Jäigad painduvad trükkplaadidpakkuda ainulaadseid lahendusi tänapäevastele elektroonikaseadmetele nende mitmekesise kuju ja suurusega.
Mõned jäigad painduvad trükkplaadid (näiteks kuuldeaparaatides kasutatavad trükkplaadid) on nende väiksuse tõttu äärmiselt keerulised. Kuid olenemata suurusest mõjutab painduva plaadi ja kõvaplaadi vahelise üleminekutsooni kujundus hilisema valmistamise ja kasutamise usaldusväärsust. Üleminekutsoon on allutatud mehaanilistele ja termilistele pingetele, mis tulenevad nii tootmis- kui ka montaažiprotsessidest, aga ka erinevatest igapäevaelus kasutatavatest stsenaariumidest. Seetõttu tuleb projekteerimisel täielikult teadvustada võimalikke riske, mida halb projekteerimine toob.
Vastavalt standardile IPC-6013 on jäiga painduva trükkplaadi üleminekuala määratletud kui 3 mm laiune ala, mille keskpunkt on kõvaplaadi servateljel (vt joonis 1).
(Joonis 1: jäiga painduva trükkplaadi ühendusplaadi üleminekutsoon (Allikas: NCAB jäiga painduva trükkplaadi ühendusplaadi projekteerimisjuhised))
Unikaalsed väljakutsed tootmisprotsessis
Paindliku jäiga plaadi tootmisprotsess erineb tavapärase jäiga plaadi tootmisprotsessist. Pärast lamineerimise lõpetamist painduva plaadi piirkonnas läbivad kõik materjalid lõpliku lamineerimise, et liimida painduv plaat kõvaplaadi alaga. Enne teist pressimist asetatakse seibid virna, et vältida vaigu voolamist pehmesse plaadipiirkonda, ja seejärel eemaldatakse Felixi trükiplaadi piirkonnas olevad seibid freesimise teel.
Joonisel 1 on loetletud ka mõned üleminekutsoonis vastuvõetavad defektid, millel võib olla ebasoodne mõju painduva jäiga plaadi lõplikule jõudlusele, kui üleminekutsoonis kasutatakse funktsionaalseid funktsioone.
Siin on mõned levinumad vead ja nende mõju:
Krakkimine ja halo
Kiudplaadi ja painduva plaadi ristumiskohas tekivad materjali kihistumine, vaigu pragunemine või vaskfooliumi purunemine peamiselt paksu puitkiudplaadi ja õhukese paindeplaadi tõttu, mis pärast lamineerimist moodustavad astmelise struktuuri. Painde või termilise tsükli ajal koondub pinge üleminekujoone lähedale.
Lamineerimise tühimikud
Lamineeritud vahed üleminekutsoonis on vastuvõetavad. Flex jäigad plaadid koosnevad tavaliselt FR4 materjalist ja polüimiidist. Tavaliste jäikade plaatide prepreg kasutatakse vasekihtide voolamiseks ja sidumiseks, vältides samal ajal kihtidevahelisi lünki. Painduva jäiga plaadi FR4 prepreg-plaadil on "madala voolu" või "vooluta" omadused, mis takistavad vaigu voolamist painduva plaadi piirkonda, mistõttu võib üleminekualal olla lamineerimispilusid.
Vaigu ülevool (väljapressimine)
Kuigi trükkplaatide tehased kasutavad painduvate jäikade plaatide tootmiseks mittevoolavat PP-d, voolab liimmaterjali vaik siiski kõvaplaadi servast üle ja siseneb üleminekualasse. Ühekordse-paindliku installimise nõude puhul ei pruugi see olla probleem; Kuid Dynamic Flexi kasutamise tõttu võivad kõvastunud vaigu teravad servad painduvat plaati kahjustada.
Väljaulatuv jäik dielektriline materjal
Paindplaadi ala freesimisel võib lamineeritud tühimike või vaigu ülevoolu tõttu tekkida kõva plaadi dielektrilise kihi kerge väljaulatuvus. See defekt ei mõjuta jõudlust ja on standardi IPC-6013 kohaselt vastuvõetav.
Vase deformatsioon
Materjali ebastabiilsuse tõttu üleminekutsoonis võivad vase omadused deformeeruda ja neil võib isegi esineda pragusid või delaminatsiooni. Seda seetõttu, et vask võib takistada vaigu täitmist, mille tulemuseks on ebapiisav vaiku. Lisaks võib see mõjutada ka kihtidevahelise joonduse täpsust.
Kattekiht Väljaulatuv
Probleeme võib tekitada ka kattekile materjali paigutamine üleminekualasse. Kattekile disain ei sobi liimimiseksFR4materjalist ja kui see ulatub üleminekupiirkonda, võib see halva nakkuvuse tõttu põhjustada delaminatsiooni.
Funktsioonide kujundus üleminekutsoonis: riskid ja kaalutlused
Põhiküsimus on: kui kaugele võivad funktsionaalsed omadused ulatuda üleminekutsooni, ilma et see mõjutaks toote toimivust või põhjustaks liigset materjali pinget? Vastus on: seda on peaaegu võimatu pikendada. Nagu on näidatud joonisel 2, ei ole see kuigi väljakujunenud lähenemisviis, kuigi üleminekutsoonis ja isegi painduva plaadi piirkonnas on tehniliselt teostatav projekteerida ja valmistada. Seetõttu on tihe suhtlus oma PCB tarnijaga ülioluline. PCb tarnija tehniline meeskond peaks mõistma iga protsessi võimekuse piirväärtusi ja teavitama teid üleminekupiirkonnas saadaolevast ruumivahemikust, lähtudes tehase võimalustest ja spetsifikatsioonidest.
(Joonis 2: Advanced Manufacturing Capability (Allikas: NCAB rigid flex printed circuit Board Design Guidelines))
Joonisel 2 on vasakul loetletud soovitatavad väärtused madalaima riskiga. Parempoolses veerus "Täpsemalt" toodud spetsifikatsioonide kasutamisel tuleb olla eriti ettevaatlik, et kõik sidusrühmad mõistaksid täielikult võimalikke riske.
Miniaturiseerimise ja tootmisvõimaluste parandamise suundumus
Skeemitehnoloogia pideva ajakohastamise ja iteratsiooniga tekivad jätkuvalt uued lahendused ja tootmisprotsessid, mis vastavad tänapäevaste toodete pidevalt esilekerkivatele uutele nõudmistele. Miniaturiseerimise trend sunnib pehme kõva liimimisplaadi protsessi pidevalt protsessi piire ületama. NCAB julgustab alati uurima innovatsiooni ja tipptasemel tehnoloogiaid trükkplaatide kujundamisel-, eeldusel, et see vastab rakendusnõuetele ja kõik sidusrühmad on teadlikud võimalikest riskidest.
Mõned trükkplaatide tehased võivad toetada väikeste üleminekualadega jäikade painduvate trükkplaatide tootmist, kuid siiski on soovitatav neid rangelt kontrollida. Samal ajal tuleks tähelepanu pöörata:
Vältige peamiste funktsionaalsete funktsioonide paigutamist üleminekualadele
Suhelge tarnijatega, et mõista nende tootmisvõimalusi ja vastuvõetavaid riskivahemikke
Tasakaalustage innovatsioon ja töökindlus vastavalt rakenduse nõuetele, tagades, et disain on nii tipptasemel- kui ka praktiline
Jäiga painduva trükkplaadi üleminekutsooni projekteerimise inseneripraktika
1. Riskide hindamine ja teavitamine projekteerimisetapis
Varajane koostöö tarnijatega: Suhtlemine tarnija insenerimeeskonnaga tuleks luua projekteerimise varases staadiumis. Üleminekualade spetsifikatsioonid (nagu laius, materjalivalik) võivad olenevalt tootja tootmisvõimalustest erineda ning mõned tarnijad võivad toetada väiksemaid üleminekualasid (näiteks 3 mm alla IPC 6013 standardi), kuid selleks on vaja selgeid riskijagamislepinguid.
Simulatsioon ja pingeanalüüs: kasutage disainis FEA (lõplike elementide analüüsi) tööriistu, et simuleerida pingejaotust üleminekutsoonis mehaanilise painutamise ja termilise tsükli korral, mis võib aidata tuvastada potentsiaalseid nõrku kohti, eriti dünaamilistes painderakendustes. Näiteks peaks juhtmestiku paigutuse suund üleminekualal vältima paindeteljega risti nii palju kui võimalik, et vältida murdumisohtu.
2. Materjali valik ja üleminekutsooni optimeerimine
Madala voolu/vooluta PP omaduste tasakaalustamine: kriitiliste projektide puhul on soovitatav arutada tarnijatega, kas on võimalik kasutada segatud materjali lahendust, näiteks kasutada üleminekualadel spetsiifilisi liime, et tasakaalustada vaigu voolu juhtimist ja kihtidevahelise sideme tugevust.
Kattekile ja kõvaplaadi ala vaheline piirdetöötlus: kattekile (kattekihi) pikendamine üleminekualani võib põhjustada kihistumise probleeme. Praktilistel juhtudel võib ette tulla olukordi, kus painduv trükkplaadi ala koorub maha kattekile ebaõige disaini tõttu. Soovitatav on projekteerimisel tagada kattekile serva ja kõvaplaadi ala piiri vahele vähemalt 0,5 mm ohutu kaugus ning enne valmistamist kinnitada tarnija töötluse täpsus.
3. Kvaliteedikontrolli põhipunktid tootmisprotsessi ajal
Üleminekutsooni defektide vastuvõetavad kriteeriumid: kuigi standard IPC{1}}6013 lubab üleminekutsoonis teatud defektide esinemist (nt lamineeritud tühimikud, vaigu ülevool), on soovitatav, et kliendid küsiksid vastuvõtmise ajal tarnijatelt üksikasjalikke viiluanalüüsi aruandeid, eriti suure töökindlusega toodete puhul (nt meditsiini- või lennundusrakendused), mis võivad aidata tuvastada võimalikke pikaajalisi rikkeriske.
Freesimisprotsessi täpne juhtimine: pehme plaadi ala freesimisel mõjutab töötlemise täpsus otseselt dielektrilise eendi või vaigu terava serva probleemi üleminekupiirkonnas. Oleme oma praktikas kokku puutunud freesimishälbest põhjustatud pehme plaadi ala kahjustuse probleemiga, mis lõpuks lahendati freesimisparameetrite (nagu kiirus ja ettenihke) kohandamisega tarnijaga. Protsessi stabiilsuse kontrollimiseks on soovitatav viia läbi väikesemahuline-proovtootmine tootmise varases staadiumis.
4. Rakenduste stsenaariumide sobitamine üleminekutsooni kujundusega
Ühekordse-painutamise ja dünaamilise painutamise eristamine: praktikas oleme avastanud, et paljud kliendid ei tee neil kahel rakendusestsenaariumil selgelt vahet, mille tulemuseks on liiga konservatiivne või agressiivne kujundus. Näiteks ühekordse -painutusala suudab vaigu ülevoolu korralikult vastu võtta, samas kui dünaamiline painutamine nõuab üleminekuala teravate servade ranget kontrolli.
Miniaturiseerimise suundumusega seotud väljakutsed: Kuna nõudlus jäikade painduvate trükkplaatide järele seadmete miniaturiseerimise tõttu (nagu kantavad seadmed, kuuldeaparaadid) kasvab, on üleminekualade disainiruum veelgi tihendatud. Soovitatav on, et kliendid eelistaksid virna optimeerimist, nagu kõvaplaadi ala paksuse vähendamine või painduva plaadi asukoha reguleerimine, et vabastada rohkem üleminekuala ruumi, kontrollides samal ajal disaini usaldusväärsuse testimise (nt painutustsükli testimise) abil.
5. Levinud rikkerežiimid üleminekutsoonides
Näiteks vasejälgede purunemine, kihtidevaheline delaminatsioon või dielektrilise tugevuse vähenemine. Need probleemid on sageli seotud keskkonnategurite ebapiisava arvessevõtmisega (nagu temperatuur ja niiskus) projekteerimisetapis. Soovitatav on, et kliendid viiksid tootearenduse hilisemas etapis läbi kiirendatud vananemise testi, et simuleerida stressi tegelikes kasutustingimustes.
Suletud ahelaga koostöö projekteerimisest tootmiseni
Jäikade painduvate trükkplaatide üleminekualade käsitlemine hõlmab koostööd projekteerimise, tootmise ja rakenduse stsenaariumide vahel. Soovitame alati:
Tulevikku vaatav disain: projekteerimisetapis võtke täielikult arvesse üleminekutsooni mehaanilisi ja termilisi pingeid ning kasutage lahenduse optimeerimiseks simulatsioonitööriistu ja tarnija tagasisidet.
Tootmiskontroll: tehke tihedat koostööd tarnijatega tagamaks, et tootmisprotsessid (nt freesimine ja lamineerimine) vastaksid projekteerimise ootustele, ning viige läbi kvaliteedikontrolli kriitilistes sõlmedes.
Rakenduse stsenaariumi kohandamine: jõudluse ja töökindluse vahelise tasakaalu tagamiseks kohandage disainistrateegiaid toote rakendusnõuete alusel (ühekordne painutamine- või dünaamiline painutamine).
Kui teil on jäikade painduvate trükkplaatidega seotud nõudeid, võtke meiega julgelt ühendust ja me pakume teile tehnilist tuge.
Rigid Flex trükkplaadid flex printed board fr4 pcb