Жорсткі гнучкі друковані платинадають унікальні рішення для сучасних електронних пристроїв з їх різноманітними формами та розмірами.
Деякі жорсткі гнучкі друковані плати (наприклад, друковані плати, що використовуються в слухових апаратах) надзвичайно складні у виготовленні через їхній малий розмір. Однак, незалежно від розміру, конструкція перехідної зони між гнучкою плитою та твердою плитою впливає на надійність подальшого виробництва та використання. Перехідна зона піддається механічним і термічним навантаженням, які виникають як у процесі виробництва, так і в процесі складання, а також у різних сценаріях використання в повсякденному житті. Тому під час проектування необхідно повністю усвідомлювати потенційні ризики, пов’язані з неякісним проектуванням.
Відповідно до стандарту IPC-6013, перехідна зона жорсткої гнучкої друкованої плати визначається як область шириною 3 мм з центром на осі краю жорсткої плати (див. рис. 1).
(Малюнок 1: Перехідна зона жорсткої гнучкої друкованої плати Joint Plate (Джерело: NCAB rigid flex printed printed board Joint Plate Guidelines Design Guidelines))
Унікальні виклики в процесі виробництва
Процес виробництва гнучкої жорсткої плити відрізняється від процесу виробництва звичайної жорсткої плити. Після завершення ламінування в зоні гнучкої дошки всі матеріали піддадуться остаточному ламінуванню для з’єднання гнучкої дошки з твердою плитою. Перед другим пресуванням прокладки будуть розміщені в стосі, щоб запобігти витіканню смоли в область м’якої дошки, а потім прокладки в зоні друкованої дошки Felix будуть видалені в процесі фрезерування.
На рисунку 1 також перераховані деякі прийнятні дефекти в перехідній зоні, які можуть негативно вплинути на кінцеві характеристики гнучкої жорсткої плати, якщо в перехідній зоні розгорнуто будь-які функціональні особливості.
Ось деякі поширені дефекти та їхні наслідки:
Крекінг і Halo
На стику оргаліту та гнучкої плити відбувається розшарування матеріалу, розтріскування смоли або руйнування мідної фольги в основному через товстий оргаліт та тонку гнучку плиту, які утворюють ступінчасту структуру після ламінування. Під час згинання або термоциклування напруга концентрується поблизу лінії переходу.
Пустоти ламінування
Ламіновані проміжки в межах перехідної зони прийнятні. Жорсткі плити Flex зазвичай складаються з матеріалу FR4 і полііміду. Препрег звичайних жорстких плит використовується для течії та склеювання мідних шарів, одночасно запобігаючи міжшаровим зазорам. Препрег FR4 для гнучкої жорсткої плити має характеристики «низького потоку» або «відсутнього потоку», які запобігають витіканню смоли в область гнучкої плити, тому в перехідній зоні можуть бути ламінаційні проміжки.
Перелив смоли (видавлювання)
Незважаючи на те, що фабрики друкованих плат використовують нетекучий ПП для виготовлення гнучких жорстких плит, інколи смола клейового матеріалу все одно витікає з краю твердої плити та потрапляє в перехідну зону. Це може не бути проблемою для потреби одноразової -інсталяції Flex; Однак через застосування Dynamic Flex гострі краї затверділої смоли можуть пошкодити гнучку плиту.
Виступаючий жорсткий діелектричний матеріал
Під час фрезерування ділянки гнучкої плати може виникнути невеликий виступ діелектричного шару твердої плати через ламіновані пустоти або перелив смоли. Цей дефект не впливає на продуктивність і є прийнятним відповідно до стандарту IPC-6013.
Деформація міді
Через нестабільність матеріалу в перехідній зоні елементи міді схильні до деформації і навіть можуть мати тріщини або розшарування. Це пояснюється тим, що мідь може перешкоджати заповненню смолою, що призводить до недостатньої кількості смоли. Крім того, це також може вплинути на точність міжшарового вирівнювання.
Накладка, що виступає
Розміщення покривної плівки в зоні переходу також може викликати проблеми. Конструкція покривної плівки не підходить для склеюванняFR4матеріалу, і якщо він поширюється на область переходу, це може спричинити розшарування через погану ефективність склеювання.
Дизайн особливостей у перехідній зоні: ризики та міркування
Ключове питання полягає в тому, наскільки далеко функціональні особливості можуть поширюватися на перехідну зону, не впливаючи на продуктивність продукту чи викликаючи надмірне навантаження на матеріал? Відповідь така: продовжити практично неможливо. Як показано на малюнку 2, хоча технічно можливо спроектувати та виготовити елементи в перехідній зоні та навіть у зоні гнучкої плати, це не є зрілим підходом. Тому тісний зв’язок із вашим постачальником друкованих плат має вирішальне значення. Технічна команда постачальника друкованих плат повинна розуміти граничні значення кожної можливості процесу, і вони повідомлять вам про доступний простір у зоні переходу на основі можливостей і специфікацій заводу.
(Малюнок 2: Розширені можливості виробництва (Джерело: NCAB rigid flex printed circuit Guidelines Design Board))
На малюнку 2 рекомендовані значення, зазначені ліворуч, мають найменший ризик. Якщо ви використовуєте специфікації в колонці «Додатково» праворуч, слід бути особливо обережним, щоб гарантувати, що всі зацікавлені сторони повністю розуміють потенційні ризики.
Тенденція до мініатюризації та вдосконалення виробничих можливостей
Завдяки безперервному оновленню та ітерації технології схем продовжують з’являтися нові рішення та виробничі процеси, щоб задовольнити постійно нові вимоги до сучасних продуктів. Тенденція мініатюризації змушує процес склеювання м’яких твердих плит постійно долати межі процесу. NCAB завжди заохочує досліджувати інновації та передові-технології в розробці друкованих плат, за умови, що вони відповідають вимогам застосування та всі зацікавлені сторони усвідомлюють потенційні ризики.
Деякі заводи з виробництва друкованих плат можуть підтримувати виробництво жорстких гнучких друкованих плат із малими переходами, але все одно рекомендується проводити сувору перевірку їх якості. При цьому слід звернути увагу на:
Уникайте розміщення ключових функціональних елементів у перехідних областях
Спілкуйтеся з постачальниками, щоб зрозуміти їхні виробничі можливості та прийнятні діапазони ризику
Збалансуйте інновації та надійність відповідно до вимог застосування, забезпечуючи передовий-і практичний дизайн
Інженерна практика дизайну перехідної зони жорсткої гнучкої друкованої плати
1. Оцінка ризику та комунікація на етапі проектування
Рання співпраця з постачальниками: на ранніх стадіях проектування слід налагодити зв’язок з командою інженерів постачальника. Специфікації перехідних зон (наприклад, ширина, вибір матеріалу) можуть відрізнятися залежно від виробничих можливостей виробника, і деякі постачальники можуть підтримувати менші перехідні області (наприклад, 3 мм нижче стандарту IPC 6013), але для цього потрібні чіткі угоди про розподіл ризиків.
Моделювання та аналіз напруги: запровадьте в проект інструменти FEA (аналіз кінцевих елементів) для моделювання розподілу напруги в перехідній зоні під час механічного згинання та термічного циклу, що може допомогти виявити потенційні слабкі місця, особливо в додатках із динамічним згином. Наприклад, напрямок розташування проводки в зоні переходу не повинен бути максимально перпендикулярним до осі згину, щоб уникнути ризику перелому.
2. Вибір матеріалу та оптимізація перехідної зони
Збалансування характеристик низькотекучого/відсутнього текучого ПП: у критичних проектах рекомендується обговорити з постачальниками, чи можна прийняти рішення змішаного матеріалу, наприклад, використовувати спеціальні клеї в перехідних зонах, щоб збалансувати контроль потоку смоли та міцність міжшарового з’єднання.
Обробка кордону між покривною плівкою та областю твердої дошки: Подовження покривної плівки (Coverlay) до перехідної зони може спричинити проблеми з відшаруванням. На практиці можуть виникнути ситуації, коли гнучка друкована плата відшаровується через неправильну конструкцію покривної плівки. Рекомендується забезпечити безпечну відстань принаймні 0,5 мм між краєм покривної плівки та межею зони твердої дошки під час проектування та підтвердити точність обробки постачальника перед виготовленням.
3. Основні моменти контролю якості в процесі виготовлення
Прийнятні критерії для дефектів перехідної зони. Незважаючи на те, що стандарт IPC-6013 допускає певний ступінь дефектів у перехідній зоні (наприклад, ламіновані порожнечі, перетікання смоли), рекомендується, щоб клієнти вимагали від постачальників детальні звіти про аналіз зрізів під час приймання, особливо для високонадійних продуктів (наприклад, медичне чи авіаційне застосування), що може допомогти визначити потенційні довготермінові ризики відмови.
Точний контроль процесу фрезерування: під час фрезерування області м’якої дошки точність обробки безпосередньо впливає на діелектричний виступ або проблему гострого краю смоли в перехідній зоні. У нашій практиці ми стикалися з проблемою пошкодження ділянки м’якої дошки через відхилення від фрезерування, яка в кінцевому підсумку була вирішена шляхом коригування параметрів фрезерування (таких як швидкість і швидкість подачі) з постачальником. Рекомендується проводити дрібно-пробне виробництво на ранніх стадіях виробництва, щоб перевірити стабільність процесу.
4. Зіставлення сценаріїв застосування з дизайном перехідної зони
Розрізнення між-одноразовим згинанням і динамічним згинанням: на практиці ми виявили, що багато клієнтів не чітко розрізняють ці два сценарії застосування, що призводить до надто консервативних або агресивних конструкцій. Наприклад,-одноразова зона згинання може відповідним чином прийняти перетікання смоли, тоді як динамічне згинання вимагає суворого контролю будь-яких гострих країв у зоні переходу.
Проблеми, пов’язані з тенденцією до мініатюризації: зі збільшенням попиту на жорсткі гнучкі друковані плати через мініатюризацію пристроїв (таких як переносні пристрої, слухові апарати), простір дизайну перехідних областей ще більше стискається. Рекомендується, щоб замовники надавали пріоритет оптимізації стека, наприклад, зменшенню товщини ділянки твердої дошки або регулюванню положення гнучкої дошки, щоб звільнити більше простору в області переходу, одночасно перевіряючи конструкцію за допомогою випробувань на надійність (таких як випробування циклу згинання).
5. Загальні види відмов у перехідних зонах
Наприклад, поломка мідного сліду, розшарування між шарами або зниження діелектричної міцності. Ці проблеми часто пов’язані з недостатнім урахуванням факторів навколишнього середовища (таких як зміна температури та вологості) на етапі проектування. Рекомендується, щоб клієнти проводили тест на прискорене старіння на пізнішому етапі розробки продукту, щоб імітувати стрес за реальних умов використання.
Замкнений цикл співпраці від проектування до виробництва
Обробка перехідних областей у жорстких гнучких друкованих платах передбачає співпрацю між сценаріями проектування, виробництва та застосування. Ми завжди рекомендуємо:
Прогнозне проектування: повністю враховуйте механічні та термічні навантаження в перехідній зоні на етапі проектування та використовуйте інструменти моделювання та відгуки постачальників, щоб оптимізувати рішення.
Контроль виробництва: тісно співпрацюйте з постачальниками, щоб гарантувати, що виробничі процеси (такі як фрезерування та ламінування) відповідають очікуванням проекту, і проводите перевірку якості на критичних вузлах.
Адаптація сценарію застосування: налаштуйте стратегії проектування на основі вимог щодо застосування продукту (-одноразове згинання або динамічне згинання), щоб забезпечити баланс між продуктивністю та надійністю.
Якщо у вас є будь-які вимоги щодо жорстких гнучких друкованих плат, зв’яжіться з нами, і ми надамо вам технічну підтримку.
Жорсткі гнучкі друковані плати гнучка друкована плата fr4 pcb