Elastyczny proces produkcji PCB

Słowa kluczowe: Elastyczna płytka drukowana, Giętka płytka obwodów

Ulepszenie innowacji w zakresie elastycznych płytek drukowanych znacznie posunęło naprzód możliwości współczesnych urządzeń elektronicznych. Liczne delikatne i wrażliwe urządzenia innowacyjne mają je w centrum swojego projektu. Wiele urządzeń elektronicznych, w tym Twój telefon komórkowy, aparat fotograficzny, komputer, kalkulator i wiele innych, wykorzystuje tę technologię.

Opis Elastycznej Płytki Drukowanej

Jest ona konstruowana z wykorzystaniem poliimidów jako podstawowego materiału podłoża. Substancja ta, występująca zarówno naturalnie, jak i syntetycznie, jest stosowana w różnych sektorach, w tym w przemyśle motoryzacyjnym i odzieżowym. W porównaniu ze zwykłymi, sztywnymi płytkami drukowanymi, mały rozmiar i wysoka gęstość połączeń elektrycznych giętkich obwodów dają nam znaczące korzyści w zakresie oszczędności wagi, przestrzeni i kosztów. W odpowiednich zastosowaniach ta technologia może obniżyć całkowity koszt połączeń elektrycznych nawet o 70%, a ilość użytego okablowania nawet o 75%.

Ze względu na swoje wyjątkowe zalety, takie jak elastyczna konstrukcja, mała objętość i lekkość, zgodne z trendem miniaturyzacji w rozwoju elektroniki, elastyczne płytki drukowane rozwijają się i znajdują szerokie spektrum zastosowań. Pomimo dużej elastyczności, możliwości skręcania i składania, elastyczne płytki drukowane mogą również łączyć elastyczność statyczną. Elastyczne płytki drukowane zwiększają stopień swobody w projektowaniu mechanicznym i obwodowym, rozciągając się w trzech wymiarach. Ponadto, poprzez prowadzenie ścieżek na powierzchniach X, Y i Z z mniejszą liczbą połączeń, można zmniejszyć błędy obróbki i montażu, a niezawodność i stabilność całego systemu wykorzystywanego przez urządzenia elektroniczne mogą zostać znacząco zwiększone. Elastyczne płytki drukowane są szeroko stosowane w różnych branżach, w tym w komputerach, urządzeniach specjalistycznych, przyrządach, sprzęcie medycznym, lotnictwie i wojsku. Ponadto, nowe obszary zastosowań elastycznych płytek drukowanych, takie jak zdalne głowice pływające, wzmacniacze, aparaty cyfrowe, telefony komórkowe, wyświetlacze płaskie oraz obwody drukowane HDI, znacząco napędziły rozwój elastycznych płytek drukowanych i zwiększyły ich udział w ogólnym rynku PCB.

Rodzaje Elastycznych Płytek Drukowanych

Elastyczne płytki drukowane można podzielić na następujące grupy ze względu na typ konstrukcji:

• Jednostronna elastyczna płytka drukowana, która jest łatwa w produkcji i ma prostą konstrukcję
• Dwustronna elastyczna płytka drukowana ma bardziej skomplikowaną strukturę niż jednostronna elastyczna płytka drukowana i jest trudniejsza w kontroli
• Wielowarstwowa elastyczna płytka drukowana, która ma bardziej złożoną strukturę niż 2-warstwowa elastyczna płytka drukowana i jest trudniejsza do wytworzenia z zachowaniem stałej jakości
• Sztywno-giętka płytka drukowana jednostronna
• Płytka drukowana z dwustronnym zginaniem sztywnym
• Płytka drukowana z kilkoma warstwami sztywno-giętkimi

Pierwsze trzy rodzaje elastycznych płytek drukowanych — jednostronne, dwustronne i wielowarstwowe sztywno-giętkie — są trudniejsze w produkcji, ponieważ mają zasadniczo bardziej skomplikowane struktury.

Materiały do Elastycznych Płytek Drukowanych

Zgodnie z rozwojem elastycznych PCB, materiał podłoża ochronnego, cement, warstwa przewodnika metalowego (folia miedziowa) i warstwa przykrywająca są składnikami tworzącymi elastyczne PCB. Elastyczna folia izolacyjna, która służy jako nośnik i ma wyjątkowe właściwości mechaniczne i elektryczne, powinna być kluczowym elementem elastycznych PCB. Folie poliestrowe i polimidowe są powszechnymi materiałami, przy czym te ostatnie są używane częściej. Oprócz standardowych materiałów, dzięki ciągłym badaniom i rozwojowi nowych materiałów, dostępne są obecnie różne rodzaje materiałów podłoża, takie jak PEN i cienki FR4. W dalszej części tego artykułu przeprowadzimy Cię przez etapy związane z tworzeniem elastycznych płytek obwodów drukowanych.

Szczegółowy cykl montażu elastycznej płytki obwodowej

Proces montażu jest uporządkowany i metodyczny. Przeanalizujmy trzy kluczowe procesy produkcyjne:

Etap 1: Budowa elastycznego PCB

Początkowym etapem jest moment, w którym zachowanie materiału podstawowego jest głównym celem. Polimid jest podstawowym materiałem używanym do elastycznych obwodów. W porównaniu z FR-4, ten materiał jest droższy i musi być użyty właściwie. Obwody powinny być umieszczone jak najbliżej siebie, stosując metodę ustalania dla właściwego wykorzystania polimidu. W produkcji prototypowych PCB stosowane są następujące techniki:

Pętlowanie: Dodanie odrobiny nadmiaru materiału ponad maksimum projektanta jest dopuszczalne. Długość serwisowa i montaż obwodu są możliwe dzięki temu dodatkowemu materiałowi, czasami nazywanemu pętlą wspomagającą.

Rozmiar ścieżki: Ponieważ oferuje największą elastyczność, należy wybrać możliwie najcieńszą miedź, zwłaszcza jeśli obwód ma być używany w aplikacjach dynamicznych.

Trawienie: Ta technika jest używana do skompensowania wszelkich izotropowych strat, które mogły wystąpić podczas produkcji. Strata szerokości linii podczas tej operacji jest w przybliżeniu dwukrotnie większa od grubości folii miedziowej. Na szerokość linii wpływa kilka czynników, w tym przewodnik, różne rodzaje miedzi i maski trawienne.

Routowanie: Przewody mogą być po prostu trasowane. Należy je ułożyć tak, aby były wyrównane z zagięciem i złożeniem. Zmniejszenie naprężeń poprawi składanie i zginanie.

Twórz krzyżujące się obszary masy, jeśli podział elektryczny jest wystarczający. Zmniejszenie wagi płytki obwodowej poprawia elastyczność obwodu.

Etap 2: Proces montażu elastycznej drukowanej płytki obwodowej (PCB)

Skupmy się teraz na płytkach. Najpierw szerokość i odstępy ścieżek. 375 mikrometrów to minimalna wymagana szerokość ścieżki dla cienkich folii polimerowych. Optymalny prąd obwodu jest przenoszony jednocześnie zarówno przez nominalnie grube folie polimerowe, jak i folie polimerowe na bazie srebra. W zależności od projektu i zastosowania, średnica otworów w elastycznych PCB może się zmieniać.

Rozmiar otworów: Producent może zaprojektować małe otwory i układ PCB, który sprzyja elastyczności. Przy obecnej technologii wydaje się możliwe tworzenie otworów nawet tak małych jak 25 mikrometrów.

Filetowanie to technika, która pozwala rozłożyć naprężenia i zwiększyć powierzchnię padów. Należy sfiletować wszystkie pady i obszary lądowania końcowego na elastycznych obwodach. Aby stworzyć solidne połączenie lutowane, metalizowane otwory przelotowe są najlepszym wyborem. Platerowanie przyciskowe: W tym przypadku można wykonać zastępczy metalizowany otwór przelotowy. Producenci używają miedzi do projektowania przelotek i otworów przelotowych.

Etap 3: Zwróć szczególną uwagę na ograniczenia fizyczne

Producenci zajmują się w tej metodzie kwestiami warstwy maskującej i powlekania. Przedstawiamy kilka typowych procesowych warstw maskujących:

Filmy z podkładem klejowym, o ile są wykonane z nierafinowanych składników, są odpowiednie do zastosowań w dynamicznych elastycznych obwodach drukowanych. W większości przypadków, folie z podkładem klejowym są używane do pokrywania niestandardowo dostosowanych płytek PCB.

Płynne powłoki nadające się do druku sitowego: Płynne powłoki nadające się do druku sitowego są często stosowane z grubymi foliami polimerowymi i są praktyczne.

Płynny i foliowy polimer, który może być wykorzystany w fotografii. Jest to najbardziej nowoczesna procedura nakładania powłoki i obejmuje kilka zaskakujących cech, takich jak:

• Służy jako powłoka lutownicza i zapobiega zwarciu ścieżek przez spoiwo lutownicze.
• Zabezpiecza przed wewnętrznym i zewnętrznym uszkodzeniem obwodów drukowanych.
• Zapobiega zdalnemu zasilaniu obwodów.
• Elastyczne płytki PCB wyróżniają się na tle innych tradycyjnych rozwiązań, oferując różnorodność połączeń i niezawodność.