Trda flex tiskana vezjanudijo edinstvene rešitve za sodobne elektronske naprave s svojimi različnimi oblikami in velikostmi.
Nekatera toga fleksibilna tiskana vezja (kot so tiskana vezja, ki se uporabljajo v napravah za slušne aparate) so izjemno zahtevna za izdelavo zaradi njihove majhnosti. Ne glede na velikost pa zasnova prehodnega območja med flex ploščo in trdo ploščo vpliva na zanesljivost kasnejše izdelave in uporabe. Prehodno območje je izpostavljeno mehanskim in toplotnim obremenitvam, ki izhajajo tako iz proizvodnih in montažnih procesov kot tudi različnih scenarijev uporabe v vsakdanjem življenju. Zato se je treba pri načrtovanju popolnoma zavedati morebitnih tveganj, ki jih prinaša slabo načrtovanje.
V skladu s standardom IPC-6013 je prehodno območje togega fleksibilnega tiskanega vezja opredeljeno kot območje s širino 3 mm s središčem na osi roba trde plošče (glej sliko 1).
(Slika 1: Prehodna cona spojne plošče s togim upogljivim tiskanim vezjem (Vir: NCAB Smernice za oblikovanje spojne plošče s togim upogljivim tiskanim vezjem))
Edinstveni izzivi v procesu izdelave
Proizvodni proces fleksibilne toge plošče se razlikuje od postopka običajne toge plošče. Ko je laminacija končana na območju flex boarda, bodo vsi materiali podvrženi končni laminaciji, da se flex board poveže z območjem trde plošče. Pred drugim stiskanjem bodo podložke nameščene v sklad, da preprečijo stekanje smole v območje mehke plošče, nato pa bodo podložke v območju tiskane plošče Felix odstranjene s postopkom rezkanja.
Na sliki 1 so navedene tudi nekatere sprejemljive napake znotraj prehodnega območja, ki imajo lahko škodljive učinke na končno zmogljivost upogljive toge plošče, če so znotraj prehodnega območja nameščene kakršne koli funkcionalne lastnosti.
Tukaj je nekaj pogostih napak in njihovih učinkov:
Pokanje in Halo
Na stičišču lesonita in fleks plošče pride do razslojevanja materiala, razpokanja smole ali loma bakrene folije predvsem zaradi debelega lesonita in tanke fleks plošče, ki po kaširanju tvorita stopničasto strukturo. Med upogibanjem ali toplotnim ciklom je napetost koncentrirana blizu prehodne črte.
Laminacijske praznine
Laminirane reže znotraj prehodnega območja so sprejemljive. Toge plošče Flex so običajno sestavljene iz materiala FR4 in poliimida. Prepreg navadnih togih plošč se uporablja za tečenje in lepljenje bakrenih plasti, hkrati pa preprečuje vrzeli med plastmi. Prepreg FR4 za fleksibilno togo ploščo ima značilnosti "nizkega pretoka" ali "brez pretoka", ki preprečujejo, da bi smola pritekla v območje fleksibilne plošče, zato lahko pride do laminacijskih vrzeli v prehodnem območju.
Preliv smole (Squeezeout)
Čeprav tovarne tiskanih vezij uporabljajo netekoč PP za izdelavo upogljivih togih plošč, se včasih smola lepilnega materiala še vedno preliva z roba trde plošče in vstopi v prehodno območje. Za zahtevo po-enkratni Flex to Install to morda ne bo težava; Vendar pa lahko zaradi uporabe Dynamic Flex ostri robovi utrjene smole poškodujejo ploščo flex.
Štrleči tog dielektrični material
Pri rezkanju območja fleksibilne plošče lahko pride do rahle štrline dielektrične plasti trde plošče zaradi laminiranih praznin ali prelivanja smole. Ta napaka ne vpliva na zmogljivost in je sprejemljiva v skladu s standardom IPC-6013.
Deformacija bakra
Zaradi nestabilnosti materiala v prehodnem območju so bakrene lastnosti nagnjene k deformacijam in lahko celo kažejo razpoke ali delaminacijo. To je zato, ker lahko baker ovira polnjenje smole, kar povzroči premalo smole. Poleg tega lahko vpliva tudi na natančnost poravnave vmesnega sloja.
Prevleka, ki štrli
Težave lahko povzroči tudi namestitev pokrivne folije v prehodno območje. Zasnova pokrivne folije ni primerna za lepljenjeFR4materiala, in če sega do prehodnega območja, lahko povzroči razslojevanje zaradi slabega lepljenja.
Oblikovanje značilnosti v prehodnem območju: tveganja in premisleki
Ključno vprašanje je: kako daleč se lahko funkcionalne lastnosti razširijo na prehodno območje, ne da bi vplivale na zmogljivost izdelka ali povzročile pretirano obremenitev materiala? Odgovor je: podaljšati ga je skoraj nemogoče. Kot je prikazano na sliki 2, čeprav je tehnično izvedljivo zasnovati in izdelati elemente v prehodnem območju in celo na območju upogljive plošče, to ni zrel pristop. Zato je tesna komunikacija z vašim dobaviteljem PCB ključnega pomena. Tehnična ekipa dobavitelja PCB bi morala razumeti mejne vrednosti vsake zmogljivosti procesa in vas bo obvestila o obsegu razpoložljivega prostora v prehodnem območju na podlagi zmogljivosti in specifikacij tovarne.
(Slika 2: Napredne proizvodne zmogljivosti (Vir: Smernice za načrtovanje plošč tiskanega vezja NCAB rigid flex))
Na sliki 2 imajo priporočene vrednosti, navedene na levi, najmanjše tveganje. Če uporabljate specifikacije v stolpcu »Napredno« na desni, morate biti še posebej previdni, da zagotovite, da vse zainteresirane strani popolnoma razumejo možna tveganja.
Trend k miniaturizaciji in izboljšanju proizvodnih zmogljivosti
Z nenehnim posodabljanjem in ponavljanjem tehnologije vezij se še naprej pojavljajo nove rešitve in proizvodni procesi, ki izpolnjujejo nenehno nastajajoče nove zahteve današnjih izdelkov. Trend miniaturizacije sili postopek mehkega trdega lepljenja plošč v nenehno prebijanje meja postopka. NCAB vedno spodbuja raziskovanje inovacij in vrhunskih-tehnologij pri oblikovanju tiskanih vezij, pod pogojem, da izpolnjuje zahteve aplikacij in da se vse zainteresirane strani zavedajo možnih tveganj.
Nekatere tovarne tiskanih vezij lahko podpirajo proizvodnjo togih flex tiskanih vezij z majhnimi prehodnimi območji, vendar je vseeno priporočljivo, da na njih izvajate stroge inšpekcije kakovosti. Hkrati je treba posvetiti pozornost:
Izogibajte se postavljanju ključnih funkcionalnih elementov na prehodna območja
Komunicirajte z dobavitelji, da boste razumeli njihove proizvodne zmogljivosti in sprejemljive razpone tveganja
Uravnotežite inovativnost in zanesljivost v skladu z zahtevami aplikacije ter zagotovite, da je dizajn vrhunski-in praktičen
Inženirska praksa zasnove prehodne cone plošče s tiskanim vezjem Rigid Flex
1. Ocena tveganja in komunikacija v fazi načrtovanja
Zgodnje sodelovanje z dobavitelji: komunikacijo z dobaviteljevo inženirsko ekipo je treba vzpostaviti v zgodnjih fazah načrtovanja. Specifikacije prehodnih območij (kot je širina, izbira materiala) se lahko razlikujejo glede na proizvajalčeve proizvodne zmogljivosti in nekateri dobavitelji lahko podpirajo manjša prehodna območja (na primer 3 mm pod standardom IPC 6013), vendar to zahteva jasne dogovore o delitvi tveganja.
Simulacija in analiza napetosti: v načrtovanje uvedite orodja FEA (analiza končnih elementov) za simulacijo porazdelitve napetosti v prehodnem območju pri mehanskem upogibanju in termičnem ciklu, kar lahko pomaga prepoznati potencialne šibke točke, zlasti pri aplikacijah dinamičnega upogibanja. Na primer, smer postavitve ožičenja v prehodnem območju ne sme biti čim bolj pravokotna na upogibno os, da se izognete nevarnosti zloma.
2. Izbira materiala in optimizacija prehodne cone
Uravnoteženje značilnosti nizkega pretoka/brez pretoka PP: Pri kritičnih projektih je priporočljivo, da se z dobavitelji pogovorite o tem, ali je mogoče sprejeti rešitev mešanega materiala, kot je uporaba posebnih lepil na prehodnih območjih za uravnoteženje nadzora pretoka smole in trdnosti vmesnega lepljenja.
Mejna obdelava med pokrivno folijo in območjem trde plošče: Podaljšanje pokrivne folije (prevleke) na prehodno območje lahko povzroči težave z razslojevanjem. V praktičnih primerih lahko pride do situacij, ko se območje upogljivega tiskanega vezja odlušči zaradi nepravilne zasnove prekrivne folije. Priporočljivo je, da med načrtovanjem zagotovite varno razdaljo vsaj 0,5 mm med robom pokrivne folije in mejo območja trde plošče ter pred izdelavo potrdite dobaviteljevo natančnost obdelave.
3. Ključne točke nadzora kakovosti med proizvodnim procesom
Sprejemljiva merila za napake v prehodnem območju: Čeprav standard IPC-6013 dovoljuje določeno stopnjo napak v prehodnem območju (kot so laminirane praznine, prelivanje smole), je priporočljivo, da stranke med prevzemom od dobaviteljev zahtevajo podrobna poročila o analizi rezin, zlasti pri izdelkih z visoko zanesljivostjo (kot so medicinske ali letalske aplikacije), ki lahko pomagajo prepoznati morebitna dolgoročna tveganja okvare.
Natančen nadzor postopka rezkanja: Pri rezkanju območja mehke plošče natančnost obdelave neposredno vpliva na dielektrično izboklino ali težavo z ostrim robom smole v prehodnem območju. V naši praksi smo se srečali s problemom poškodb mehke površine plošče zaradi odstopanja pri rezkanju, ki smo ga na koncu rešili s prilagoditvijo parametrov rezkanja (kot je hitrost in pomik) z dobaviteljem. Priporočljivo je, da v zgodnjih fazah izdelave izvedete poskusno proizvodnjo v majhnem- obsegu, da preverite stabilnost postopka.
4. Ujemanje scenarijev uporabe z zasnovo prehodnega območja
Razlikovanje med-kratnim upogibanjem in dinamičnim upogibanjem: v praksi smo ugotovili, da veliko strank ne razlikuje jasno med tema dvema scenarijema uporabe, kar ima za posledico preveč konzervativne ali agresivne dizajne. Enkratno{2}}območje upogibanja lahko na primer ustrezno sprejme prelivanje smole, medtem ko dinamično upogibanje zahteva strog nadzor vseh ostrih robov v prehodnem območju.
Izzivi v okviru trenda miniaturizacije: Z naraščajočim povpraševanjem po togih flex tiskanih vezjih zaradi miniaturizacije naprav (kot so nosljive naprave, slušni aparati) je prostor zasnove prehodnih območij dodatno stisnjen. Priporočljivo je, da stranke dajo prednost optimizaciji skladov, kot je zmanjšanje debeline območja trde plošče ali prilagoditev položaja upogljive plošče, da sprostijo več prostora na prehodnem območju, hkrati pa preverijo zasnovo s testiranjem zanesljivosti (kot je testiranje cikla upogibanja).
5. Pogosti načini odpovedi v prehodnih conah
Na primer, prelom bakrene sledi, razslojevanje vmesnega sloja ali zmanjšana dielektrična trdnost. Te težave so pogosto povezane z nezadostnim upoštevanjem okoljskih dejavnikov (kot sta nihanje temperature in vlažnosti) v fazi načrtovanja. Priporočljivo je, da kupci izvedejo test pospešenega staranja v kasnejši fazi razvoja izdelka, da simulirajo stres v dejanskih pogojih uporabe.
Sodelovanje v zaprtem krogu od načrtovanja do proizvodnje
Ravnanje s prehodnimi območji v togih flex tiskanih vezjih vključuje sodelovanje med načrtovanjem, proizvodnjo in scenariji uporabe. Vedno priporočamo:
V prihodnost usmerjeno načrtovanje: med fazo načrtovanja v celoti upoštevajte mehanske in toplotne obremenitve v prehodnem območju ter uporabite simulacijska orodja in povratne informacije dobaviteljev za optimizacijo rešitve.
Nadzor proizvodnje: tesno sodelujte z dobavitelji, da zagotovite, da proizvodni procesi (kot sta rezkanje in laminacija) izpolnjujejo pričakovanja glede načrtovanja, in izvajajte preverjanje kakovosti na kritičnih vozliščih.
Prilagoditev scenarija uporabe: Prilagodite načrtovalske strategije glede na zahteve glede uporabe izdelka (en{0}}kratno upogibanje ali dinamično upogibanje), da zagotovite ravnovesje med zmogljivostjo in zanesljivostjo.
Če imate kakršne koli zahteve v zvezi s trdimi flex tiskanimi vezji, vas prosimo, da nas kontaktirate in zagotovili vam bomo tehnično podporo.
Toge plošče s tiskanim vezjem Flex Flex tiskana plošča fr4 PCB