Trendem návrhu DPS je vývoj v lehkém a malém směru. Kromě designu desek s vysokou hustotou existují také důležité a složité oblasti trojrozměrné spojovací sestavy pružných desek. Deska plošných spojů typu rigid-flex se zrodem a vývojem FPC se při různých příležitostech postupně využívá.
Deska s pevným ohybem je deska s pružnými obvody a konvenční deska s pevnými obvody, které jsou kombinovány v různých procesech a podle příslušných procesních požadavků, aby vytvořily desku s obvody, která má jak vlastnosti FPC, tak vlastnosti PCB. Může být použit v některých výrobcích se zvláštními požadavky, jak v určité flexibilní oblasti, tak v určité tuhé oblasti, což pomáhá šetřit vnitřní prostor, snižuje objem hotového produktu a zlepšuje výkon produktu.
Flexibilní deskový materiál
Rychlé odkazy
- Flexibilní deskový materiál
- Pravidla návrhu desek Rigid-Flex
- 1. Přes umístění
- 2. Pad a Via Design
- 3. Trace Design
- 4. Konstrukce mědi
- 5. Vzdálenost mezi vrtem a mědí
- 6. Návrh pevné tuhé zóny
- 7. Poloměr ohybu ohybové zóny desky Rigid-Flex
Jak se říká: „Když pracovník chce udělat něco dobrého, musí nejprve naostřit své nástroje.“ Proto je velmi důležité se plně připravit na návrh a výrobní proces desky s pevným ohýbáním. To však vyžaduje určitou odbornost a pochopení charakteristik požadovaných materiálů. Materiály vybrané pro desky s pevným ohybem přímo ovlivňují následný výrobní proces a jeho výkon.
Tuhé materiály jsou známé všem a často se používají materiály typu FR4. Avšak materiál s pevným ohybem musí také brát v úvahu mnoho požadavků. Je vhodný pro lepení a nabízí dobrou tepelnou odolnost, aby se zajistilo, že stupeň roztažení tuhé ohnuté části spoje po zahřátí je rovnoměrný bez deformace. Obecný výrobce používá tuhý materiál ze série pryskyřic.
U flexibilních (flex) materiálů vyberte substrát s menší velikostí a krycí fólii. Obecně se používají materiály vyrobené z tvrdšího PI a materiály vyrobené pomocí nelepivého substrátu se také přímo používají. Ohybový materiál je následující:
Základní materiál ： FCCL (flexibilní měděný laminát)
Polyimid PI. Polymer: Kapton (12, 5 um / 20 um / 25 um / 50 um / 75 um). Dobrá flexibilita, vysoká teplotní odolnost (dlouhodobá provozní teplota je 260 ° C, krátkodobá odolnost do 400 ° C), vysoká absorpce vlhkosti, dobré elektrické a mechanické vlastnosti, dobrá odolnost proti roztržení. Dobrá odolnost proti povětrnostním vlivům a chemické vlastnosti, dobrá samozhášecí schopnost. Polyimid (PI) je nejrozšířenější. 80% z nich vyrábí společnost DuPont v USA.
Polyester PET
Polyester (25um / 50um / 75um). Levné, flexibilní a odolné proti roztržení. Dobré mechanické a elektrické vlastnosti, jako je pevnost v tahu, dobrá odolnost proti vodě a hygroskopičnost. Po zahřátí je však rychlost smrštění velká a odolnost vůči vysoké teplotě není dobrá. Není vhodné pro pájení při vysokých teplotách, teplota tání 250 ° C, méně používané.
Krycí vrstva
Hlavní funkcí krycího filmu je ochrana obvodu před vlhkostí, kontaminací a pájením. Tloušťka krycí fólie od 1/2 mil do 5 mils (12, 7 až 127 um).
Vodivá vrstva je válcovaná žíhaná měď, galvanicky měděná měď a stříbrný inkoust. Mezi nimi je struktura elektrolytických měděných krystalů drsná, což nevede k výtěžku jemných linií. Struktura měděného krystalu je hladká, ale přilnavost k základnímu filmu je nízká. Bodové řešení a měděná fólie lze odlišit od vzhledu. Elektrolytická měděná fólie je měděně červená a válcovaná měděná fólie je šedavě bílá.
Další materiál a výztuhy
Pomocné materiály a výztuhy jsou tvrdé materiály částečně stlačené dohromady, aby se mohly svařovat komponenty nebo přidat výztuž pro montáž. Vyztužený film může být vyztužen FR4, pryskyřičnou deskou, lepidlem citlivým na tlak, ocelovým plechem a hliníkovým plechem.
Nepřekračující / nízkoprůtoková lepicí prepreg (Low Flow PP). Pevné a ohebné připojení pro pevné a ohebné desky, obvykle velmi tenké PP. Obecně existují specifikace 106 (2 mil), 1080 (3, 0 mil / 3, 5 mil), 2116 (5, 6 mil).
Struktura pevné desky
Deska s pevnou flexi je jedna nebo více tuhých vrstev přilepených k pružné desce a obvod na tuhé vrstvě a obvod na pružné vrstvě jsou vzájemně spojeny metalizací. Každý panel s pevným ohybem má jednu nebo více tuhých zón a ohebnou zónu. Kombinace jednoduchých pevných a pružných desek je zobrazena níže, s více než jednou vrstvou.
Kromě toho kombinace flexibilní desky a několika pevných desek, kombinace několika flexibilních desek a několika pevných desek, použití děr, pokovovacích děr, laminování pro dosažení elektrického propojení. Podle konstrukčních požadavků je koncept designu vhodnější pro instalaci a ladění zařízení i pro svařovací operace. Zajistěte lepší využití výhod a flexibility desky s pevným ohybem. Tato situace je složitější a vrstva drátu je více než dvě vrstvy. Jak následuje:
Laminování je laminování měděné fólie, P-kusu, flexibilního obvodu paměti a vnějšího pevného obvodu do vícevrstvé desky. Laminování desky s tuhou flexí je odlišné od laminace pouze desky s pružnou deskou nebo laminace tuhé desky. Je třeba zvážit deformaci pružné desky během procesu laminování a rovinnost povrchu tuhé desky.
Proto je kromě výběru materiálu také nutné při navrhování brát v úvahu tloušťku tuhé desky a zajistit, aby rychlost smrštění tuhé ohebné části byla konzistentní bez deformace. Experiment prokazuje, že vhodnější je tloušťka 0, 8 až 1, 0 mm. Současně je třeba poznamenat, že tuhá deska a ohebná deska jsou umístěny v určité vzdálenosti od kloubové části, aby neovlivnily tuhou kloubovou část.
Výrobní proces kombinovatelné desky s pevnou vazbou
Výroba rigidního flexu by měla mít jak výrobní zařízení FPC, tak zařízení pro zpracování PCB. Nejprve elektronik nakreslí linii a tvar pružné desky podle požadavků a poté ji doručí do továrny, která může vyrobit desku s pevnou flexí. Poté, co technici CAM zpracovají a naplánují příslušné dokumenty, je uspořádána výrobní linka FPC. Výrobní linky FPC a PCB jsou vyžadovány pro výrobu PCB. Jakmile vyjde flex deska a pevná deska, podle plánovacích požadavků elektronických inženýrů jsou FPC a PCB hladce protlačeny lisovacím strojem a poté prostřednictvím řady podrobných kroků je konečný proces deska rigidní flexe .
Například si vezměte čtyřvrstvou desku Motorola 1 + 2F + 1 pro mobilní displej a postranní klíče (dvouvrstvá pevná deska a dvouvrstvá flexibilní deska). Požadavky na výrobu desek jsou HDI konstrukce s roztečí BGA 0, 5 mm. Tloušťka pružné desky je 25um a je zde design otvoru IVH (Interstitial Via Hole). Tloušťka celé desky: 0, 295 +/- 0, 052 mm. Vnitřní vrstva LW / SP je 3/3 mil.
Pravidla návrhu desek Rigid-Flex
Deska s pevným ohýbáním je konstrukčně mnohem složitější než tradiční konstrukce desek plošných spojů a na mnoha místech je třeba věnovat pozornost. Zejména oblasti přechodu s pevným přechodem, jakož i související směrování, průchody atd. Podléhají požadavkům odpovídajících konstrukčních pravidel.
1. Přes umístění
V případě dynamického použití, zejména když je ohebná deska často ohnuta, se průchozí otvory na pružné desce co nejvíce vyhnou a průchozí otvory se snadno zlomí. Vyztužená oblast na pružné desce však může být stále perforována, ale také se vyhnout blízkosti okraje zpevněné oblasti. Při děrování otvorů v konstrukci ohýbané desky a tvrdé desky je proto nutné se vyhnout určité vzdálenosti spojovací oblasti. Jak je ukázáno níže.
Pro požadavky na průchodnost průchodem a pevným ohybem platí pravidla pro návrh:
- Měla by být zachována vzdálenost nejméně 50 mil a aplikace s vysokou spolehlivostí vyžaduje alespoň 70 mil.
- Většina procesorů nepřijme extrémní vzdálenosti pod 30 mil.
- Postupujte podle stejných pravidel pro průchody na flexibilní desce.
- Toto je nejdůležitější konstrukční pravidlo v desce rigid-flex.
2. Pad a Via Design
Podložky a průchody získají maximální hodnotu, když jsou splněny elektrické požadavky, a hladká přechodová čára je použita na spoji mezi podložkou a vodičem, aby se zabránilo pravému úhlu. Ke špičce by měly být přidány oddělené vycpávky, aby se zvýšila podpora.
V provedení desky s pevnou flexí jsou průchody nebo podložky snadno poškozeny. Pravidla, která je třeba dodržovat, aby toto riziko snížila:
- Pájecí podložka podložky nebo přes je vystavena měděnému kroužku, čím větší, tím lepší.
- Stopy skrz díru přidávají slzy co nejvíce, aby se zvýšila mechanická podpora.
- Přidejte špičku k posílení.
3. Trace Design
Pokud jsou stopy v různých vrstvách v ohybové zóně (Flex), pokuste se vyhnout jednomu drátu nahoře a druhému na stejné dráze dole. Tímto způsobem, když je ohebná deska ohnuta, je síla horní a spodní vrstvy měděného drátu nekonzistentní, což pravděpodobně způsobí mechanické poškození linky. Místo toho byste měli rozložit cesty a křížit cesty. Jak je ukázáno níže.
Návrh trasy v ohebné zóně (Flex) vyžaduje, aby oblouková linie byla nejlepší, nikoli úhlová čára. Na rozdíl od doporučení v oblasti tuhých látek. To může chránit část ohebné části desky před lehkým rozlomením při ohnutí. Linie by se také měla vyvarovat náhlé expanze nebo kontrakce a tlusté a tenké linie by měly být spojeny obloukem ve tvaru slzy.
4. Konstrukce mědi
Pro ohýbání vyztužené ohebné desky je měděná nebo plochá vrstva s výhodou mřížková struktura. Pro regulaci impedance nebo pro jiné aplikace však není struktura sítě z hlediska elektrické kvality uspokojivá. Proto musí konkrétní designér ve specifickém designu učinit rozhodnutí, které vyhovuje požadavkům na design. Používá měděnou nebo pevnou síť? Pro oblast odpadu je však stále možné navrhnout co nejvíce tuhé mědi. Jak je ukázáno níže.
5. Vzdálenost mezi vrtem a mědí
Tato vzdálenost se vztahuje na vzdálenost mezi otvorem a měděnou kůží. Toto je označováno jako „vzdálenost mědi díry.“ Materiál pružné desky se liší od materiálu tuhé desky, takže vzdálenost mezi otvory a mědí je příliš obtížná na manipulaci. Obecně by standardní měděná vzdálenost děr měla být 10 mils.
U rigidně ohebné zóny nesmí být ignorovány dvě nejdůležitější vzdálenosti. Jedním z nich je zmíněná vrtačka na měď, která dodržuje minimální standard 10 mil. Druhou je díra k okraji flex desky (Hole to Flex), která se obecně doporučuje být 50 mil.
6. Návrh pevné tuhé zóny
V zóně ohebné tuhé je ohebná deska s výhodou navržena tak, aby byla spojena s tvrdou deskou uprostřed stohu. Průchody pružné desky jsou považovány za zapuštěné otvory v tuhé pružné spojovací oblasti. Oblasti, které je třeba si všimnout v rigidně ohebné zóně, jsou následující:
- Čára by měla hladce přecházet a směr linie by měl být kolmý na směr ohybu.
- Rozložení by mělo být rovnoměrně rozloženo po celé ohybové zóně.
- Šířka drátu by měla být maximalizována v celé ohybové zóně.
- Zóna přechodu s pevným přechodem by se měla snažit nepřijmout návrh PTH.
7. Poloměr ohybu ohybové zóny desky Rigid-Flex
Flexibilní ohybová zóna panelu s pevným ohybem musí být schopna odolat 100 000 průhybů bez přerušení, zkratů, sníženého výkonu nebo nepřijatelné delaminace. Odolnost v ohybu je měřena speciálním zařízením a může být také měřena ekvivalentními přístroji. Zkoušené vzorky by měly splňovat požadavky příslušných technických specifikací.
Při návrhu by měl být poloměr ohybu vztažen, jak je znázorněno na obrázku níže. Konstrukce poloměru ohybu by měla souviset s tloušťkou ohebné desky v ohebné zóně ohýbání a počtem vrstev ohebné desky. Jednoduchý referenční standard je R = WxT. T je celková tloušťka pružné desky. Jediný panel W je 6, dvojitý panel 12 a vícevrstvá deska 24. Proto je minimální poloměr ohybu jednoho panelu 6krát, dvojitý panel je 12krát tlustý a vícevrstvá deska je 24krát tlustá. Všechny by neměly být menší než 1, 6 mm.
V souhrnu je zvláště důležité, aby konstrukce pružné a tvrdé desky byla spojena s konstrukcí pružné desky s obvody. Flexibilní konstrukce desky vyžaduje zohlednění různých materiálů, tlouštěk a různých kombinací podkladu, spojovací vrstvy, měděné fólie, krycí vrstvy a výztužné desky a povrchové úpravy pružné desky, jakož i jejích vlastností, jako je pevnost v odlupování a odolnost proti ohybu . Ohybové vlastnosti, chemické vlastnosti, provozní teploty atd. Zvláštní pozornost by měla být věnována montáži a specifické aplikaci navržené pružné desky. Konkrétní pravidla návrhu v tomto ohledu mohou odkazovat na standardy IPC: IPC-D-249 a IPC-2233.
Kromě toho, pro přesnost zpracování flex desky, je přesnost zpracování v zahraničí: šířka obvodu: 50μm, otvor: 0, 1 mm a počet vrstev je více než 10 vrstev. Domácí: šířka obvodu: 75 μm, otvor: 0, 2 mm, 4 vrstvy. Je třeba je pochopit a uvést v konkrétním návrhu.
Jednou z běžných aplikací desky rigid-flex je design PCB pro iPhone. Společnost Apple používá pevnou pružnou desku pro spojení mobilního displeje zařízení s hlavní deskou. Pokud se chcete dozvědět více o aplikacích s pevnými ohyby pro průmyslová odvětví, jako jsou zdravotnická zařízení, armáda nebo optoelektronika, navštivte RayMing.
