แอพพลิเคชั่นบอร์ดแบบแข็งสำหรับการออกแบบ pcb

แนวโน้มของการออกแบบ PCB คือการพัฒนาในทิศทางที่เบาและเล็ก นอกเหนือจากการออกแบบบอร์ดที่มีความหนาแน่นสูงแล้วยังมีพื้นที่สำคัญและซับซ้อนของการประกอบการเชื่อมต่อสามมิติของบอร์ดเฟล็กซ์ฮาร์ด แผงวงจรแบบยืดหยุ่นที่มีการกำเนิดและการพัฒนาของ FPC ค่อย ๆ ถูกใช้อย่างกว้างขวางในโอกาสต่าง ๆ

บอร์ดแข็งเกร็งเป็นแผงวงจรที่มีความยืดหยุ่นและแผงวงจรแข็งทั่วไปซึ่งจะรวมกันในกระบวนการต่าง ๆ และตามความต้องการของกระบวนการที่เกี่ยวข้องในรูปแบบแผงวงจรที่มีลักษณะ FPC และ PCB ลักษณะ มันสามารถใช้ในผลิตภัณฑ์บางอย่างที่มีความต้องการพิเศษทั้งพื้นที่ที่ยืดหยุ่นและพื้นที่แข็งซึ่งช่วยประหยัดพื้นที่ภายในลดปริมาณผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปและปรับปรุงประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์

วัสดุกระดานยืดหยุ่น

ลิงค์ด่วน

• วัสดุกระดานยืดหยุ่น
• กฎการออกแบบสำหรับบอร์ดแข็งเกร็ง
  • 1. ผ่านตำแหน่ง
  • 2. Pad และ Via Design
  • 3. การออกแบบการติดตาม
  • 4. การออกแบบการชุบทองแดง
  • 5. ระยะห่างระหว่างหลุมเจาะและทองแดง
  • 6. การออกแบบโซนที่ยืดหยุ่น
  • 7. รัศมีการดัดของเขตดัดของคณะกรรมการ Rigid-Flex

“ เมื่อคนงานต้องการทำสิ่งที่ดีเขาต้องลับคมเครื่องมือของเขาเสียก่อน” ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องเตรียมความพร้อมอย่างเต็มที่สำหรับการออกแบบและกระบวนการผลิตของกระดานแข็งเกร็ง อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ต้องการความเชี่ยวชาญและความเข้าใจในลักษณะของวัสดุที่ต้องการ วัสดุที่เลือกสำหรับเพลทแบบยืดหยุ่นแข็งส่งผลโดยตรงต่อกระบวนการผลิตที่ตามมาและประสิทธิภาพการทำงาน

ทุกคนคุ้นเคยกับวัสดุแข็งและมักใช้วัสดุประเภท FR4 อย่างไรก็ตามวัสดุแข็งเกร็งยังต้องคำนึงถึงความต้องการมากมาย เหมาะสำหรับการเกาะและมีความต้านทานความร้อนที่ดีเพื่อให้แน่ใจว่าระดับการขยายตัวของข้อต่อที่แข็งเกร็งหลังจากการให้ความร้อนสม่ำเสมอโดยไม่มีการเสียรูป ผู้ผลิตทั่วไปใช้วัสดุที่แข็งของซีรี่ส์เรซิ่น

สำหรับวัสดุที่มีความยืดหยุ่น (งอ) ให้เลือกวัสดุพิมพ์ที่มีขนาดเล็กลงและฟิล์มหุ้ม โดยทั่วไปจะใช้วัสดุที่ทำจาก PI ที่แข็งกว่าและวัสดุที่ผลิตโดยใช้วัสดุที่ไม่ยึดติดก็ถูกนำมาใช้โดยตรงเช่นกัน วัสดุยืดหยุ่นดังต่อไปนี้:

วัสดุฐาน: FCCL (ลามิเนตหุ้มทองแดงที่มีความยืดหยุ่น)

ธ เธเธ PI เธ โพลีไมด์: Kapton (12.5 um / 20 um / 25 um / 50 um / 75 um) ความยืดหยุ่นที่ดี, ทนต่ออุณหภูมิสูง (อุณหภูมิการใช้งานระยะยาวคือ 260 ° C, ความต้านทานระยะสั้นถึง 400 ° C), การดูดซับความชื้นสูง, คุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางกลที่ดี, ความต้านทานการฉีกขาดที่ดี ทนต่อสภาพอากาศและคุณสมบัติทางเคมีได้ดีทนไฟได้ดี Polyimide (PI) เป็นที่นิยมใช้กันมากที่สุด 80% ผลิตโดย บริษัท ดูปองท์สหรัฐอเมริกา

PET โพลีเอสเตอร์

โพลีเอสเตอร์ (25um / 50um / 75um) ราคาถูกยืดหยุ่นและทนต่อการฉีกขาด คุณสมบัติทางกลและทางไฟฟ้าที่ดีเช่นความต้านทานแรงดึง, ความต้านทานต่อน้ำที่ดีและการดูดความชื้น อย่างไรก็ตามหลังจากความร้อนอัตราการหดตัวมีขนาดใหญ่และทนต่ออุณหภูมิสูงไม่ดี ไม่เหมาะสำหรับการบัดกรีที่อุณหภูมิสูงจุดหลอมเหลว 250 ° C ใช้น้อยกว่า

Coverlay

หน้าที่หลักของฟิล์มหุ้มคือการปกป้องวงจรจากความชื้นการปนเปื้อนและการบัดกรี ครอบคลุมความหนาของฟิล์มตั้งแต่ 1/2 mil ถึง 5 mils (12.7 to 127 um)

เลเยอร์นำไฟฟ้าถูกรีดด้วยทองแดงอบอ่อน, ทองแดงอิเล็กโทรโฟสิเซทและหมึกสีเงิน ในหมู่พวกเขาโครงสร้างผลึกทองแดงด้วยไฟฟ้ามีความหยาบซึ่งไม่เอื้อต่อการขึ้นบรรทัดใหม่ โครงสร้างผลึกทองแดงนั้นเรียบ แต่การยึดเกาะกับฟิล์มฐานไม่ดี การแก้ปัญหาจุดและฟอยล์ทองแดงสามารถแตกต่างจากลักษณะที่ปรากฏ ฟอยล์ทองแดงด้วยไฟฟ้าเป็นสีแดงทองแดงและฟอยล์ทองแดงที่ผ่านการรีดเป็นสีขาวอมเทา

วัสดุเพิ่มเติมและทำให้แข็ง

วัสดุเสริมและตัวแข็งเป็นวัสดุแข็งกดบางส่วนเข้าด้วยกันเพื่อเชื่อมส่วนประกอบหรือเพิ่มการเสริมแรงสำหรับการติดตั้ง ฟิล์มเสริมแรงสามารถเสริมด้วย FR4, แผ่นเรซิน, กาวไวต่อแรงกด, แผ่นเหล็กและแผ่นอลูมิเนียม

พรีเพกพรีเพกเกอร์ชนิดไม่ไหล / ต่ำ (Low Flow PP) การเชื่อมต่อแบบแข็งและแบบยืดหยุ่นสำหรับแผงวงจรแบบยืดหยุ่นมักจะเป็น PP ที่บางมาก โดยทั่วไปมีข้อกำหนด 106 (2 ล้านบาท), 1080 (3.0 ล้าน / 3.5 ล้านบาท), 2116 (5.6 ล้านบาท)

โครงสร้างแผ่นแข็งยืดหยุ่น

บอร์ดแข็งเกร็งเป็นชั้นหนึ่งหรือมากกว่านั้นยึดติดกับบอร์ดยืดหยุ่นและวงจรบนชั้นแข็งและวงจรบนชั้นยืดหยุ่นเชื่อมต่อกันโดยการทำให้เป็นโลหะ แผงแบบยืดหยุ่นแต่ละแผงจะมีโซนที่ยืดหยุ่นตั้งแต่หนึ่งโซนขึ้นไปและโซนที่ยืดหยุ่น การรวมกันของแผ่นแข็งที่เรียบง่ายและมีความยืดหยุ่นแสดงอยู่ด้านล่างที่มีมากกว่าหนึ่งชั้น

นอกจากนี้การรวมกันของคณะกรรมการที่มีความยืดหยุ่นและไม่กี่บอร์ดแข็งการรวมกันของบอร์ดที่มีความยืดหยุ่นหลายและบอร์ดแข็งหลายใช้หลุมหลุมชุบกระบวนการเคลือบเพื่อให้บรรลุการเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้า ตามข้อกำหนดการออกแบบแนวคิดการออกแบบเหมาะสำหรับการติดตั้งและแก้ไขข้อบกพร่องของอุปกรณ์รวมถึงการเชื่อมด้วย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ใช้ประโยชน์และความยืดหยุ่นของบอร์ดแบบยืดหยุ่นได้ดีขึ้น สถานการณ์นี้ซับซ้อนมากขึ้นและชั้นลวดมากกว่าสองชั้น ดังต่อไปนี้:

การเคลือบคือการเคลือบฟอยล์ทองแดงลามิเนต P-piece วงจรยืดหยุ่นหน่วยความจำและวงจรแข็งด้านนอกเข้าสู่บอร์ดหลายชั้น การเคลือบบอร์ดแบบยืดหยุ่นนั้นแตกต่างจากการเคลือบแบบบอร์ดแบบยืดหยุ่นเท่านั้นหรือการเคลือบบอร์ดแบบแข็ง จำเป็นต้องพิจารณาถึงการเสียรูปของแผ่นยืดหยุ่นในระหว่างกระบวนการเคลือบและความเรียบผิวของบอร์ดแข็ง

ดังนั้นนอกเหนือจากการเลือกวัสดุแล้วยังจำเป็นต้องพิจารณาความหนาของแผ่นแข็งในกระบวนการออกแบบและเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการหดตัวของชิ้นส่วนแข็งเกร็งนั้นสอดคล้องกันโดยไม่มีการแปรปรวน การทดสอบพิสูจน์ว่าความหนาของ 0.8 ~ 1.0 มม. เหมาะสมกว่า ในเวลาเดียวกันก็ควรสังเกตว่าแผ่นแข็งและแผ่นยืดหยุ่นจะอยู่ในระยะที่แน่นอนจากข้อต่อเพื่อไม่ให้กระทบต่อส่วนข้อต่อแข็ง

กระบวนการผลิตแบบผสมผสานแข็ง - แข็ง

การผลิตเฟล็กซ์แข็งควรมีทั้งอุปกรณ์การผลิต FPC และอุปกรณ์การประมวลผล PCB ขั้นแรกวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์จะวาดเส้นและรูปร่างของบอร์ดแบบยืดหยุ่นตามข้อกำหนดจากนั้นส่งไปยังโรงงานที่สามารถผลิตบอร์ดแบบยืดหยุ่นได้ หลังจากวิศวกร CAM ดำเนินการและวางแผนเอกสารที่เกี่ยวข้องแล้วจะมีการจัดสายการผลิต FPC สายการผลิต FPC และ PCB จำเป็นสำหรับการผลิต PCB หลังจากที่บอร์ดแบบยืดหยุ่นและบอร์ดแข็งออกมาตามข้อกำหนดการวางแผนของวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ FPC และ PCB จะถูกกดอย่างต่อเนื่องผ่านเครื่องกดจากนั้นผ่านขั้นตอนที่มีรายละเอียดหลายขั้นตอนกระบวนการสุดท้ายคือบอร์ดแบบยืดหยุ่น .

ยกตัวอย่างเช่นใช้ Motorola 1 + 2F + 1 Mobile Display และ Side Keys 4-layer board (บอร์ดแข็งสองชั้นและ flex flex สองชั้น) ข้อกำหนดในการผลิตเพลทเป็นการออกแบบ HDI ที่มีระยะห่าง BGA 0.5 มม. ความหนาของบอร์ดโค้งงอเป็น 25um และมีการออกแบบรู IVH (Interstitial Via Hole) ความหนาของแผ่นทั้งหมด: 0.295 +/- 0.052 มม. เลเยอร์ชั้นใน LW / SP คือ 3/3 ล้านบาท

กฎการออกแบบสำหรับบอร์ดแข็งเกร็ง

บอร์ดแข็งเกร็งมีความซับซ้อนในการออกแบบมากกว่าการออกแบบ PCB แบบดั้งเดิมและมีหลายสถานที่ให้ความสนใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งพื้นที่การเปลี่ยนแปลงที่เปลี่ยนแปลงตลอดจนเส้นทางที่เกี่ยวข้องจุดแวะและอื่น ๆ นั้นขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของกฎการออกแบบที่เกี่ยวข้อง

1. ผ่านตำแหน่ง

ในกรณีของการใช้งานแบบไดนามิกโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อบอร์ดที่มีความยืดหยุ่นมักจะโค้งงอรูที่รูบนบอร์ดที่มีความยืดหยุ่นจะหลีกเลี่ยงได้มากที่สุดและรูที่ผ่านจะแตกได้ง่าย อย่างไรก็ตามพื้นที่เสริมบนบอร์ดแบบยืดหยุ่นยังคงสามารถเจาะรูได้ แต่ยังหลีกเลี่ยงบริเวณขอบของพื้นที่เสริมแรง ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องหลีกเลี่ยงระยะห่างที่แน่นอนของพื้นที่การยึดเกาะเมื่อทำการเจาะรูในการออกแบบของบอร์ดเฟล็กและฮาร์ดบอร์ด ดังแสดงด้านล่าง

สำหรับความต้องการระยะทางของการผ่านและเฟล็กซ์แข็งกฎที่จะต้องปฏิบัติตามในการออกแบบคือ:

• ควรรักษาระยะห่างอย่างน้อย 50 ไมล์และแอปพลิเคชันที่มีความน่าเชื่อถือสูงต้องใช้เวลาอย่างน้อย 70 ไมล์
• โปรเซสเซอร์ส่วนใหญ่จะไม่ยอมรับระยะทางไกลสุดต่ำกว่า 30 ล้าน
• ปฏิบัติตามกฎเดียวกันสำหรับจุดแวะบนกระดานที่ยืดหยุ่น
• นี่คือกฎการออกแบบที่สำคัญที่สุดในกระดานแข็งเกร็ง

2. Pad และ Via Design

Pads และ vias ชนะค่าสูงสุดเมื่อตรงตามข้อกำหนดทางไฟฟ้าและมีการใช้เส้นต่อเนื่องที่จุดต่อระหว่างแผ่นอิเล็กโทรดและตัวนำเพื่อหลีกเลี่ยงมุมฉาก ควรเพิ่มแผ่นแยกต่างหากที่ปลายเท้าเพื่อเพิ่มการรองรับ

ในการออกแบบบอร์ดแบบยืดหยุ่นแข็งจุดอ่อนหรือแผ่นรองเสียหายได้ง่าย กฎที่ต้องปฏิบัติตามเพื่อลดความเสี่ยงนี้:

• แผ่นบัดกรีของแผ่นหรือผ่านสัมผัสกับแหวนทองแดงที่ใหญ่กว่าดีกว่า
• ร่องรอยที่เจาะทะลุผ่านรูนั้นจะเพิ่มเม็ดน้ำตาให้มากที่สุดเพื่อเพิ่มการรองรับเชิงกล
• เพิ่มนิ้วเท้าเพื่อเสริมสร้าง

3. การออกแบบการติดตาม

หากมีร่องรอยบนชั้นต่าง ๆ ในโซนยืดหยุ่น (Flex) พยายามหลีกเลี่ยงสายหนึ่งที่ด้านบนและอีกเส้นที่เส้นทางเดียวกันที่ด้านล่าง ด้วยวิธีนี้เมื่อบอร์ดยืดหยุ่นงอแรงของชั้นบนและล่างของลวดทองแดงไม่สอดคล้องกันซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความเสียหายทางกลกับสาย แต่คุณควรเดินโซเซและข้ามทาง ดังแสดงด้านล่าง

การออกแบบเส้นทางในโซนยืดหยุ่น (Flex) กำหนดให้เส้นส่วนโค้งนั้นดีที่สุดไม่ใช่เส้นมุม ตรงกันข้ามกับคำแนะนำในพื้นที่แข็ง สิ่งนี้สามารถป้องกันส่วนที่มีความยืดหยุ่นของบอร์ดจากการแตกหักง่ายเมื่องอ เส้นควรหลีกเลี่ยงการขยายหรือหดตัวอย่างกะทันหันและเส้นหนาและบางควรเชื่อมต่อด้วยส่วนโค้งที่มีรูปทรงหยดน้ำ

4. การออกแบบการชุบทองแดง

สำหรับการดัดงอที่ยืดหยุ่นของกระดานยืดหยุ่นเสริมชั้นทองแดงหรือแบนเป็นโครงสร้างตาข่ายโดยเฉพาะอย่างยิ่ง อย่างไรก็ตามสำหรับการควบคุมความต้านทานหรือการใช้งานอื่น ๆ โครงสร้างตาข่ายไม่เป็นที่พอใจในแง่ของคุณภาพไฟฟ้า ดังนั้นในการออกแบบที่เฉพาะเจาะจงผู้ออกแบบจะต้องทำการเรียกการตัดสินที่เหมาะกับข้อกำหนดการออกแบบ มันใช้ตาข่ายทองแดงหรือของแข็ง? อย่างไรก็ตามสำหรับพื้นที่ขยะนั้นยังคงสามารถออกแบบทองแดงที่เป็นของแข็งได้มากที่สุด ดังแสดงด้านล่าง

5. ระยะห่างระหว่างหลุมเจาะและทองแดง

ระยะนี้หมายถึงระยะห่างระหว่างหลุมและผิวทองแดง สิ่งนี้เรียกว่า "ระยะห่างจากรูทองแดง" วัสดุของบอร์ดดิ้นแตกต่างจากบอร์ดแข็งเพื่อให้ระยะห่างระหว่างรูและทองแดงนั้นยากที่จะจัดการ โดยทั่วไประยะทางของรูทองแดงมาตรฐานควรอยู่ที่ 10 ไมล์

สำหรับโซนที่ยืดหยุ่นได้ระยะทางที่สำคัญที่สุดทั้งสองจะต้องไม่ถูกละเว้น หนึ่งคือสว่านต่อทองแดงที่กล่าวถึงที่นี่ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานขั้นต่ำ 10 ล้าน ส่วนอีกอันคือรูถึงขอบของบอร์ดโค้งงอ (Hole to Flex) ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะแนะนำให้เป็น 50mil

6. การออกแบบโซนที่ยืดหยุ่น

ในโซนที่มีความยืดหยุ่นแข็งแผ่นกระดานที่มีความยืดหยุ่นได้รับการออกแบบให้เชื่อมต่อกับฮาร์ดบอร์ดตรงกลางสแต็ค จุดอ่อนของบอร์ดแบบยืดหยุ่นนั้นถูกพิจารณาว่าเป็นรูที่ฝังอยู่ในบริเวณบอนด์ที่ยืดหยุ่นได้ พื้นที่ที่ต้องสังเกตในโซนที่ยืดหยุ่นได้ดังต่อไปนี้:

• เส้นควรเปลี่ยนอย่างราบรื่นและทิศทางของเส้นควรตั้งฉากกับทิศทางของโค้ง
• โครงร่างควรกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งแนวโค้งงอ
• ความกว้างของเส้นลวดควรถูกขยายให้กว้างที่สุดตลอดแนวโค้ง
• เขตการเปลี่ยนผ่านที่เข้มงวดควรพยายามไม่ยอมรับการออกแบบ PTH

7. รัศมีการดัดของเขตดัดของคณะกรรมการ Rigid-Flex

โซนการดัดงอที่ยืดหยุ่นของแผงแข็งเกร็งจะต้องสามารถต้านทานการโก่งตัวได้ 100, 000 ครั้งโดยไม่หยุดพักวงจรสั้นประสิทธิภาพลดลงหรือการหลุดลอกที่ไม่สามารถยอมรับได้ ความต้านทานการดัดงอถูกวัดโดยอุปกรณ์พิเศษและสามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือที่เทียบเท่า ตัวอย่างที่ทดสอบควรเป็นไปตามข้อกำหนดของข้อกำหนดทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง

ในการออกแบบรัศมีการดัดควรอ้างอิงตามที่แสดงในภาพด้านล่าง การออกแบบของรัศมีการดัดควรเกี่ยวข้องกับความหนาของแผ่นโค้งงอในเขตดัดโค้งและจำนวนชั้นของแผ่นโค้งงอ มาตรฐานอ้างอิงอย่างง่ายคือ R = WxT T คือความหนารวมของบอร์ดเฟล็กซ์ W แผงเดี่ยวคือ 6, แผงคู่ 12 และบอร์ดหลายชั้น 24 ดังนั้นรัศมีการดัดขั้นต่ำของแผงเดียวคือ 6 เท่าแผงคู่มีความหนา 12 เท่าและบอร์ดหลายชั้นหนา 24 เท่า ทั้งหมดไม่ควรน้อยกว่า 1.6 มม.

โดยสรุปแล้วมันมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบบอร์ดที่มีความยืดหยุ่นและแข็งที่จะเกี่ยวข้องกับการออกแบบแผงวงจรที่มีความยืดหยุ่น การออกแบบบอร์ดแบบยืดหยุ่นต้องคำนึงถึงวัสดุที่แตกต่างกันความหนาและการรวมกันของพื้นผิวที่แตกต่างกันชั้นพันธะฟอยล์ทองแดงชั้นปกและเสริมแผ่นและการรักษาพื้นผิวของคณะกรรมการที่มีความยืดหยุ่นเช่นเดียวกับคุณสมบัติของมันเช่นความแข็งแรง . คุณสมบัติยืดหยุ่น, คุณสมบัติทางเคมี, อุณหภูมิในการทำงาน ฯลฯ ควรพิจารณาถึงการประกอบและการใช้งานเฉพาะของแผ่นเฟล็กซ์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ กฎการออกแบบเฉพาะในเรื่องนี้สามารถอ้างถึงมาตรฐาน IPC: IPC-D-249 และ IPC-2233

นอกจากนี้เพื่อความแม่นยำในการประมวลผลของ flex board ความแม่นยำในการประมวลผลในต่างประเทศคือ: ความกว้างของวงจร: 50μm, รูรับแสง: 0.1 มม. และจำนวนชั้นมากกว่า 10 ชั้น ในประเทศ: ความกว้างของวงจร: 75μm, รูรับแสง: 0.2 มม., 4 ชั้น จำเป็นต้องเข้าใจและอ้างอิงในการออกแบบเฉพาะ

แอปพลิเคชั่นปกติหนึ่งของบอร์ดแบบยืดหยุ่นคือการออกแบบ PCB ของ iPhone Apple ใช้ flex board แข็งเพื่อเชื่อมต่อหน้าจอมือถือของอุปกรณ์กับ main board หากคุณต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับแอพพลิเคชั่นกระดานแข็งสำหรับอุตสาหกรรมเช่นอุปกรณ์การแพทย์ทหารหรือออปโตอิเล็กทรอนิกส์ให้ไปที่ RayMing