Krute fleksibilne tiskane pločenude jedinstvena rješenja za moderne elektroničke uređaje sa svojim različitim oblicima i veličinama.
Neke krute savitljive tiskane ploče (kao što su tiskane ploče koje se koriste u uređajima za slušna pomagala) izuzetno su zahtjevne za proizvodnju zbog njihove male veličine. Međutim, bez obzira na veličinu, dizajn prijelazne zone između flex ploče i tvrde ploče utječe na pouzdanost naknadne proizvodnje i uporabe. Prijelazna zona podvrgnuta je mehaničkim i toplinskim naprezanjima koja proizlaze iz procesa proizvodnje i montaže, kao i raznih scenarija uporabe u svakodnevnom životu. Stoga je prilikom projektiranja potrebno biti u potpunosti svjestan potencijalnih rizika koje nosi loš dizajn.
Prema standardu IPC-6013, prijelazna zona krute savitljive tiskane ploče definirana je kao područje širine 3 mm usredotočeno na rubnu os tvrde ploče (vidi sliku 1).
(Slika 1: Prijelazna zona spojne ploče krute savitljive tiskane ploče (Izvor: Smjernice za dizajn spojne ploče krute savitljive tiskane ploče NCAB))
Jedinstveni izazovi u procesu proizvodnje
Proizvodni proces fleksibilne krute ploče razlikuje se od procesa konvencionalne krute ploče. Nakon dovršetka laminacije u području savitljive ploče, svi će materijali proći završnu laminaciju kako bi se spojila savitljiva ploča s područjem tvrde ploče. Prije drugog prešanja, podloške će se staviti u hrpu kako bi se spriječilo otjecanje smole u područje meke ploče, a zatim će se podloške u području Felix tiskane ploče ukloniti kroz proces mljevenja.
Slika 1 također navodi neke prihvatljive nedostatke unutar prijelazne zone, koji mogu imati negativne učinke na konačnu izvedbu savitljive krute ploče ako se unutar prijelazne zone koriste bilo kakve funkcionalne značajke.
Evo nekih uobičajenih nedostataka i njihovih učinaka:
Pucanje i Halo
Na spoju lesonita i fleks ploče dolazi do raslojavanja materijala, pucanja smole ili loma bakrene folije uglavnom zbog debelog lesonita i tanke fleks ploče, koji nakon laminacije formiraju stepenastu strukturu. Tijekom savijanja ili toplinskog ciklusa, naprezanje je koncentrirano blizu prijelazne linije.
Praznine laminacije
Laminirani razmaci unutar prijelazne zone su prihvatljivi. Flex krute ploče obično se sastoje od FR4 materijala i poliimida. Prepreg običnih krutih ploča koristi se za tečenje i lijepljenje bakrenih slojeva uz sprječavanje međuslojnih praznina. FR4 prepreg savitljive krute ploče ima karakteristike "niskog protoka" ili "bez protoka", koje sprječavaju da smola teče u područje savitljive ploče, tako da mogu postojati praznine za laminaciju u prijelaznom području.
Preljev smole (Squeezeout)
Iako tvornice PCB-a koriste neprotočni PP za proizvodnju savitljivih krutih ploča, ponekad se smola ljepljivog materijala ipak prelijeva s ruba tvrde ploče i ulazi u prijelazno područje. Za zahtjev za jednokratnu-instalaciju Flexa, ovo možda neće biti problem; Međutim, zbog primjene Dynamic Flexa, oštri rubovi stvrdnute smole mogu oštetiti flex ploču.
Kruti dielektrični materijal koji strši
Prilikom glodanja područja savitljive ploče može doći do blagog izbočenja dielektričnog sloja tvrde ploče zbog laminiranih šupljina ili prelijevanja smole. Ovaj nedostatak ne utječe na performanse i prihvatljiv je prema standardu IPC-6013.
Deformacija bakra
Zbog nestabilnosti materijala u prijelaznoj zoni, bakrene karakteristike su sklone deformacijama i mogu čak pokazati pukotine ili raslojavanje. To je zato što bakar može spriječiti punjenje smolom, što rezultira nedostatkom smole. Osim toga, točnost poravnanja međuslojeva također može biti pogođena.
Pokrivni sloj koji strši
Postavljanje pokrovnog filma u prijelazno područje također može uzrokovati probleme. Dizajn pokrivne folije nije prikladan za lijepljenjeFR4materijala, a ako se proteže do prijelaznog područja, može uzrokovati raslojavanje zbog loše izvedbe lijepljenja.
Dizajn značajki unutar prijelazne zone: rizici i razmatranja
Ključno pitanje je: koliko daleko se funkcionalne značajke mogu protezati do prijelazne zone bez utjecaja na performanse proizvoda ili izazivanja pretjeranog opterećenja materijala? Odgovor je: gotovo je nemoguće produžiti. Kao što je prikazano na slici 2, iako je tehnički izvedivo dizajnirati i proizvesti značajke u prijelaznoj zoni, pa čak i području savitljive ploče, ovo nije zreo pristup. Stoga je ključna bliska komunikacija s dobavljačem PCB-a. Tehnički tim dobavljača PCB-a trebao bi razumjeti granične vrijednosti svake mogućnosti procesa i oni će vas obavijestiti o rasponu dostupnog prostora u prijelaznom području na temelju mogućnosti i specifikacija tvornice.
(Slika 2: Napredne proizvodne mogućnosti (Izvor: NCAB rigid flex tiskane ploče smjernice za dizajn))
Na slici 2, preporučene vrijednosti navedene lijevo imaju najmanji rizik. Ako koristite specifikacije u stupcu "Napredno" s desne strane, potrebno je poduzeti dodatan oprez kako biste osigurali da svi dionici u potpunosti razumiju potencijalne rizike.
Trend prema minijaturizaciji i poboljšanju proizvodnih mogućnosti
Uz kontinuirano ažuriranje i ponavljanje tehnologije sklopova, nova rješenja i proizvodni procesi nastavljaju se pojavljivati kako bi se zadovoljili novi zahtjevi današnjih proizvoda koji se stalno pojavljuju. Trend minijaturizacije prisiljava postupak mekog tvrdog lijepljenja ploča da neprestano probija ograničenja procesa. NCAB uvijek potiče istraživanje inovacija i vrhunskih-tehnologija u dizajnu PCB-a, pod uvjetom da zadovoljava zahtjeve primjene i da su svi dionici svjesni potencijalnih rizika.
Neke tvornice tiskanih ploča mogu podržati proizvodnju krutih savitljivih tiskanih ploča s malim prijelaznim područjima, ali ipak se preporučuje da na njima provodite stroge inspekcije kvalitete. Istovremeno treba obratiti pozornost na:
Izbjegavajte postavljanje ključnih funkcionalnih značajki u prijelazna područja
Komunicirajte s dobavljačima kako biste razumjeli njihove proizvodne mogućnosti i prihvatljive raspone rizika
Uravnotežite inovaciju i pouzdanost u skladu sa zahtjevima aplikacije, osiguravajući da je dizajn i vrhunski-i praktičan
Inženjerska praksa projektiranja prijelazne zone krute savitljive tiskane ploče
1. Procjena rizika i komunikacija tijekom faze projektiranja
Rana suradnja s dobavljačima: Treba uspostaviti komunikaciju s inženjerskim timom dobavljača tijekom ranih faza dizajna. Specifikacije prijelaznih područja (kao što su širina, izbor materijala) mogu varirati ovisno o proizvodnim mogućnostima proizvođača, a neki dobavljači mogu podržavati manja prijelazna područja (kao što su 3 mm ispod standarda IPC 6013), ali to zahtijeva jasne sporazume o podjeli rizika.
Simulacija i analiza naprezanja: u dizajn uvedite alate FEA (analiza konačnih elemenata) za simulaciju raspodjele naprezanja u prijelaznoj zoni pod mehaničkim savijanjem i toplinskim cikliranjem, što može pomoći u prepoznavanju potencijalnih slabih točaka, posebno u primjenama dinamičkog savijanja. Na primjer, smjer rasporeda ožičenja u prijelaznom području trebao bi izbjegavati da bude okomit na os savijanja što je više moguće kako bi se izbjegao rizik od loma.
2. Izbor materijala i optimizacija prijelazne zone
Uravnoteženje karakteristika PP s malim protokom/bez protoka: U kritičnim projektima preporučuje se rasprava s dobavljačima o tome može li se usvojiti rješenje miješanog materijala, kao što je korištenje specifičnih ljepila u prijelaznim područjima kako bi se uravnotežila kontrola protoka smole i čvrstoća međuslojnog lijepljenja.
Obrada ruba između pokrivne folije i područja tvrde ploče: Proširenje pokrivne folije (pokrivnog sloja) na prijelazno područje može uzrokovati probleme s odstranjivanjem. U praktičnim slučajevima može doći do situacija u kojima se područje savitljive tiskane ploče odlijepi zbog nepravilnog dizajna pokrovnog filma. Preporuča se osigurati siguran razmak od najmanje 0,5 mm između ruba pokrivne folije i granice područja tvrde ploče tijekom projektiranja, te potvrditi dobavljačevu točnost strojne obrade prije proizvodnje.
3. Ključne točke kontrole kvalitete tijekom procesa proizvodnje
Prihvatljivi kriteriji za nedostatke prijelazne zone: Iako standard IPC-6013 dopušta određeni stupanj nedostataka u prijelaznoj zoni (kao što su laminirane šupljine, prelijevanje smole), preporučuje se da kupci zatraže detaljna izvješća o analizi presjeka od dobavljača tijekom prihvaćanja, posebno za proizvode visoke pouzdanosti (kao što su medicinske ili zrakoplovne aplikacije), što može pomoći u prepoznavanju potencijalnih dugoročnih rizika od kvara.
Precizna kontrola procesa glodanja: Prilikom glodanja područja meke ploče, točnost strojne obrade izravno utječe na dielektričnu izbočinu ili problem oštrog ruba smole u prijelaznom području. U našoj praksi susreli smo se s problemom oštećenja površine meke ploče uzrokovane devijacijom glodanja, što je u konačnici riješeno usklađivanjem parametara glodanja (poput brzine i posmaka) s dobavljačem. Preporuča se provođenje male-probne proizvodnje u ranim fazama proizvodnje kako bi se provjerila stabilnost procesa.
4. Usklađivanje scenarija primjene s dizajnom prijelazne zone
Razlikovanje između-jednokratnog savijanja i dinamičkog savijanja: U praksi smo otkrili da mnogi korisnici ne razlikuju jasno ova dva scenarija primjene, što rezultira pretjerano konzervativnim ili agresivnim dizajnom. Na primjer, jedno{2}}područje savijanja može na odgovarajući način prihvatiti prelijevanje smole, dok dinamičko savijanje zahtijeva strogu kontrolu svih oštrih rubova u prijelaznom području.
Izazovi pod trendom minijaturizacije: Uz sve veću potražnju za krutim savitljivim tiskanim pločicama zbog minijaturizacije uređaja (kao što su nosivi uređaji, slušna pomagala), prostor dizajna prijelaznih područja dodatno je komprimiran. Preporuča se da kupci daju prednost optimizaciji snopa, kao što je smanjenje debljine područja tvrde ploče ili prilagođavanje položaja fleksibilne ploče, kako bi se oslobodilo više prostora prijelaznog područja, dok provjeravaju dizajn testiranjem pouzdanosti (kao što je ispitivanje ciklusa savijanja).
5. Uobičajeni oblici kvarova u prijelaznim zonama
Na primjer, lomljenje bakrenog traga, raslojavanje međusloja ili smanjena dielektrična čvrstoća. Ta su pitanja često povezana s nedovoljnim razmatranjem čimbenika okoliša (kao što su promjena temperature i vlažnosti) tijekom faze projektiranja. Preporuča se da kupci provedu test ubrzanog starenja u kasnijoj fazi razvoja proizvoda kako bi simulirali stres u stvarnim uvjetima uporabe.
Zatvorena petlja suradnje od dizajna do proizvodnje
Rukovanje prijelaznim područjima u krutim savitljivim tiskanim pločama uključuje suradnju između dizajna, proizvodnje i scenarija primjene. Uvijek preporučujemo:
Dizajn usmjeren prema budućnosti: u potpunosti razmotrite mehanička i toplinska naprezanja u prijelaznoj zoni tijekom faze projektiranja i koristite alate za simulaciju i povratne informacije dobavljača kako biste optimizirali rješenje.
Kontrola proizvodnje: Blisko surađujte s dobavljačima kako biste osigurali da proizvodni procesi (kao što su glodanje i laminacija) ispunjavaju očekivanja dizajna i provedite provjeru kvalitete na kritičnim čvorovima.
Prilagodba scenarija primjene: prilagodite strategije dizajna na temelju zahtjeva za primjenu proizvoda (jedno-savijanje ili dinamičko savijanje) kako biste osigurali ravnotežu između performansi i pouzdanosti.
Ako imate bilo kakve zahtjeve vezane uz krute fleksibilne tiskane ploče, slobodno nas kontaktirajte i mi ćemo vam pružiti tehničku podršku.
Krute Flex tiskane ploče Flex tiskana ploča fr4 PCB