La tendenza della progettazione PCB è quella di svilupparsi in una direzione leggera e piccola. Oltre al design delle schede ad alta densità, ci sono anche aree importanti e complesse dell'assemblaggio di connessioni tridimensionali di schede flex-hard. Il circuito rigido flessibile, con la nascita e lo sviluppo di FPC, viene gradualmente utilizzato ampiamente in varie occasioni.
La scheda rigida-flessibile è una scheda a circuito flessibile e una scheda a circuito rigido convenzionale, che sono combinate in vari processi e secondo i requisiti di processo pertinenti per formare una scheda a circuito stampato con caratteristiche sia FPC che PCB. Può essere utilizzato in alcuni prodotti con requisiti speciali, sia una certa area flessibile che una certa area rigida, che aiuta a risparmiare spazio interno, riduce il volume del prodotto finito e migliora le prestazioni del prodotto.
Materiale del bordo flessibile
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- Materiale del bordo flessibile
- Regole di progettazione per schede rigide-flessibili
- 1. Via posizione
- 2. Pad e Via Design
- 3. Progettazione della traccia
- 4. Progettazione di placcatura in rame
- 5. Distanza tra foro e rame
- 6. Progettazione della zona rigida-flessibile
- 7. Il raggio di curvatura della zona di flessione della scheda rigida-flessibile
Come dice il proverbio: "Quando un lavoratore vuole fare qualcosa di buono, deve prima affinare i suoi strumenti". Pertanto, è molto importante prepararsi completamente per il processo di progettazione e produzione di una tavola flessibile. Tuttavia, ciò richiede una certa esperienza e una comprensione delle caratteristiche dei materiali richiesti. I materiali selezionati per le piastre rigide-flessibili influenzano direttamente il successivo processo di produzione e le sue prestazioni.
I materiali rigidi sono familiari a tutti e vengono spesso utilizzati materiali di tipo FR4. Tuttavia, anche il materiale flessibile deve tenere conto di molti requisiti. È adatto per incollare e offre una buona resistenza al calore per garantire che il grado di espansione della porzione di giunto rigido-flesso dopo il riscaldamento sia uniforme senza deformazione. Il produttore generale utilizza un materiale rigido della serie di resine.
Per materiali flessibili (flessibili), selezionare un supporto di dimensioni inferiori e una pellicola di copertura. In generale, vengono utilizzati materiali realizzati con PI più duri e anche quelli prodotti utilizzando un substrato non adesivo. Il materiale flessibile è il seguente:
Materiale base ： FCCL (laminato rivestito in rame flessibile)
Polyimide PI. Polimide: Kapton (12, 5 um / 20 um / 25 um / 50 um / 75 um). Buona flessibilità, resistenza alle alte temperature (la temperatura di utilizzo a lungo termine è 260 ° C, resistenza a breve termine a 400 ° C), elevato assorbimento di umidità, buone proprietà elettriche e meccaniche, buona resistenza allo strappo. Buona resistenza agli agenti atmosferici e proprietà chimiche, buona resistenza alla fiamma. La poliimmide (PI) è la più utilizzata. L'80% di questi sono prodotti da DuPont, USA.
PET in poliestere
Poliestere (25um / 50um / 75um). Economico, flessibile e resistente agli strappi. Buone proprietà meccaniche ed elettriche come resistenza alla trazione, buona resistenza all'acqua e igroscopicità. Tuttavia, dopo il calore, la percentuale di restringimento è elevata e la resistenza alle alte temperature non è buona. Non adatto per saldatura ad alta temperatura, punto di fusione 250 ° C, meno usato.
coverlay
La funzione principale del film di copertura è proteggere il circuito da umidità, contaminazione e saldatura. Spessore del film di copertura da 1/2 mil a 5 mil (da 12, 7 a 127 um).
Lo strato conduttivo è in rame ricotto laminato, rame elettrodeposto e inchiostro d'argento. Tra questi, la struttura elettrolitica del cristallo di rame è ruvida, il che non favorisce il rendimento della linea sottile. La struttura del cristallo di rame è liscia, ma l'adesione al film di base è scarsa. La soluzione puntuale e la lamina di rame possono essere distinte dall'aspetto. Il foglio di rame elettrolitico è rosso rame e il foglio di rame laminato è bianco grigiastro.
Materiale aggiuntivo e rinforzi
I materiali ausiliari e gli irrigidimenti sono materiali duri parzialmente pressati insieme per saldare i componenti o aggiungere rinforzi per il montaggio. Il film rinforzato può essere rinforzato con FR4, piastra in resina, adesivo sensibile alla pressione, lamiera di acciaio e lamiera di alluminio.
Preimpregnato adesivo non scorrevole / a basso flusso (Low Flow PP). Connessione rigida e flessibile per schede rigide-flessibili, generalmente in PP molto sottile. Esistono generalmente 106 (2 mil), 1080 (3, 0 mil / 3, 5 mil), 2116 (5, 6 mil) specifiche.
Struttura della piastra rigida-flessibile
La scheda rigida-flessibile è uno o più strati rigidi aderiti alla scheda flessibile, e il circuito sullo strato rigido e il circuito sullo strato flessibile sono collegati tra loro mediante metallizzazione. Ogni pannello rigido flessibile ha una o più zone rigide e una zona flessibile. La combinazione di semplici piastre rigide e flessibili è mostrata di seguito, con più di uno strato.
Inoltre, una combinazione di una scheda flessibile e alcune schede rigide, una combinazione di più schede flessibili e diverse schede rigide, utilizzando fori, fori di placcatura, processo di laminazione per ottenere l'interconnessione elettrica. In base ai requisiti di progettazione, il concetto di progettazione è più adatto all'installazione e al debug del dispositivo, nonché alle operazioni di saldatura. Garantire che i vantaggi e la flessibilità della scheda flessibile-flessibile siano sfruttati meglio. Questa situazione è più complicata e lo strato di filo è più di due strati. Come segue:
La laminazione consiste nel laminare una lamina di rame, un pezzo a P, un circuito flessibile di memoria e un circuito rigido esterno in una scheda multistrato. La laminazione della scheda flessibile-flessibile è diversa dalla laminazione della sola scheda flessibile o dalla laminazione della scheda rigida. È necessario considerare la deformazione della scheda flessibile durante il processo di laminazione e la planarità della superficie della scheda rigida.
Pertanto, oltre alla selezione del materiale, è anche necessario considerare lo spessore della piastra rigida nel processo di progettazione e garantire che la percentuale di restringimento della porzione rigida-flessibile sia coerente senza deformazioni. L'esperimento dimostra che lo spessore di 0, 8 ~ 1, 0 mm è più adatto. Allo stesso tempo, si deve notare che la piastra rigida e la piastra flessibile sono posizionate ad una certa distanza dalla porzione di giunzione in modo da non influenzare la parte di giunzione rigida.
Processo di produzione di schede combinate rigido-flessibile
La produzione di flex-flex dovrebbe avere sia apparecchiature di produzione FPC che apparecchiature di elaborazione PCB. Innanzitutto, l'ingegnere elettronico traccia la linea e la forma della scheda flessibile in base ai requisiti, quindi la consegna alla fabbrica in grado di produrre la scheda flessibile-flessibile. Dopo che gli ingegneri CAM hanno elaborato e pianificato i documenti pertinenti, viene organizzata la linea di produzione FPC. Le linee di produzione FPC e PCB sono necessarie per produrre PCB. Dopo l'uscita della scheda flessibile e della scheda rigida, in base ai requisiti di pianificazione degli ingegneri elettronici, l'FPC e il PCB vengono premuti senza soluzione di continuità attraverso la pressa, e quindi attraverso una serie di passaggi dettagliati, il processo finale è una scheda flessibile-flessibile .
Ad esempio, prendi la scheda a 4 strati per display mobile e tasti laterali Motorola 1 + 2F + 1 (scheda rigida a due strati e scheda flessibile a due strati). I requisiti di fabbricazione delle piastre sono un design HDI con un passo BGA di 0, 5 mm. Lo spessore della scheda flessibile è di 25um e il design del foro è IVH (Interstitial Via Hole). Lo spessore dell'intera piastra: 0, 295 +/- 0, 052 mm. Lo strato interno LW / SP è di 3/3 mil.
Regole di progettazione per schede rigide-flessibili
La scheda flex-flex è molto più complicata nel design rispetto al tradizionale design PCB, e ci sono molti posti a cui prestare attenzione. In particolare, le aree di transizione a transizione rigida, nonché il relativo instradamento, via e così via sono soggetti ai requisiti delle corrispondenti regole di progettazione.
1. Via posizione
Nel caso di uso dinamico, specialmente quando la scheda flessibile è spesso piegata, i fori passanti sulla scheda flessibile sono evitati il più possibile e i fori passanti sono facilmente rotti. Tuttavia, l'area rinforzata sulla tavola flessibile può ancora essere perforata, ma anche evitare la vicinanza del bordo dell'area rinforzata. Pertanto, è necessario evitare una certa distanza dell'area di incollaggio quando si praticano fori nella progettazione del flex e del pannello rigido. Come mostrato di seguito.
Per i requisiti di distanza della via e del rigido-flessibile, le regole da seguire nella progettazione sono:
- È necessario mantenere una distanza di almeno 50 mil e un'applicazione di elevata affidabilità richiede almeno 70 mil.
- La maggior parte dei processori non accetta distanze estreme inferiori a 30 mil.
- Segui le stesse regole per i via su una lavagna flessibile.
- Questa è la regola di progettazione più importante nella scheda rigido-flessibile.
2. Pad e Via Design
I pad e le vie ottengono il massimo valore quando vengono soddisfatti i requisiti elettrici e una linea di transizione uniforme viene utilizzata nella giunzione tra il pad e il conduttore per evitare un angolo retto. Pad separati dovrebbero essere aggiunti alla punta per migliorare il supporto.
Nel design della scheda rigida-flessibile, i via o pad sono facilmente danneggiati. Le regole da seguire per ridurre questo rischio:
- Il pad di saldatura del pad o via è esposto a un anello di rame, più grande è, meglio è.
- Le tracce del foro passante aggiungono il più possibile lacrime per aumentare il supporto meccanico.
- Aggiungi un dito per rafforzare.
3. Progettazione della traccia
Se ci sono tracce su diversi strati nella zona flessibile (Flex), cerca di evitare un filo nella parte superiore e l'altro nello stesso percorso nella parte inferiore. In questo modo, quando la scheda flessibile è piegata, la forza degli strati superiore e inferiore del filo di rame è incoerente, il che potrebbe causare danni meccanici alla linea. Invece, dovresti scaglionare i percorsi e attraversare i percorsi. Come mostrato di seguito.
Il design del percorso nella zona flessibile (Flex) richiede che la linea dell'arco sia la migliore, non la linea dell'angolo. Contrariamente alle raccomandazioni nell'area rigida. Ciò può proteggere la sezione della parte flessibile della scheda da eventuali rotture quando piegata. La linea dovrebbe anche evitare un'espansione o una contrazione improvvisa e le linee spesse e sottili dovrebbero essere collegate da un arco a forma di lacrima.
4. Progettazione di placcatura in rame
Per la piegatura flessibile della tavola flessibile rinforzata, lo strato di rame o piatto è preferibilmente una struttura a maglie. Tuttavia, per il controllo dell'impedenza o altre applicazioni, la struttura della mesh non è soddisfacente in termini di qualità elettrica. Pertanto, nella progettazione specifica, il progettista deve effettuare una valutazione che soddisfi i requisiti di progettazione. Sta usando la maglia di rame o solido? Tuttavia, per l'area dei rifiuti, è ancora possibile progettare il maggior numero di rame solido possibile. Come mostrato di seguito.
5. Distanza tra foro e rame
Questa distanza si riferisce alla distanza tra un foro e la pelle di rame. Questa viene definita "distanza del foro del rame". Il materiale della scheda flessibile è diverso da quello della scheda rigida, pertanto la distanza tra i fori e il rame è troppo difficile da gestire. In generale, la distanza standard del rame del foro dovrebbe essere di 10 mil.
Per la zona rigida-flessibile, le due distanze più importanti non devono essere ignorate. Uno è il trapano al rame menzionato qui, che segue lo standard minimo di 10 mil. L'altro è il foro sul bordo della scheda flessibile (Hole to Flex), generalmente raccomandato per essere 50mil.
6. Progettazione della zona rigida-flessibile
Nella zona rigida-flessibile, la scheda flessibile è preferibilmente progettata per essere collegata al pannello rigido nel mezzo dello stack. Le vie della scheda flessibile sono considerate fori sepolti nell'area di legame rigido-flessibile. Le aree che devono essere notate nella zona rigida-flessibile sono le seguenti:
- La linea dovrebbe essere spostata uniformemente e la direzione della linea dovrebbe essere perpendicolare alla direzione della curva.
- Il layout deve essere distribuito uniformemente in tutta la zona di piegatura.
- La larghezza del filo deve essere massimizzata in tutta la zona di piega.
- La zona di transizione a transizione rigida dovrebbe cercare di non adottare il progetto PTH.
7. Il raggio di curvatura della zona di flessione della scheda rigida-flessibile
La zona di flessione flessibile del pannello rigido flessibile deve essere in grado di resistere a 100.000 deflessioni senza rotture, cortocircuiti, prestazioni ridotte o delaminazione inaccettabile. La resistenza alla flessione viene misurata con attrezzature speciali e può anche essere misurata con strumenti equivalenti. I campioni testati devono soddisfare i requisiti delle specifiche tecniche pertinenti.
Nella progettazione, è necessario fare riferimento al raggio di curvatura come mostrato nella figura seguente. Il design del raggio di curvatura dovrebbe essere correlato allo spessore della scheda flessibile nella zona di flessione flessibile e al numero di strati della scheda flessibile. Un semplice standard di riferimento è R = WxT. T è lo spessore totale della scheda flessibile. Il singolo pannello W è 6, il doppio pannello 12 e la scheda multistrato 24. Pertanto, il raggio di curvatura minimo di un singolo pannello è 6 volte, il doppio pannello ha uno spessore di 12 volte e la scheda multistrato ha uno spessore di 24 volte. Tutto non dovrebbe essere inferiore a 1, 6 mm.
In sintesi, è particolarmente importante che la progettazione della scheda flessibile e rigida sia correlata alla progettazione della scheda a circuito flessibile. Il design del pannello flessibile richiede la considerazione dei diversi materiali, spessori e diverse combinazioni di substrato, strato di incollaggio, foglio di rame, strato di copertura e piastra di rinforzo e trattamento superficiale del pannello flessibile, nonché delle sue proprietà, come la resistenza alla buccia e la resistenza alla flessione . Proprietà di flessione, proprietà chimiche, temperature di esercizio, ecc. Particolare attenzione deve essere data al montaggio e all'applicazione specifica della piastra flessibile progettata. Regole di progettazione specifiche al riguardo possono fare riferimento agli standard IPC: IPC-D-249 e IPC-2233.
Inoltre, per la precisione di elaborazione della scheda flessibile, la precisione di elaborazione all'estero è: larghezza del circuito: 50μm, apertura: 0, 1 mm e il numero di strati è superiore a 10 strati. Domestico: larghezza del circuito: 75μm, apertura: 0, 2 mm, 4 strati. Questi devono essere compresi e referenziati nel progetto specifico.
Un'applicazione normale di una scheda flex-flex è il design PCB dell'iPhone. Apple utilizza una scheda flessibile rigida per collegare il display mobile del dispositivo con la scheda principale. Se vuoi saperne di più sulle applicazioni di schede a flessione rigida per settori come dispositivi medici, militari o optoelettronici, visita RayMing.
