartsia virtaamasta flex-levyn alueelle, joten siirtymäalueella voi olla laminointirakoja.
Hartsin ylivuoto (puristaminen)
Vaikka piirilevytehtaat käyttävät juoksevaa PP:tä joustavien jäykkien levyjen valmistukseen, joskus liimamateriaalin hartsi valuu silti yli kovalevyn reunasta ja menee siirtymäalueelle. Kertaluonteisen -flex to Install vaatimuksen vuoksi tämä ei ehkä ole ongelma. Dynamic Flexin käytön vuoksi kovettuneen hartsin terävät reunat voivat kuitenkin vahingoittaa flex-levyä.
Ulkoneva jäykkä dielektrinen materiaali
Joustolevyn aluetta jyrsinnässä voi esiintyä kovalevyn dielektrisen kerroksen lievää ulkonemaa laminoitujen tyhjien tilojen tai hartsin ylivuodon vuoksi. Tämä vika ei vaikuta suorituskykyyn ja on hyväksyttävä IPC-6013-standardin mukaan.
Kuparin muodonmuutos
Siirtymävyöhykkeen materiaalin epävakauden vuoksi kupariominaisuudet ovat alttiita muodonmuutokselle ja niissä voi jopa esiintyä halkeamia tai delaminaatiota. Tämä johtuu siitä, että kupari voi estää hartsin täyttöä, mikä johtaa hartsin riittämättömyyteen. Lisäksi kerrosten välisen kohdistuksen tarkkuuteen voi myös vaikuttaa.
Päällinen ulkoneva
Peitekalvomateriaalin sijoittaminen siirtymäalueelle voi myös aiheuttaa ongelmia. Suojakalvon muotoilu ei sovellu liimaukseenFR4materiaalia, ja jos se ulottuu siirtymäalueelle, se voi aiheuttaa delaminaatiota huonon sidoskyvyn vuoksi.
Ominaisuuden suunnittelu siirtymävyöhykkeellä: riskit ja näkökohdat
Keskeinen kysymys on: kuinka pitkälle toiminnalliset ominaisuudet voivat ulottua siirtymäalueelle vaikuttamatta tuotteen suorituskykyyn tai aiheuttamatta liiallista materiaalirasitusta? Vastaus on: sitä on lähes mahdotonta laajentaa. Kuten kuvasta 2 näkyy, vaikka on teknisesti mahdollista suunnitella ja valmistaa ominaisuuksia siirtymävyöhykkeelle ja jopa flex board -alueelle, tämä ei ole kypsä lähestymistapa. Siksi läheinen yhteydenpito piirilevyn toimittajaan on ratkaisevan tärkeää. Piirilevytoimittajan teknisen tiimin tulee ymmärtää kunkin prosessikapasiteetin raja-arvot, ja he tiedottavat siirtymäalueella käytettävissä olevasta tilasta tehtaan ominaisuuksien ja spesifikaatioiden perusteella.
(Kuva 2: Advanced Manufacturing Capability (Lähde: NCAB rigid flex printed circuit Board Design Guidelines))
Kuvassa 2 vasemmalla listatuilla suositusarvoilla on pienin riski. Jos käytät oikeanpuoleisen "Lisäasetukset" -sarakkeen eritelmiä, on oltava erityisen varovainen sen varmistamiseksi, että kaikki sidosryhmät ymmärtävät täysin mahdolliset riskit.
Suuntaus kohti miniatyrisointia ja valmistuskyvyn parantamista
Piiriteknologian jatkuvan päivityksen ja iteroinnin myötä uusia ratkaisuja ja valmistusprosesseja syntyy jatkuvasti vastaamaan nykypäivän tuotteiden jatkuvasti nouseviin uusiin vaatimuksiin. Miniatyrisointitrendi pakottaa pehmeän kovaliimauslevyprosessin jatkuvasti rikkomaan prosessin rajoja. NCAB kannustaa aina tutkimaan innovaatioita ja huipputeknologioita piirilevyjen suunnittelussa, kunhan se täyttää sovellusvaatimukset ja kaikki sidosryhmät ovat tietoisia mahdollisista riskeistä.
Jotkut piirilevytehtaat voivat tukea jäykkien joustavien piirilevyjen tuotantoa pienillä siirtymäalueilla, mutta on silti suositeltavaa, että teet niille tiukat laatutarkastukset. Samalla tulee kiinnittää huomiota:
Vältä sijoittamasta keskeisiä toiminnallisia ominaisuuksia siirtymäalueille
Kommunikoi toimittajien kanssa ymmärtääksesi heidän valmistuskykynsä ja hyväksyttävät riskialueet
Tasapainota innovaatiot ja luotettavuus sovellusvaatimusten mukaisesti ja varmista, että suunnittelu on sekä huippuluokan-että käytännöllistä
Jäykän Flex-painetun piirilevyn siirtymävyöhykkeen suunnittelun käytäntö
1. Riskien arviointi ja viestintä suunnitteluvaiheessa
Varhainen yhteistyö tavarantoimittajien kanssa: Kommunikointi toimittajan suunnittelutiimin kanssa tulee aloittaa suunnittelun alkuvaiheessa. Siirtymäalueiden tekniset tiedot (kuten leveys, materiaalivalinta) voivat vaihdella valmistajan valmistuskyvyn mukaan, ja jotkut toimittajat voivat tukea pienempiä siirtymäalueita (kuten 3 mm IPC 6013 -standardin alapuolella), mutta tämä edellyttää selkeitä riskinjakosopimuksia.
Simulointi ja jännitysanalyysi: Ota FEA (finite Element Analysis) -työkalut käyttöön suunnittelussa jännitysjakauman simuloimiseksi siirtymävyöhykkeellä mekaanisen taivutuksen ja lämpösyklin aikana, mikä voi auttaa tunnistamaan mahdollisia heikkoja kohtia, erityisesti dynaamisissa taivutussovelluksissa. Esimerkiksi johtojen sijoittelusuunnan siirtymäalueella tulisi välttää mahdollisimman paljon kohtisuoraa taivutusakseliin nähden murtumisvaaran välttämiseksi.
2. Materiaalin valinta ja siirtymäalueen optimointi
Matalavirtauksen/ei virtauksen PP:n ominaisuuksien tasapainottaminen: Kriittisissä projekteissa suositellaan keskustelemaan toimittajien kanssa, voidaanko käyttää sekamateriaaliratkaisua, kuten käyttämällä erityisiä liimoja siirtymäalueilla hartsin virtauksen ohjauksen ja kerrosten välisen sidoslujuuden tasapainottamiseksi.
Päällyskalvon ja kovalevyalueen välinen rajakäsittely: Peitekalvon (Coverlay) jatkaminen siirtymäalueelle voi aiheuttaa delaminaatioongelmia. Käytännössä voi olla tilanteita, joissa taipuisa piirilevyalue irtoaa kansikalvon virheellisestä suunnittelusta johtuen. Suunnittelun aikana on suositeltavaa varmistaa vähintään 0,5 mm:n turvallinen etäisyys kansikalvon reunan ja kovalevyalueen rajan välille ja varmistaa toimittajan koneistustarkkuus ennen valmistusta.
3. Laadunvalvonnan avainkohdat valmistusprosessin aikana
Hyväksytyt kriteerit siirtymävyöhykkeille: Vaikka IPC{1}}6013-standardi sallii tietynasteiset viat siirtymävyöhykkeellä (kuten laminoidut aukot, hartsin ylivuoto), on suositeltavaa, että asiakkaat pyytävät toimittajilta yksityiskohtaisia viipaleanalyysiraportteja hyväksynnän aikana, erityisesti erittäin luotettaville tuotteille (kuten lääketieteen tai lentoliikenteen mahdolliset pitkäaikaiset vikariskit), jotka voivat auttaa tunnistamaan riskit.
Jyrsintäprosessin tarkkuusohjaus: Kun jyrsitään pehmeää levyaluetta, työstötarkkuus vaikuttaa suoraan dielektriseen ulkonemaan tai hartsin terävän reunan ongelmaan siirtymäalueella. Käytännössämme olemme kohdanneet jyrsintäpoikkeaman aiheuttaman pehmeän levyalueen vaurion, joka lopulta ratkesi säätämällä jyrsintäparametreja (kuten nopeutta ja syöttönopeutta) toimittajan kanssa. On suositeltavaa suorittaa pieni-koetuotanto valmistuksen alkuvaiheessa prosessin vakauden varmistamiseksi.
4. Sovellusskenaarioiden sovittaminen siirtymäalueen suunnitteluun
Kertataivutuksen ja dynaamisen taivutuksen erottaminen: Käytännössä olemme havainneet, että monet asiakkaat eivät erottele selvästi näitä kahta sovellusskenaariota, mikä johtaa liian konservatiivisiin tai aggressiivisiin suunnitelmiin. Esimerkiksi kerran -taivutettu alue voi hyväksyä hartsin ylivuodon asianmukaisesti, kun taas dynaaminen taivutus vaatii tiukkaa hallintaa mahdollisille teräville reunoille siirtymäalueella.
Pienennystrendin haasteet: Kovien joustavien painettujen piirilevyjen kysynnän kasvaessa laitteiden pienentämisen vuoksi (kuten puettavat laitteet, kuulolaitteet), siirtymäalueiden suunnittelutila tiivistyy entisestään. On suositeltavaa, että asiakkaat asettavat etusijalle pinon optimoinnin, kuten kovalevyalueen paksuuden pienentämisen tai joustavan levyn paikan säätämisen, jotta siirtymäalueelle jää enemmän tilaa, samalla kun ne varmistavat suunnittelun luotettavuustestauksella (kuten taivutussyklin testauksella).
5. Yleiset vikatilat siirtymäalueilla
Esimerkiksi kuparijäännösten rikkoutuminen, kerrosten välinen delaminaatio tai heikentynyt dielektrinen lujuus. Nämä ongelmat liittyvät usein ympäristötekijöiden (kuten lämpötilan ja kosteuden kierron) riittämättömään huomioimiseen suunnitteluvaiheessa. Suosittelemme, että asiakkaat suorittavat tuotekehityksen myöhemmässä vaiheessa Accelerated Aging Test -testin simuloidakseen stressiä todellisissa käyttöolosuhteissa.
Suljetun piirin yhteistyö suunnittelusta valmistukseen
Siirtymäalueiden käsittely jäykissä flex-painetuissa piirilevyissä edellyttää suunnittelun, valmistuksen ja sovellusskenaarioiden välistä yhteistyötä. Suosittelemme aina:
Tulevaisuuteen katsova suunnittelu: Ota täysin huomioon mekaaniset ja lämpöjännitykset siirtymävyöhykkeellä suunnitteluvaiheessa ja käytä simulointityökaluja ja toimittajien palautetta ratkaisun optimoimiseksi.
Valmistuksen valvonta: Tee tiivistä yhteistyötä toimittajien kanssa varmistaaksesi, että valmistusprosessit (kuten jyrsintä ja laminointi) vastaavat suunnittelun odotuksia, ja suorita laadunvarmistus kriittisissä solmuissa.
Sovellusskenaarion mukauttaminen: Säädä suunnittelustrategioita tuotteen sovellusvaatimusten perusteella (kerta taivutus tai dynaaminen taivutus) varmistaaksesi tasapainon suorituskyvyn ja luotettavuuden välillä.
Jos sinulla on vaatimuksia jäykistä flex-painetuista piirilevyistä, ota rohkeasti yhteyttä, niin tarjoamme sinulle teknistä tukea.
Jäykät Flex-piirilevyt flex-piirilevyt fr4 pcb