Твърди гъвкави печатни платкипредоставят уникални решения за съвременни електронни устройства с техните разнообразни форми и размери.
Някои твърди гъвкави печатни платки (като печатни платки, използвани в устройства за слухови апарати) са изключително трудни за производство поради малкия си размер. Въпреки това, независимо от размера, дизайнът на преходната зона между гъвкавата плоскост и твърдата плоскост влияе върху надеждността на последващото производство и употреба. Преходната зона е подложена на механични и термични натоварвания, които идват както от производствените, така и от процесите на сглобяване, както и от различни сценарии на употреба в ежедневието. Следователно, когато проектирате, е необходимо да сте напълно наясно с потенциалните рискове, свързани с лошия дизайн.
Съгласно стандарта IPC-6013, преходната зона на твърда гъвкава печатна платка се дефинира като зона с ширина 3 mm, центрирана върху оста на ръба на твърдата платка (вижте Фигура 1).
(Фигура 1: Преходна зона на плоча за свързване на твърда гъвкава печатна платка (Източник: Указания за проектиране на твърда гъвкава печатна платка на NCAB))
Уникални предизвикателства в производствения процес
Производственият процес на флекс твърда плоскост е различен от този на конвенционалната твърда плоскост. След завършване на ламинирането в областта на гъвкавата плоскост, всички материали ще бъдат подложени на окончателно ламиниране за свързване на гъвкавата плоскост към зоната на твърдата плоскост. Преди второто пресоване подложките ще бъдат поставени в стека, за да се предотврати изтичането на смола в зоната на меката плоскост, а след това подложките в областта на печатната плоскост Felix ще бъдат отстранени чрез процеса на смилане.
Фигура 1 също изброява някои приемливи дефекти в рамките на преходната зона, които могат да имат неблагоприятни ефекти върху крайната производителност на гъвкавата твърда дъска, ако някакви функционални характеристики са разположени в рамките на преходната зона.
Ето някои често срещани дефекти и техните въздействия:
Крекинг и Halo
На кръстопътя на твърда плоча и гъвкава плоча се получава разслояване на материала, напукване на смола или счупване на медно фолио главно поради дебелия твърд картон и тънката гъвкава плоскост, които образуват стъпаловидна структура след ламиниране. По време на огъване или термичен цикъл напрежението се концентрира близо до преходната линия.
Празнини при ламиниране
Ламинираните празнини в преходната зона са приемливи. Твърдите плоскости Flex обикновено се състоят от материал FR4 и полиимид. Предварителният импрегн на обикновените твърди плоскости се използва за изтичане и свързване на медни слоеве, като същевременно се предотвратяват междинни междини. Препрегът FR4 на гъвкавата твърда плоскост има характеристики на „нисък поток“ или „без поток“, които предотвратяват изтичането на смола в областта на гъвкавата плоскост, така че може да има пропуски за ламиниране в преходната зона.
Преливане на смола (Squeezeout)
Въпреки че фабриките за печатни платки използват нетечлив PP за производство на гъвкави твърди плоскости, понякога смолата на адхезивния материал все още прелива от ръба на твърдата плоскост и навлиза в преходната зона. За изискването за еднократна-инсталация на Flex това може да не е проблем; Въпреки това, поради прилагането на Dynamic Flex, острите ръбове на втвърдената смола могат да повредят гъвкавата плоскост.
Изпъкнал твърд диелектричен материал
При фрезоване на областта на гъвкавата плоскост може да възникне лека изпъкналост на диелектричния слой на твърдата плоскост поради ламинирани кухини или преливане на смола. Този дефект не влияе на производителността и е приемлив според стандарта IPC-6013.
Медна деформация
Поради нестабилността на материала в преходната зона, медните елементи са склонни към деформация и дори могат да покажат пукнатини или разслояване. Това е така, защото медта може да попречи на пълненето на смола, което води до недостатъчно количество смола. В допълнение, точността на подравняването на междинния слой също може да бъде засегната.
Изпъкнало покритие
Поставянето на покриващия филмов материал в преходната зона също може да причини проблеми. Дизайнът на покриващото фолио не е подходящ за залепванеFR4материал и ако се простира до преходната зона, може да причини разслояване поради лошо свързване.
Дизайн на характеристиките в преходната зона: рискове и съображения
Ключов въпрос е: доколко функционалните характеристики могат да се простират до преходната зона, без да повлияят на производителността на продукта или да причинят прекомерно напрежение на материала? Отговорът е: почти невъзможно е да се удължи. Както е показано на фигура 2, въпреки че е технически осъществимо да се проектират и произвеждат елементи в преходната зона и дори зоната на гъвкавата дъска, това не е зрял подход. Следователно тясната комуникация с вашия доставчик на печатни платки е от решаващо значение. Техническият екип на доставчика на печатни платки трябва да разбере граничните стойности на всяка технологична способност и те ще ви информират за наличното пространство в преходната зона въз основа на възможностите и спецификациите на фабриката.
(Фигура 2: Усъвършенствани производствени възможности (Източник: NCAB rigid flex printed circuit Board Design Guidelines))
На фигура 2 препоръчителните стойности, изброени вляво, имат най-нисък риск. Ако използвате спецификациите в колоната „Разширени“ вдясно, трябва да се обърне допълнително внимание, за да се гарантира, че всички заинтересовани страни разбират напълно потенциалните рискове.
Тенденцията към миниатюризация и подобряване на производствените възможности
С непрекъснатото обновяване и итерация на схемната технология продължават да се появяват нови решения и производствени процеси, за да отговорят на постоянно възникващите нови изисквания на днешните продукти. Тенденцията на миниатюризация принуждава процеса на меко твърдо залепване на плоскости постоянно да надхвърля границите на процеса. NCAB винаги насърчава проучването на иновациите и авангардни-технологии в дизайна на печатни платки, при условие че отговаря на изискванията за приложение и всички заинтересовани страни са наясно с потенциалните рискове.
Някои фабрики за печатни платки могат да поддържат производството на твърди гъвкави печатни платки с малки преходни зони, но все пак се препоръчва да извършвате стриктни проверки на качеството им. В същото време трябва да се обърне внимание на:
Избягвайте поставянето на ключови функционални характеристики в преходни зони
Комуникирайте с доставчиците, за да разберете техните производствени възможности и диапазоните на приемлив риск
Балансирайте иновациите и надеждността според изискванията на приложението, като гарантирате, че дизайнът е едновременно авангарден-и практичен
Инженерна практика на проектиране на преходна зона на твърда гъвкава печатна платка
1. Оценка на риска и комуникация по време на фазата на проектиране
Ранно сътрудничество с доставчици: Трябва да се установи комуникация с инженерния екип на доставчика по време на ранните етапи на проектиране. Спецификациите на преходните зони (като ширина, избор на материал) може да варират в зависимост от производствените възможности на производителя и някои доставчици може да поддържат по-малки преходни зони (като 3 mm под стандарта IPC 6013), но това изисква ясни споразумения за споделяне на риска.
Симулация и анализ на напрежението: Въведете FEA (Анализ на крайните елементи) инструменти в дизайна, за да симулирате разпределението на напрежението в преходната зона при механично огъване и термичен цикъл, което може да помогне за идентифициране на потенциални слаби точки, особено при приложения с динамично огъване. Например, посоката на разположение на окабеляването в преходната зона трябва да избягва да бъде перпендикулярна на оста на огъване, доколкото е възможно, за да се избегне рискът от счупване.
2. Избор на материал и оптимизиране на преходната зона
Балансиране на характеристиките на PP с нисък поток/без поток: При критични проекти се препоръчва да се обсъди с доставчиците дали може да се приеме решение за смесени материали, като например използване на специфични лепила в преходните зони, за да се балансира контролът на потока на смола и силата на свързване на междинния слой.
Обработка на границата между покриващото фолио и зоната на твърдата плоскост: Удължаването на покриващото фолио (покривно покритие) до преходната зона може да причини проблеми с разслояването. В практически случаи може да има ситуации, при които областта на гъвкавата печатна платка се отлепва поради неправилен дизайн на покриващия филм. Препоръчва се да се осигури безопасно разстояние от най-малко 0,5 mm между ръба на покриващото фолио и границата на областта на твърдата плоскост по време на проектирането и да се потвърди точността на обработка на доставчика преди производството.
3. Ключови моменти от контрола на качеството по време на производствения процес
Приемливи критерии за дефекти в преходната зона: Въпреки че стандартът IPC-6013 допуска определена степен на дефекти в преходната зона (като ламинирани кухини, преливане на смола), се препоръчва клиентите да изискват подробни доклади за анализ на срезове от доставчиците по време на приемането, особено за продукти с висока надеждност (като медицински или авиационни приложения), което може да помогне за идентифициране на потенциални дългосрочни рискове от повреда.
Прецизен контрол на процеса на фрезоване: При фрезоване на зоната на меката дъска, точността на обработка влияе директно върху диелектричната издатина или проблема с острия ръб на смолата в преходната зона. В нашата практика сме се сблъсквали с проблема с повреда на повърхността на меката дъска, причинена от отклонение при фрезоване, което в крайна сметка беше решен чрез коригиране на параметрите на фрезоване (като скорост и скорост на подаване) с доставчика. Препоръчва се провеждането на малко-пробно производство в ранните етапи на производството, за да се провери стабилността на процеса.
4. Съвпадение на сценариите на приложение с дизайна на преходната зона
Разграничаване между-еднократно огъване и динамично огъване: На практика открихме, че много клиенти не правят ясна разлика между тези два сценария на приложение, което води до прекалено консервативни или агресивни дизайни. Например зоната за еднократно{2}}огъване може да приеме преливането на смола по подходящ начин, докато динамичното огъване изисква строг контрол на всякакви остри ръбове в зоната на прехода.
Предизвикателства при тенденцията на миниатюризация: С нарастващото търсене на твърди гъвкави печатни платки поради миниатюризацията на устройствата (като носими устройства, слухови апарати), дизайнерското пространство на преходните зони е допълнително компресирано. Препоръчително е клиентите да дадат приоритет на оптимизирането на стека, като намаляване на дебелината на областта на твърдата плоскост или регулиране на позицията на гъвкавата плоскост, за да освободят повече пространство на преходната зона, като същевременно проверяват дизайна чрез тестване за надеждност (като тестване на цикъл на огъване).
5. Общи режими на повреда в преходни зони
Например счупване на медна следа, разслояване на междуслойни слоеве или намалена диелектрична якост. Тези проблеми често са свързани с недостатъчно отчитане на факторите на околната среда (като промяна на температурата и влажността) по време на фазата на проектиране. Препоръчва се клиентите да провеждат тест за ускорено стареене в по-късния етап от разработването на продукта, за да симулират стреса при реални условия на употреба.
Затворен цикъл на сътрудничество от дизайна до производството
Обработката на преходните зони в твърдите гъвкави печатни платки включва сътрудничество между сценарии за проектиране, производство и приложение. Винаги препоръчваме:
Гледащ в бъдещето дизайн: Обмислете напълно механичните и термичните напрежения в преходната зона по време на фазата на проектиране и използвайте инструменти за симулация и обратна връзка от доставчика, за да оптимизирате решението.
Производствен контрол: Работете в тясно сътрудничество с доставчиците, за да гарантирате, че производствените процеси (като фрезоване и ламиниране) отговарят на очакванията на дизайна и провеждайте проверка на качеството в критичните възли.
Адаптиране на сценария на приложение: Коригирайте стратегиите за проектиране въз основа на изискванията за приложение на продукта (еднократно-огъване или динамично огъване), за да осигурите баланс между производителност и надеждност.
Ако имате някакви изисквания, свързани с твърди гъвкави печатни платки, моля не се колебайте да се свържете с нас и ние ще ви предоставим техническа поддръжка.
Твърди гъвкави печатни платки гъвкава печатна платка fr4 pcb