La tendencia del diseño de PCB es desarrollarse en una dirección ligera y pequeña. Además del diseño de placa de alta densidad, también hay áreas importantes y complejas de ensamblaje de conexión tridimensional de placas rígidas flexibles. La placa de circuito rígido-flexible, con el nacimiento y desarrollo de FPC, se está utilizando gradualmente en varias ocasiones.
La placa rígida-flexible es una placa de circuito flexible y una placa de circuito rígido convencional, que se combinan en varios procesos y de acuerdo con los requisitos de proceso relevantes para formar una placa de circuito que tiene características FPC y características PCB. Se puede usar en algunos productos con requisitos especiales, tanto en un área flexible como en un área rígida, lo que ayuda a ahorrar espacio interno, reduce el volumen del producto terminado y mejora el rendimiento del producto.
Material de tablero flexible
enlaces rápidos
- Material de tablero flexible
- Reglas de diseño para tableros rígidos-flexibles
- 1. Vía ubicación
- 2. Diseño Pad y Via
- 3. Diseño de trazas
- 4. Diseño de revestimiento de cobre
- 5. Distancia entre el pozo y el cobre
- 6. Diseño de zona rígida-flexible
- 7. El radio de flexión de la zona de flexión de la placa rígida-flexible
Como dice el refrán: "Cuando un trabajador quiere hacer algo bueno, primero debe afilar sus herramientas". Por lo tanto, es muy importante prepararse completamente para el proceso de diseño y producción de un tablero rígido-flexible. Sin embargo, esto requiere una cierta cantidad de experiencia y una comprensión de las características de los materiales requeridos. Los materiales seleccionados para las placas rígidas-flexibles afectan directamente el proceso de producción posterior y su rendimiento.
Los materiales rígidos son familiares para todos, y los materiales tipo FR4 a menudo se usan. Sin embargo, el material rígido-flexible también debe tener en cuenta muchos requisitos. Es adecuado para pegarse y ofrece una buena resistencia al calor para garantizar que el grado de expansión de la parte de unión rígida-flexionada después del calentamiento sea uniforme sin deformación. El fabricante general utiliza un material rígido de la serie de resina.
Para materiales flexibles (flexibles), seleccione un sustrato con un tamaño más pequeño y una película de cubierta. Generalmente, se usan materiales hechos de PI más duro, y también se usan directamente aquellos producidos usando un sustrato no adhesivo. El material flexible es el siguiente:
Material base: FCCL (laminado revestido de cobre flexible)
Poliimida PI. Polimida: Kapton (12.5 um / 20 um / 25 um / 50 um / 75 um). Buena flexibilidad, resistencia a altas temperaturas (la temperatura de uso a largo plazo es de 260 ° C, resistencia a corto plazo a 400 ° C), alta absorción de humedad, buenas propiedades eléctricas y mecánicas, buena resistencia al desgarro. Buena resistencia a la intemperie y propiedades químicas, buena resistencia al fuego. La poliimida (PI) es la más utilizada. El 80% de ellos son fabricados por DuPont, EE. UU.
PET de poliéster
Poliéster (25um / 50um / 75um). Barato, flexible y resistente a la rotura. Buenas propiedades mecánicas y eléctricas, como resistencia a la tracción, buena resistencia al agua e higroscopicidad. Sin embargo, después del calor, la tasa de contracción es grande y la resistencia a altas temperaturas no es buena. No apto para soldaduras a alta temperatura, punto de fusión 250 ° C, menos utilizado.
Coverlay
La función principal de la película de cubierta es proteger el circuito de la humedad, la contaminación y la soldadura. Cubra el espesor de la película de 1/2 mil a 5 mils (12.7 a 127 um).
La capa conductora es cobre recocido laminado, cobre electrodepositado y tinta plateada. Entre ellos, la estructura de cristal electrolítico de cobre es rugosa, lo que no es propicio para el rendimiento de línea fina. La estructura cristalina de cobre es lisa, pero la adhesión a la película base es pobre. La solución puntual y la lámina de cobre se pueden distinguir de la apariencia. La lámina de cobre electrolítico es de color rojo cobre, y la lámina de cobre enrollada es de color blanco grisáceo.
Material adicional y refuerzos
Los materiales auxiliares y los refuerzos son materiales duros que se presionan parcialmente para soldar componentes o agregar refuerzo para el montaje. La película reforzada se puede reforzar con FR4, placa de resina, adhesivo sensible a la presión, chapa de acero y chapa de aluminio.
Prepreg adhesivo sin flujo / flujo bajo (Low Flow PP). Conexión rígida y flexible para tableros rígidos-flexibles, generalmente PP muy delgado. Generalmente hay 106 (2 mil), 1080 (3.0 mil / 3.5 mil), 2116 (5.6 mil) especificaciones.
Estructura de placa rígida-flexible
La placa rígida-flexible es una o más capas rígidas adheridas a la placa flexible, y el circuito en la capa rígida y el circuito en la capa flexible están conectados entre sí por metalización. Cada panel rígido-flexible tiene una o más zonas rígidas y una zona flexible. La combinación de placas simples rígidas y flexibles se muestra a continuación, con más de una capa.
Además, una combinación de una placa flexible y unas pocas placas rígidas, una combinación de varias placas flexibles y varias placas rígidas, utilizando agujeros, agujeros de chapado, proceso de laminación para lograr la interconexión eléctrica. De acuerdo con los requisitos de diseño, el concepto de diseño es más adecuado para la instalación y depuración de dispositivos, así como para operaciones de soldadura. Asegúrese de aprovechar mejor las ventajas y la flexibilidad de la placa rígida-flexible. Esta situación es más complicada, y la capa de alambre es más de dos capas. Como sigue:
La laminación es laminar una lámina de cobre, una pieza P, un circuito flexible de memoria y un circuito rígido externo en una placa multicapa. La laminación de la placa rígida-flexible es diferente de la laminación de solo la placa flexible o la laminación de la placa rígida. Es necesario tener en cuenta la deformación de la placa flexible durante el proceso de laminación y la superficie plana de la placa rígida.
Por lo tanto, además de la selección del material, también es necesario tener en cuenta el grosor de la placa rígida en el proceso de diseño, y asegurar que la tasa de contracción de la porción rígida-flexible sea consistente sin deformación. El experimento demuestra que el grosor de 0.8 ~ 1.0 mm es más adecuado. Al mismo tiempo, debe observarse que la placa rígida y la placa flexible se colocan a una cierta distancia de la porción de unión para no afectar la porción de unión rígida.
Proceso de producción de tablero combinado rígido-flexible
La producción de flexión rígida debe tener tanto equipos de producción de FPC como equipos de procesamiento de PCB. Primero, el ingeniero electrónico dibuja la línea y la forma de la placa flexible de acuerdo con los requisitos, y luego la entrega a la fábrica que puede producir la placa rígida-flexible. Después de que los ingenieros de CAM procesan y planifican los documentos relevantes, se organiza la línea de producción de FPC. Las líneas de producción de FPC y PCB son necesarias para producir PCB. Después de que la placa flexible y la placa rígida salen, de acuerdo con los requisitos de planificación de los ingenieros electrónicos, el FPC y el PCB se presionan sin problemas a través de la máquina de prensado, y luego a través de una serie de pasos detallados, el proceso final es la placa rígida-flexible .
Por ejemplo, tome la pantalla móvil de 4 capas Motorola 1 + 2F + 1 y teclas laterales (placa rígida de dos capas y placa flexible de dos capas). Los requisitos para la fabricación de placas son un diseño HDI con un paso BGA de 0, 5 mm. El grosor de la placa flexible es de 25um y hay un diseño de orificio IVH (Intersticial Via Hole). El espesor de toda la placa: 0.295 +/- 0.052 mm. La capa interna LW / SP es 3/3 mil.
Reglas de diseño para tableros rígidos-flexibles
La placa rígida-flexible es mucho más complicada en diseño que el diseño tradicional de PCB, y hay muchos lugares a los que prestar atención. En particular, las áreas de transición de transición rígida, así como el enrutamiento relacionado, las vías, etc. están sujetas a los requisitos de las reglas de diseño correspondientes.
1. Vía ubicación
En el caso del uso dinámico, especialmente cuando la placa flexible a menudo se dobla, los agujeros pasantes de la placa flexible se evitan tanto como sea posible, y los agujeros pasantes se rompen fácilmente. Sin embargo, el área reforzada en el tablero flexible todavía puede perforarse, pero también evitar la proximidad del borde del área reforzada. Por lo tanto, es necesario evitar una cierta distancia del área de unión al perforar agujeros en el diseño del tablero flexible y duro. Como se muestra abajo.
Para los requisitos de distancia de la vía y la flexión rígida, las reglas a seguir en el diseño son:
- Se debe mantener una distancia de al menos 50 mils, y una aplicación de alta confiabilidad requiere al menos 70 mils.
- La mayoría de los procesadores no aceptarán distancias extremas por debajo de 30 mil.
- Siga las mismas reglas para vias en un tablero flexible.
- Esta es la regla de diseño más importante en el tablero rígido-flexible.
2. Diseño Pad y Via
Las almohadillas y las vías ganan el valor máximo cuando se cumplen los requisitos eléctricos, y se utiliza una línea de transición suave en la unión entre la almohadilla y el conductor para evitar un ángulo recto. Se deben agregar almohadillas separadas al dedo del pie para mejorar el soporte.
En el diseño de placa rígida-flexible, las vías o almohadillas se dañan fácilmente. Las reglas a seguir para reducir este riesgo:
- La almohadilla de soldadura de la almohadilla o vía está expuesta a un anillo de cobre, cuanto más grande, mejor.
- Las huellas de agujeros pasantes agregan lágrimas tanto como sea posible para aumentar el soporte mecánico.
- Agregue un dedo del pie para fortalecer.
3. Diseño de trazas
Si hay trazas en diferentes capas en la zona flexible (Flex), intente evitar un cable en la parte superior y el otro en la misma ruta en la parte inferior. De esta manera, cuando la placa flexible se dobla, la fuerza de las capas superior e inferior del cable de cobre es inconsistente, lo que puede causar daños mecánicos en la línea. En cambio, debe escalonar los caminos y cruzarlos. Como se muestra abajo.
El diseño de enrutamiento en la zona flexible (Flex) requiere que la línea de arco sea la mejor, no la línea de ángulo. Contrariamente a las recomendaciones en el área rígida. Esto puede evitar que la sección flexible de la parte del tablero se rompa fácilmente cuando se dobla. La línea también debe evitar la expansión o contracción repentina, y las líneas gruesas y delgadas deben estar conectadas por un arco en forma de lágrima.
4. Diseño de revestimiento de cobre
Para la flexión flexible de la placa flexible reforzada, la capa plana o de cobre es preferiblemente una estructura de malla. Sin embargo, para el control de impedancia u otras aplicaciones, la estructura de malla no es satisfactoria en términos de calidad eléctrica. Por lo tanto, en el diseño específico, el diseñador debe hacer una llamada de juicio que se ajuste a los requisitos de diseño. ¿Está usando malla de cobre o sólido? Sin embargo, para el área de residuos, todavía es posible diseñar la mayor cantidad de cobre sólido posible. Como se muestra abajo.
5. Distancia entre el pozo y el cobre
Esta distancia se refiere a la distancia entre un agujero y la piel de cobre. Esto se conoce como la "distancia de cobre del agujero". El material de la placa flexible es diferente del de la placa rígida, por lo que la distancia entre los agujeros y el cobre es demasiado difícil de manejar. En general, la distancia de cobre del agujero estándar debe ser de 10 mils.
Para la zona rígida-flexible, no se deben ignorar las dos distancias más importantes. Uno es el Drill to Copper mencionado aquí, que sigue el estándar mínimo de 10 mil. El otro es el orificio hasta el borde de la tabla flexible (Hole to Flex), que generalmente se recomienda que sea 50mil.
6. Diseño de zona rígida-flexible
En la zona rígida-flexible, el tablero flexible está diseñado preferiblemente para conectarse al tablero duro en el medio de la pila. Las vías de la placa flexible se consideran agujeros enterrados en el área de unión rígida-flexible. Las áreas que deben notarse en la zona rígida-flexible son las siguientes:
- La línea debe tener una transición suave y la dirección de la línea debe ser perpendicular a la dirección de la curva.
- El diseño debe distribuirse uniformemente en toda la zona de flexión.
- El ancho del cable debe maximizarse en toda la zona de plegado.
- La zona de transición de transición rígida debe tratar de no adoptar el diseño PTH.
7. El radio de flexión de la zona de flexión de la placa rígida-flexible
La zona de flexión flexible del panel rígido-flexible debe ser capaz de soportar 100, 000 deflexiones sin roturas, cortocircuitos, rendimiento reducido o delaminación inaceptable. La resistencia a la flexión se mide con un equipo especial, y también se puede medir con instrumentos equivalentes. Las muestras analizadas deben cumplir los requisitos de las especificaciones técnicas relevantes.
En el diseño, el radio de curvatura debe referenciarse como se muestra en la figura a continuación. El diseño del radio de curvatura debe estar relacionado con el grosor de la tabla flexible en la zona flexible de flexión y el número de capas de la tabla flexible. Un estándar de referencia simple es R = WxT. T es el grosor total de la tabla flexible. El panel único W es 6, el panel doble 12 y la placa multicapa 24. Por lo tanto, el radio de curvatura mínimo de un panel individual es 6 veces, el panel doble tiene 12 veces el grosor y la placa multicapa tiene 24 veces el grosor. Todo no debe ser inferior a 1, 6 mm.
En resumen, es particularmente importante que el diseño de la placa flexible y dura se relacione con el diseño de la placa de circuito flexible. El diseño de la placa flexible requiere la consideración de los diferentes materiales, grosores y diferentes combinaciones del sustrato, la capa de unión, la lámina de cobre, la capa de cubierta y la placa de refuerzo y el tratamiento de la superficie de la placa flexible, así como sus propiedades, como la resistencia al desprendimiento y la resistencia a la flexión. . Propiedades flexibles, propiedades químicas, temperaturas de funcionamiento, etc. Debe prestarse especial atención al ensamblaje y la aplicación específica de la placa flexible diseñada. Las reglas de diseño específicas a este respecto pueden referirse a los estándares IPC: IPC-D-249 e IPC-2233.
Además, para la precisión de procesamiento de la placa flexible, la precisión de procesamiento en el extranjero es: ancho del circuito: 50 μm, apertura: 0.1 mm, y el número de capas es más de 10 capas. Doméstico: ancho del circuito: 75 μm, apertura: 0.2 mm, 4 capas. Estos deben ser entendidos y referenciados en el diseño específico.
Una aplicación normal de una placa rígida-flexible es el diseño de PCB para iPhone. Apple usa una placa flexible rígida para conectar la pantalla móvil del dispositivo con la placa principal. Si desea obtener más información sobre las aplicaciones de placa rígida-flexible para industrias como dispositivos médicos, militares u optoelectrónica, visite RayMing.
