De trend van PCB-ontwerp is om zich in een lichte en kleine richting te ontwikkelen. Naast het bordontwerp met hoge dichtheid zijn er ook belangrijke en complexe gebieden van driedimensionale verbindingsassemblage van flexharde platen. De rigid-flex printplaat, met de geboorte en ontwikkeling van FPC, wordt geleidelijk veelvuldig gebruikt bij verschillende gelegenheden.
De starre flexplaat is een flexibele printplaat en een conventionele starre printplaat, die in verschillende processen en volgens relevante procesvereisten worden gecombineerd om een printplaat te vormen met zowel FPC-eigenschappen als PCB-eigenschappen. Het kan worden gebruikt in sommige producten met speciale vereisten, zowel een bepaald flexibel gebied als een bepaald star gebied, wat helpt om interne ruimte te besparen, het volume van het afgewerkte product vermindert en de productprestaties verbetert.
Flexibel bordmateriaal
Snelle links
- Flexibel bordmateriaal
- Ontwerpregels voor Rigid-Flex Boards
- 1. Via locatie
- 2. Pad en via ontwerp
- 3. Trace-ontwerp
- 4. Koperen platingontwerp
- 5. Afstand tussen boorgat en koper
- 6. Ontwerp van een star-flexibele zone
- 7. De buigradius van de buigzone van de Rigid-Flex-plaat
Zoals het spreekwoord zegt: "Als een werknemer iets goeds wil doen, moet hij eerst zijn gereedschap slijpen." Daarom is het erg belangrijk om zich volledig voor te bereiden op het ontwerp- en productieproces van een rigide flexplaat. Dit vereist echter een zekere mate van expertise en inzicht in de eigenschappen van de benodigde materialen. De materialen die zijn geselecteerd voor de starre flexplaten hebben rechtstreeks invloed op het daaropvolgende productieproces en de prestaties ervan.
Stijve materialen zijn bekend bij iedereen, en materialen van het FR4-type worden vaak gebruikt. Rigid-flex materiaal moet echter ook rekening houden met veel vereisten. Het is geschikt om te plakken en biedt een goede hittebestendigheid om ervoor te zorgen dat de mate van expansie van het stijve gebogen gewrichtsgedeelte na het verwarmen uniform is zonder vervorming. De algemene fabrikant gebruikt een stijf materiaal van de harsreeks.
Selecteer voor flexibele (flex) materialen een substraat met een kleinere afmeting en een dekfilm. Over het algemeen worden materialen gemaakt van hardere PI gebruikt en materialen die zijn geproduceerd met behulp van een niet-klevend substraat worden ook direct gebruikt. Het flexibele materiaal is als volgt:
Basismateriaal ： FCCL (flexibel koper bekleed laminaat)
Polyimide PI. Polymide: Kapton (12, 5 um / 20 um / 25 um / 50 um / 75 um). Goede flexibiliteit, hoge temperatuurbestendigheid (langdurig gebruikstemperatuur is 260 ° C, korte-termijnbestendigheid tot 400 ° C), hoge vochtabsorptie, goede elektrische en mechanische eigenschappen, goede scheurweerstand. Goede weersbestendigheid en chemische eigenschappen, goede vlamvertraging. Polyimide (PI) wordt het meest gebruikt. 80% daarvan wordt vervaardigd door DuPont, VS.
Polyester PET
Polyester (25um / 50um / 75um). Goedkoop, flexibel en scheurbestendig. Goede mechanische en elektrische eigenschappen zoals treksterkte, goede waterbestendigheid en hygroscopiciteit. Na hitte is de krimp echter groot en is de hoge temperatuurbestendigheid niet goed. Niet geschikt voor solderen bij hoge temperaturen, smeltpunt 250 ° C, minder gebruikt.
coverlay
De belangrijkste functie van de afdekfolie is het circuit te beschermen tegen vocht, vervuiling en solderen. Bedek de filmdikte van 1/2 mil tot 5 mils (12, 7 tot 127 um).
De geleidende laag is gewalst gegloeid koper, geëlektrodeposeerd koper en zilverinkt. Onder hen is de elektrolytische koperkristalstructuur ruw, wat niet bevorderlijk is voor fijne lijnopbrengst. De koperkristalstructuur is glad, maar de hechting aan de basisfilm is slecht. De puntoplossing en de koperfolie kunnen worden onderscheiden van het uiterlijk. De elektrolytische koperfolie is koperrood en de opgerolde koperfolie is grijsachtig wit.
Extra materiaal & verstijvers
Hulpmaterialen en verstijvers zijn harde materialen die gedeeltelijk tegen elkaar worden gedrukt om componenten te lassen of versterking toe te voegen voor montage. Versterkte film kan worden versterkt met FR4, harsplaat, drukgevoelige lijm, staalplaat en aluminiumplaat.
Niet-stromende / low flow lijm prepreg (Low Flow PP). Stijve en flexibele verbinding voor onbuigzame planken, meestal zeer dunne PP. Er zijn over het algemeen specificaties van 106 (2 mil), 1080 (3, 0 mil / 3, 5 mil), 2116 (5, 6 mil).
Stijf-flexibele plaatstructuur
Het stijve flexibele bord bestaat uit een of meer stijve lagen die zijn gehecht aan het flexibele bord en het circuit op de stijve laag en het circuit op de flexibele laag zijn met elkaar verbonden door metallisatie. Elk rigide-flex paneel heeft een of meer rigide zones en een flexibele zone. De combinatie van eenvoudige stijve en flexibele platen wordt hieronder getoond, met meer dan één laag.
Bovendien, een combinatie van een flexibele plaat en enkele stijve platen, een combinatie van verschillende flexibele platen en verschillende stijve platen, gebruikmakend van gaten, plateringsgaten, lamineerproces om elektrische verbinding te bereiken. Volgens de ontwerpvereisten is het ontwerpconcept meer geschikt voor installatie en debugging van apparaten, evenals laswerkzaamheden. Zorg ervoor dat de voordelen en flexibiliteit van de rigid-flex board beter worden benut. Deze situatie is ingewikkelder en de draadlaag is meer dan twee lagen. Als volgt:
Lamineren is om koperfolie, P-stuk, geheugen flexibel circuit en buitenste starre circuit te lamineren in een meerlagig bord. De laminering van de stijve flexplaat verschilt van de laminering van alleen de flexplaat of de laminering van de stijve plank. Het is noodzakelijk om rekening te houden met de vervorming van de flexibele plaat tijdens het laminatieproces en de vlakheid van het oppervlak van de stijve plaat.
Daarom is het, naast materiaalkeuze, ook noodzakelijk om de dikte van de stijve plaat in het ontwerpproces te overwegen en om ervoor te zorgen dat de krimpsnelheid van het stijve flexibele deel consistent is zonder kromtrekken. Het experiment bewijst dat de dikte van 0, 8 - 1, 0 mm geschikter is. Tegelijkertijd moet worden opgemerkt dat de stijve plaat en de flexibele plaat op een bepaalde afstand van het verbindingsgedeelte zijn geplaatst om het stijve verbindingsgedeelte niet te beïnvloeden.
Rigid-Flexible Combination Board Production Process
De productie van rigid-flex moet zowel FPC-productieapparatuur als PCB-verwerkingsapparatuur hebben. Eerst tekent de elektronica-ingenieur de lijn en de vorm van het flexibele bord volgens de vereisten en levert het vervolgens af aan de fabriek die het onbuigzame bord kan produceren. Nadat de CAM-ingenieurs de relevante documenten hebben verwerkt en gepland, wordt de FPC-productielijn geregeld. De FPC- en PCB-productielijnen zijn nodig om PCB's te produceren. Nadat het flexibele bord en het stijve bord zijn uitgekomen, worden de FPC en de printplaat, volgens de planningsvereisten van de elektronische ingenieurs, naadloos door de persmachine geperst en vervolgens door een reeks gedetailleerde stappen, het laatste proces is een onbuigzaam bord .
Neem als voorbeeld het Motorola 1 + 2F + 1 mobiele display en zijtoetsen 4-laags bord (twee-laags stijf bord en twee-laags flexbord). De vereisten voor het maken van platen zijn een HDI-ontwerp met een BGA-spoed van 0, 5 mm. De dikte van de flexboard is 25um en er is een IVH (Interstitial Via Hole) gatontwerp. De dikte van de hele plaat: 0, 295 +/- 0, 052 mm. De binnenste laag LW / SP is 3/3 mil.
Ontwerpregels voor Rigid-Flex Boards
Het rigid-flex bord is veel gecompliceerder in ontwerp dan het traditionele PCB-ontwerp en er zijn veel plaatsen om op te letten. In het bijzonder zijn overgangsgebieden met stijve overgangen, evenals bijbehorende routering, via's, enzovoort onderworpen aan de vereisten van de overeenkomstige ontwerpregels.
1. Via locatie
In het geval van dynamisch gebruik, vooral wanneer het flexibele bord vaak wordt gebogen, worden de doorgaande gaten op het flexibele bord zoveel mogelijk vermeden en worden de doorgaande gaten gemakkelijk gebroken. Het versterkte gebied op de flexibele plaat kan echter nog steeds worden geperforeerd, maar vermijdt ook de nabijheid van de rand van het versterkte gebied. Daarom is het noodzakelijk om een bepaalde afstand van het verbindingsgebied te vermijden bij het ponsen van gaten in het ontwerp van de flexibele en harde plaat. Zoals hieronder getoond.
Voor de afstandseisen van de via en de rigid-flex zijn de regels die in het ontwerp moeten worden gevolgd:
- Een afstand van ten minste 50 mil moet worden gehandhaafd en een toepassing met hoge betrouwbaarheid vereist ten minste 70 mil.
- De meeste processors accepteren geen extreme afstanden onder 30 mil.
- Volg dezelfde regels voor via's op een flexibel bord.
- Dit is de belangrijkste ontwerpregel in het rigid-flex bord.
2. Pad en via ontwerp
Pads en via's winnen de maximale waarde wanneer aan elektrische vereisten wordt voldaan en een vloeiende overgangslijn wordt gebruikt op de verbinding tussen het pad en de geleider om een rechte hoek te voorkomen. Er moeten afzonderlijke pads aan de teen worden toegevoegd om de ondersteuning te verbeteren.
In het rigid-flex bordontwerp worden de via's of pads gemakkelijk beschadigd. De te volgen regels om dit risico te verminderen:
- Het soldeerpad van het pad of via wordt blootgesteld aan een koperen ring, hoe groter hoe beter.
- Doorgaande gaten voegen zoveel mogelijk druppeltjes toe om de mechanische ondersteuning te vergroten.
- Voeg een teen toe om te versterken.
3. Trace-ontwerp
Als er sporen op verschillende lagen in de flexzone (Flex) zijn, probeer dan een draad aan de bovenkant en de andere op hetzelfde pad aan de onderkant te vermijden. Op deze manier is, wanneer de flexibele plaat wordt gebogen, de kracht van de bovenste en onderste lagen van de koperdraad inconsistent, wat waarschijnlijk mechanische schade aan de lijn zal veroorzaken. In plaats daarvan moet je de paden spreiden en de paden kruisen. Zoals hieronder getoond.
Het routingontwerp in de flexzone (Flex) vereist dat de booglijn de beste is, niet de hoeklijn. In tegenstelling tot de aanbevelingen in het rigide gebied. Dit kan het flexibele paneeldeel beschermen tegen gemakkelijk breken wanneer het wordt gebogen. De lijn moet ook plotselinge expansie of samentrekking voorkomen en de dikke en dunne lijnen moeten worden verbonden door een druppelvormige boog.
4. Koperen platingontwerp
Voor de flexibele buiging van de versterkte flexibele plaat is de koperen of vlakke laag bij voorkeur een maasstructuur. Voor impedantiecontrole of andere toepassingen is de maasstructuur echter niet bevredigend wat betreft elektrische kwaliteit. Daarom moet de ontwerper in het specifieke ontwerp een beoordelingsoproep maken die past bij de ontwerpvereisten. Gebruikt het gaaskoper of massief? Voor het afvalgebied is het echter nog steeds mogelijk om zoveel mogelijk massief koper te ontwerpen. Zoals hieronder getoond.
5. Afstand tussen boorgat en koper
Deze afstand verwijst naar de afstand tussen een gat en de koperen huid. Dit wordt de "koperafstand" genoemd. Het materiaal van de flexboard is anders dan dat van het stijve board, zodat de afstand tussen de gaten en het koper te moeilijk te hanteren is. Over het algemeen moet de standaardafstand voor gatkoper 10 mil zijn.
Voor de star-flexibele zone mogen de twee belangrijkste afstanden niet worden genegeerd. Een daarvan is de hier genoemde boor naar koper, die de minimale standaard van 10 mil volgt. De andere is het gat aan de rand van het flexbord (Hole to Flex), dat over het algemeen wordt aanbevolen 50mil te zijn.
6. Ontwerp van een star-flexibele zone
In de star-flexibele zone is de flexibele plaat bij voorkeur ontworpen om te worden verbonden met de hardboard in het midden van de stapel. De via's van de flexboard worden beschouwd als begraven gaten in het star-flexibele verbindingsgebied. De gebieden die moeten worden opgemerkt in de star-flexibele zone zijn als volgt:
- De lijn moet soepel worden overgezet en de richting van de lijn moet loodrecht staan op de richting van de bocht.
- De lay-out moet gelijkmatig over de buigzone worden verdeeld.
- De breedte van de draad moet in de hele buigzone worden gemaximaliseerd.
- De overgangszone met starre overgang moet proberen het PTH-ontwerp niet over te nemen.
7. De buigradius van de buigzone van de Rigid-Flex-plaat
De flexibele buigzone van het starre-flex paneel moet bestand zijn tegen 100.000 vervormingen zonder onderbrekingen, kortsluiting, verminderde prestaties of onaanvaardbare delaminatie. De buigweerstand wordt gemeten met speciale apparatuur en kan ook worden gemeten met gelijkwaardige instrumenten. De geteste monsters moeten voldoen aan de vereisten van relevante technische specificaties.
In het ontwerp moet naar de buigradius worden verwezen zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Het ontwerp van de buigradius moet verband houden met de dikte van de flexibele plaat in de flexibele buigzone en het aantal lagen van de flexibele plaat. Een eenvoudige referentiestandaard is R = BxT. T is de totale dikte van het flexbord. Het enkele paneel W is 6, het dubbele paneel 12 en het meerlagige bord 24. Daarom is de minimale buigradius van een enkel paneel 6 keer, het dubbele paneel is 12 keer dik en het meerlagige bord is 24 keer dik. Alles mag niet minder zijn dan 1, 6 mm.
Samenvattend is het bijzonder belangrijk dat het ontwerp van het flexibele en harde bord gerelateerd is aan het ontwerp van de flexibele printplaat. Flexibel bordontwerp vereist dat rekening wordt gehouden met de verschillende materialen, diktes en verschillende combinaties van het substraat, hechtlaag, koperfolie, deklaag en versterkingsplaat en oppervlaktebehandeling van het flexibele bord, evenals de eigenschappen, zoals afpelsterkte en buigweerstand . Flexeigenschappen, chemische eigenschappen, bedrijfstemperaturen, enz. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan de montage en specifieke toepassing van de ontworpen flexplaat. Specifieke ontwerpregels in dit verband kunnen verwijzen naar de IPC-normen: IPC-D-249 en IPC-2233.
Voor de verwerkingsnauwkeurigheid van flexboard is de verwerkingsprecisie in het buitenland bovendien: circuitbreedte: 50 μm, diafragma: 0, 1 mm en het aantal lagen is meer dan 10 lagen. Binnenlands: circuitbreedte: 75μm, diafragma: 0, 2 mm, 4 lagen. Deze moeten in het specifieke ontwerp worden begrepen en ernaar worden verwezen.
Een normale toepassing van een rigid-flex board is het iPhone PCB-ontwerp. Apple gebruikt een rigide flexboard om het mobiele display van het apparaat te verbinden met het moederbord. Ga naar RayMing als u meer wilt weten over rigid-flex bordtoepassingen voor industrieën zoals medische apparatuur, militaire apparatuur of opto-elektronica.
