Tren desain PCB adalah untuk berkembang dalam arah yang ringan dan kecil. Selain desain papan densitas tinggi, ada juga area penting dan kompleks perakitan koneksi tiga dimensi papan flex-hard. Papan sirkuit kaku-fleksibel, dengan kelahiran dan pengembangan FPC, secara bertahap digunakan secara luas dalam berbagai kesempatan.
Papan kaku-fleksibel adalah papan sirkuit fleksibel dan papan sirkuit kaku konvensional, yang digabungkan dalam berbagai proses dan sesuai dengan persyaratan proses yang relevan untuk membentuk papan sirkuit yang memiliki karakteristik FPC dan karakteristik PCB. Dapat digunakan di beberapa produk dengan persyaratan khusus, baik area fleksibel tertentu dan area kaku tertentu, yang membantu menghemat ruang internal, mengurangi volume produk jadi, dan meningkatkan kinerja produk.
Bahan Papan Fleksibel
tautan langsung
- Bahan Papan Fleksibel
- Aturan Desain untuk Papan Rigid-Flex
- 1. Melalui Lokasi
- 2. Desain Pad dan Via
- 3. Desain Jejak
- 4. Desain Pelat Tembaga
- 5. Jarak Antara Lubang Bor dan Tembaga
- 6. Desain Zona Fleksibel-Kaku
- 7. Radius Bending dari Zona Bending dari Rigid-Flex Board
Seperti kata pepatah: "Ketika seorang pekerja ingin melakukan sesuatu yang baik, ia pertama-tama harus mempertajam alat-alatnya." Oleh karena itu, sangat penting untuk sepenuhnya mempersiapkan proses desain dan produksi papan kaku-lentur. Namun, ini membutuhkan sejumlah keahlian dan pemahaman tentang karakteristik bahan yang diperlukan. Bahan yang dipilih untuk pelat kaku-fleksibel secara langsung mempengaruhi proses produksi selanjutnya dan kinerjanya.
Bahan kaku sudah biasa bagi semua orang, dan bahan jenis FR4 sering digunakan. Namun, bahan kaku-lentur juga perlu memperhitungkan banyak persyaratan. Sangat cocok untuk penempelan dan menawarkan ketahanan panas yang baik untuk memastikan bahwa tingkat ekspansi bagian sambungan kaku-tertekuk setelah pemanasan seragam tanpa deformasi. Pabrikan umum menggunakan bahan kaku dari seri resin.
Untuk bahan fleksibel (lentur), pilih media dengan ukuran lebih kecil dan film penutup. Umumnya, bahan yang terbuat dari PI lebih keras digunakan, dan yang diproduksi dengan menggunakan substrat non-perekat juga langsung digunakan. Bahan fleksibel adalah sebagai berikut:
Bahan Dasar ： FCCL (Flexible Copper Clad Laminate)
Polimida PI. Polymide: Kapton (12, 5 um / 20 um / 25 um / 50 um / 75 um). Fleksibilitas yang baik, tahan suhu tinggi (suhu penggunaan jangka panjang adalah 260 ° C, ketahanan jangka pendek hingga 400 ° C), penyerapan kelembaban tinggi, sifat listrik dan mekanik yang baik, ketahanan sobek yang baik. Tahan cuaca dan sifat kimia yang baik, tahan api yang baik. Polimida (PI) adalah yang paling banyak digunakan. 80% dari mereka diproduksi oleh DuPont, AS.
Polyester PET
Poliester (25um / 50um / 75um). Murah, fleksibel dan tahan air mata. Sifat mekanik dan listrik yang baik seperti kekuatan tarik, ketahanan air yang baik dan higroskopisitas. Namun, setelah panas, tingkat penyusutannya besar dan resistansi suhu tinggi tidak baik. Tidak cocok untuk penyolderan suhu tinggi, titik lebur 250 ° C, lebih jarang digunakan.
Penutupan
Fungsi utama film penutup adalah untuk melindungi sirkuit dari kelembaban, kontaminasi, dan penyolderan. Tutupi ketebalan film dari 1/2 mil hingga 5 mil (12, 7 hingga 127 um).
Lapisan Konduktif digulung tembaga anil, tembaga elektrodeposit, dan Tinta Perak. Di antara mereka, struktur kristal tembaga elektrolitik kasar, yang tidak kondusif untuk hasil garis halus. Struktur kristal tembaga halus, tetapi adhesi ke film dasar buruk. Solusi titik dan foil tembaga dapat dibedakan dari penampilan. Foil tembaga elektrolit berwarna tembaga merah, dan foil tembaga yang digulung berwarna putih keabu-abuan.
Bahan & Pengaku Tambahan
Bahan bantu dan pengaku adalah bahan keras yang sebagian ditekan bersama untuk mengelas komponen atau menambah tulangan untuk pemasangan. Reinforced film dapat diperkuat dengan FR4, plat resin, perekat yang sensitif terhadap tekanan, lembaran baja dan lembaran aluminium.
Prepreg perekat aliran rendah / aliran rendah (PP Aliran Rendah). Koneksi Rigid dan Flex untuk papan rigid-flex, biasanya PP sangat tipis. Secara umum ada 106 (2 mil), 1080 (3, 0 mil / 3, 5 mil), 2116 (5, 6 mil) spesifikasi.
Struktur pelat fleksibel-kaku
Papan kaku-flex adalah satu atau lebih lapisan kaku yang melekat pada papan fleksibel, dan sirkuit pada lapisan kaku dan sirkuit pada lapisan fleksibel dihubungkan satu sama lain dengan metalisasi. Setiap panel flex-kaku memiliki satu atau lebih zona kaku dan zona fleksibel. Kombinasi pelat kaku dan fleksibel sederhana ditunjukkan di bawah ini, dengan lebih dari satu lapisan.
Selain itu, kombinasi papan fleksibel dan beberapa papan kaku, kombinasi beberapa papan fleksibel dan beberapa papan kaku, menggunakan lubang, lubang pelapisan, proses laminasi untuk mencapai interkoneksi listrik. Menurut persyaratan desain, konsep desain lebih cocok untuk instalasi dan debugging perangkat serta operasi pengelasan. Pastikan bahwa kelebihan dan fleksibilitas papan kaku-flex dimanfaatkan dengan lebih baik. Situasi ini lebih rumit, dan lapisan kawat lebih dari dua lapisan. Sebagai berikut:
Laminasi adalah untuk melaminasi foil tembaga, sepotong-P, sirkuit fleksibel memori, dan sirkuit kaku luar menjadi papan multi-layer. Laminasi papan kaku-fleksibel berbeda dari laminasi hanya papan fleksibel atau laminasi papan kaku. Adalah perlu untuk mempertimbangkan deformasi papan fleksibel selama proses laminasi dan rata permukaan papan kaku.
Oleh karena itu, selain pemilihan material, perlu juga dipertimbangkan ketebalan pelat kaku dalam proses desain, dan untuk memastikan bahwa laju penyusutan bagian kaku-lentur konsisten tanpa lengkungan. Eksperimen membuktikan bahwa ketebalan 0, 8 ~ 1, 0mm lebih cocok. Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa pelat kaku dan pelat fleksibel ditempatkan pada jarak tertentu dari bagian sambungan sehingga tidak mempengaruhi bagian sambungan kaku.
Proses Produksi Papan Kombinasi Fleksibel-Fleksibel
Produksi rigid-flex harus memiliki peralatan produksi FPC dan peralatan pemrosesan PCB. Pertama, insinyur elektronik menggambar garis dan bentuk papan fleksibel sesuai dengan persyaratan, dan kemudian mengirimkannya ke pabrik yang dapat menghasilkan papan kaku-lentur. Setelah teknisi CAM memproses dan merencanakan dokumen yang relevan, jalur produksi FPC diatur. Lini produksi FPC dan PCB diperlukan untuk memproduksi PCB. Setelah papan flex dan papan kaku keluar, sesuai dengan persyaratan perencanaan insinyur elektronik, FPC dan PCB secara mulus ditekan melalui mesin press, dan kemudian melalui serangkaian langkah rinci, proses akhirnya adalah papan kaku-flex .
Sebagai contoh, ambil papan tampilan Motorola 1 + 2F + 1 Mobile Display dan Side Keys 4-layer (papan kaku dua lapis dan papan flex dua-lapisan). Persyaratan pembuatan pelat adalah desain HDI dengan pitch BGA 0, 5 mm. Ketebalan papan flex adalah 25um dan ada desain lubang IVH (Interstitial Via Hole). Ketebalan seluruh pelat: 0, 295 +/- 0, 052 mm. Lapisan dalam LW / SP adalah 3/3 mil.
Aturan Desain untuk Papan Rigid-Flex
Papan kaku-fleksibel jauh lebih rumit dalam desain daripada desain PCB tradisional, dan ada banyak tempat yang perlu diperhatikan. Khususnya, area transisi kaku-transisi, serta perutean terkait, vias, dan sebagainya tunduk pada persyaratan aturan desain yang sesuai.
1. Melalui Lokasi
Dalam hal penggunaan dinamis, terutama ketika papan fleksibel sering bengkok, lubang tembus pada papan fleksibel dihindari sebanyak mungkin, dan lubang tembus mudah rusak. Namun, area yang diperkuat pada papan flex masih dapat dilubangi, tetapi juga menghindari sekitar tepi area yang diperkuat. Oleh karena itu, perlu untuk menghindari jarak tertentu dari area ikatan ketika meninju lubang pada desain papan flex dan hard. Seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Untuk persyaratan jarak via dan rigid-flex, aturan yang harus diikuti dalam desain adalah:
- Jarak minimal 50 mil harus dipertahankan, dan aplikasi dengan keandalan tinggi membutuhkan setidaknya 70 mil.
- Sebagian besar prosesor tidak akan menerima jarak ekstrem di bawah 30 mil.
- Ikuti aturan yang sama untuk vias di papan fleksibel.
- Ini adalah aturan desain yang paling penting dalam board flex-kaku.
2. Desain Pad dan Via
Pad dan vias memenangkan nilai maksimum ketika persyaratan listrik terpenuhi, dan garis transisi yang halus digunakan di persimpangan antara pad dan konduktor untuk menghindari sudut yang tepat. Bantalan terpisah harus ditambahkan ke jari kaki untuk meningkatkan dukungan.
Dalam desain papan kaku-fleksibel, vias atau bantalan mudah rusak. Aturan yang harus diikuti untuk mengurangi risiko ini:
- Pad solder pad atau via terkena cincin tembaga, semakin besar semakin baik.
- Jejak lubang-lubang menambah tetesan air mata sebanyak mungkin untuk meningkatkan dukungan mekanis.
- Tambahkan jari kaki untuk menguatkan.
3. Desain Jejak
Jika ada jejak pada lapisan yang berbeda di zona fleksibel (Flex), cobalah untuk menghindari satu kabel di bagian atas dan yang lainnya di jalur yang sama di bagian bawah. Dengan cara ini, ketika papan fleksibel ditekuk, kekuatan lapisan atas dan bawah dari kawat tembaga tidak konsisten, yang cenderung menyebabkan kerusakan mekanis pada saluran. Sebaliknya, Anda harus sempoyongan jalur dan menyeberangi jalan. Seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
Desain perutean di zona fleksibel (Flex) mensyaratkan bahwa garis busur menjadi yang terbaik, bukan garis sudut. Berlawanan dengan rekomendasi di area Rigid. Ini dapat melindungi bagian bagian papan fleksibel agar tidak mudah patah saat dibengkokkan. Garis juga harus menghindari ekspansi atau kontraksi mendadak, dan garis tebal dan tipis harus dihubungkan oleh busur berbentuk tetesan air mata.
4. Desain Pelat Tembaga
Untuk lentur fleksibel dari papan fleksibel bertulang, tembaga atau lapisan rata lebih disukai adalah struktur mesh. Namun, untuk kontrol impedansi atau aplikasi lain, struktur mesh tidak memuaskan dalam hal kualitas listrik. Oleh karena itu, dalam desain spesifik, perancang harus membuat panggilan penilaian yang sesuai dengan persyaratan desain. Apakah menggunakan mesh tembaga atau padat? Namun, untuk area limbah, masih dimungkinkan untuk mendesain sebanyak mungkin tembaga padat. Seperti yang ditunjukkan di bawah ini.
5. Jarak Antara Lubang Bor dan Tembaga
Jarak ini mengacu pada jarak antara lubang dan kulit tembaga. Ini disebut sebagai "jarak tembaga lubang." Bahan papan fleksibel berbeda dari papan kaku, sehingga jarak antara lubang dan tembaga terlalu sulit untuk ditangani. Secara umum, jarak lubang tembaga standar harus 10 mil.
Untuk zona kaku-fleksibel, dua jarak paling penting tidak boleh diabaikan. Salah satunya adalah Drill to Copper yang disebutkan di sini, yang mengikuti standar minimum 10 juta. Yang lainnya adalah lubang ke tepi papan fleks (Hole to Flex), yang umumnya direkomendasikan menjadi 50mil.
6. Desain Zona Fleksibel-Kaku
Di zona kaku-fleksibel, papan fleksibel lebih disukai dirancang untuk dihubungkan ke hardboard di tengah tumpukan. Vias dari papan flex dianggap sebagai lubang yang terkubur di area ikatan kaku-fleksibel. Area yang perlu diperhatikan di zona fleksibel-kaku adalah sebagai berikut:
- Garis harus ditransisikan dengan lancar, dan arah garis harus tegak lurus terhadap arah tikungan.
- Tata letak harus didistribusikan secara merata ke seluruh zona lentur.
- Lebar kawat harus dimaksimalkan di seluruh zona tikungan.
- Zona transisi kaku-transisi harus mencoba untuk tidak mengadopsi desain PTH.
7. Radius Bending dari Zona Bending dari Rigid-Flex Board
Zona lentur fleksibel pada panel lentur kaku harus mampu menahan 100.000 lendutan tanpa putus, korsleting, penurunan kinerja, atau delaminasi yang tidak dapat diterima. Resistensi lentur diukur dengan peralatan khusus, dan juga dapat diukur dengan instrumen yang setara. Sampel yang diuji harus memenuhi persyaratan spesifikasi teknis yang relevan.
Dalam desain, jari-jari lentur harus dirujuk seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Desain jari-jari lentur harus dikaitkan dengan ketebalan papan lentur di zona lentur fleksibel dan jumlah lapisan papan lentur. Standar referensi sederhana adalah R = WxT. T adalah total ketebalan papan fleks. Panel tunggal W adalah 6, panel ganda 12, dan papan multilayer 24. Oleh karena itu, jari-jari lentur minimum panel tunggal adalah 6 kali, panel ganda adalah 12 kali tebal, dan papan multilayer adalah 24 kali tebal. Semua tidak boleh kurang dari 1.6mm.
Singkatnya, sangat penting untuk desain papan fleksibel dan keras terkait dengan desain papan sirkuit fleksibel. Desain papan fleksibel memerlukan pertimbangan bahan yang berbeda, ketebalan dan kombinasi berbeda dari substrat, lapisan ikatan, tembaga foil, lapisan penutup dan pelat penguat dan perawatan permukaan papan fleksibel, serta sifat-sifatnya, seperti kekuatan kulit dan ketahanan lentur . Sifat fleksibel, sifat kimia, suhu pengoperasian, dll. Pertimbangan khusus harus diberikan pada perakitan dan penerapan spesifik pelat fleksibel yang dirancang. Aturan desain khusus dalam hal ini dapat merujuk pada standar IPC: IPC-D-249 dan IPC-2233.
Selain itu, untuk akurasi pemrosesan papan fleksibel, presisi pemrosesan di luar negeri adalah: lebar rangkaian: 50μm, apertur: 0, 1mm, dan jumlah lapisan lebih dari 10 lapisan. Domestik: lebar sirkuit: 75μm, bukaan: 0.2mm, 4 lapisan. Ini perlu dipahami dan dirujuk dalam desain spesifik.
Salah satu aplikasi normal papan kaku-fleksibel adalah desain PCB iPhone. Apple menggunakan papan fleksibel yang kaku untuk menghubungkan layar ponsel perangkat dengan papan utama. Jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang aplikasi papan kaku-fleksibel untuk industri seperti perangkat medis, militer, atau optoelektronika, kunjungi RayMing.
