A tendência do design de PCB é desenvolver-se em uma direção leve e pequena. Além do design da placa de alta densidade, também existem áreas importantes e complexas da montagem de conexões tridimensionais de placas flexíveis. A placa de circuito rígido-flexível, com o nascimento e o desenvolvimento do FPC, está sendo amplamente utilizada em várias ocasiões.
A placa rígida-flexível é uma placa de circuito flexível e uma placa de circuito rígido convencional, que são combinadas em vários processos e de acordo com os requisitos de processo relevantes para formar uma placa de circuito com características FPC e PCB. Pode ser usado em alguns produtos com requisitos especiais, tanto em uma área flexível quanto em uma área rígida, o que ajuda a economizar espaço interno, reduz o volume do produto acabado e melhora o desempenho do produto.
Material flexível da placa
Links Rápidos
- Material flexível da placa
- Regras de projeto para placas rígidas
- 1. Via Localização
- 2. Pad e Via Design
- 3. Projeto de rastreamento
- 4. Projeto de Chapeamento de Cobre
- 5. Distância entre o furo e o cobre
- 6. Projeto da zona rígido-flexível
- 7. O raio de curvatura da zona de curvatura da placa rígida-flexível
Como diz o ditado: “Quando um trabalhador quer fazer algo de bom, deve primeiro afiar suas ferramentas.” Portanto, é muito importante se preparar totalmente para o processo de design e produção de uma placa rígida. No entanto, isso requer uma certa quantidade de experiência e um entendimento das características dos materiais necessários. Os materiais selecionados para as chapas rígidas afetam diretamente o processo de produção subsequente e seu desempenho.
Os materiais rígidos são familiares a todos, e os materiais do tipo FR4 são frequentemente usados. No entanto, o material rígido-flexível também precisa levar em consideração muitos requisitos. É adequado para a aderência e oferece boa resistência ao calor para garantir que o grau de expansão da parte da junta rígida após o aquecimento seja uniforme sem deformação. O fabricante geral utiliza um material rígido da série de resinas.
Para materiais flexíveis (flexíveis), selecione um substrato com tamanho menor e uma película de cobertura. Geralmente, são utilizados materiais feitos de PI mais duro e os produzidos usando um substrato não adesivo também são usados diretamente. O material flexível é o seguinte:
Material de Base: FCCL (Laminado Revestido de Cobre Flexível)
PI de poliimida. Polimida: Kapton (12, 5 um / 20 um / 25 um / 50 um / 75 um). Boa flexibilidade, resistência a altas temperaturas (a temperatura de uso a longo prazo é de 260 ° C, resistência a curto prazo a 400 ° C), alta absorção de umidade, boas propriedades elétricas e mecânicas, boa resistência ao rasgo. Boa resistência a intempéries e propriedades químicas, bom retardamento de chamas. A poliimida (PI) é a mais amplamente utilizada. 80% deles são fabricados pela DuPont, EUA.
PET de poliéster
Poliéster (25um / 50um / 75um). Barato, flexível e resistente ao desgaste. Boas propriedades mecânicas e elétricas, como resistência à tração, boa resistência à água e higroscopicidade. No entanto, após o calor, a taxa de retração é grande e a resistência a altas temperaturas não é boa. Não é adequado para solda a alta temperatura, ponto de fusão 250 ° C, menos usado.
Coverlay
A principal função do filme de cobertura é proteger o circuito da umidade, contaminação e solda. Espessura da película de cobertura de 1/2 mil a 5 mils (12, 7 a 127 um).
A camada condutora é de cobre recozido laminado, cobre eletrodepositado e tinta prateada. Entre eles, a estrutura eletrolítica de cristal de cobre é áspera, o que não é propício ao rendimento da linha fina. A estrutura do cristal de cobre é suave, mas a adesão ao filme base é baixa. A solução pontual e a folha de cobre podem ser diferenciadas da aparência. A folha de cobre eletrolítica é vermelha de cobre e a folha de cobre enrolada é branca acinzentada.
Material Adicional e Reforçadores
Os materiais auxiliares e os reforçadores são materiais duros parcialmente pressionados juntos para soldar componentes ou adicionar reforço para montagem. O filme reforçado pode ser reforçado com FR4, placa de resina, adesivo sensível à pressão, chapa de aço e chapa de alumínio.
Pré-impregnado adesivo sem fluxo / baixo fluxo (PP de baixo fluxo). Conexão rígida e flexível para placas rígidas, geralmente PP muito fino. Geralmente, existem 106 (2 mil), 1080 (3, 0 mil / 3, 5 mil), 2116 (5, 6 mil) especificações.
Estrutura de chapa rígida-flexível
A placa rígida-flexível é uma ou mais camadas rígidas aderidas à placa flexível, e o circuito na camada rígida e o circuito na camada flexível são conectados entre si por metalização. Cada painel rígido-flexível possui uma ou mais zonas rígidas e uma zona flexível. A combinação de placas rígidas e flexíveis simples é mostrada abaixo, com mais de uma camada.
Além disso, uma combinação de uma placa flexível e algumas placas rígidas, uma combinação de várias placas flexíveis e várias placas rígidas, usando orifícios, orifícios de revestimento, processo de laminação para obter interconexão elétrica. De acordo com os requisitos de projeto, o conceito de projeto é mais adequado para instalação e depuração de dispositivos, bem como operações de soldagem. Garanta que as vantagens e a flexibilidade da placa rígida-flex sejam melhor utilizadas. Essa situação é mais complicada e a camada de arame é mais do que duas camadas. Do seguinte modo:
A laminação é para laminar folhas de cobre, peça P, circuito flexível de memória e circuito rígido externo em uma placa de várias camadas. A laminação da placa rígida-flexível é diferente da laminação apenas da placa flexível ou da laminação da placa rígida. É necessário considerar a deformação da placa flexível durante o processo de laminação e a planicidade da superfície da placa rígida.
Portanto, além da seleção do material, também é necessário considerar a espessura da placa rígida no processo de projeto e garantir que a taxa de contração da porção rígida-flexível seja consistente sem deformação. O experimento prova que a espessura de 0, 8 ~ 1, 0 mm é mais adequada. Ao mesmo tempo, deve-se notar que a placa rígida e a placa flexível são colocadas a uma certa distância da porção de junta para não afetar a porção de junta rígida.
Processo de produção de placas combinadas rígido-flexível
A produção de rigid-flex deve ter equipamentos de produção de FPC e equipamentos de processamento de PCB. Primeiro, o engenheiro eletrônico desenha a linha e o formato do cartão flexível de acordo com os requisitos e depois o entrega à fábrica que pode produzir o cartão rígido-flexível. Depois que os engenheiros da CAM processam e planejam os documentos relevantes, a linha de produção da FPC é organizada. As linhas de produção de FPC e PCB são necessárias para produzir PCBs. Depois que a placa flexível e a placa rígida são lançadas, de acordo com os requisitos de planejamento dos engenheiros eletrônicos, o FPC e o PCB são pressionados continuamente através da prensa e, em seguida, através de uma série de etapas detalhadas, o processo final é a placa rígida .
Por exemplo, pegue a placa de 4 camadas Motorola Mobile Display 1 + 2F + 1 e teclas laterais (placa rígida de duas camadas e placa flexível de duas camadas). Os requisitos para fabricação de chapas são do tipo HDI, com passo BGA de 0, 5 mm. A espessura da placa flexível é de 25um e existe um projeto de furo IVH (intersticial via hole). A espessura de toda a placa: 0, 295 +/- 0, 052 mm. A camada interna LW / SP é de 3/3 mil.
Regras de projeto para placas rígidas
A placa rígida-flexível é muito mais complicada em design do que o design tradicional de PCB, e há muitos lugares para prestar atenção. Em particular, as áreas de transição de transição rígida, bem como roteamento, vias e assim por diante, estão sujeitas aos requisitos das regras de projeto correspondentes.
1. Via Localização
No caso de uso dinâmico, especialmente quando a placa flexível é frequentemente dobrada, os furos passantes na placa flexível são evitados o máximo possível e os furos passantes são facilmente quebrados. No entanto, a área reforçada na placa flexível ainda pode ser perfurada, mas também evitar a vizinhança da borda da área reforçada. Portanto, é necessário evitar uma certa distância da área de colagem ao fazer furos no design da placa flexível e dura. Como mostrado abaixo.
Para os requisitos de distância da via e do rigid-flex, as regras a serem seguidas no projeto são:
- Uma distância de pelo menos 50 mils deve ser mantida e uma aplicação de alta confiabilidade requer pelo menos 70 mils.
- A maioria dos processadores não aceita distâncias extremas abaixo de 30 mil.
- Siga as mesmas regras para vias em uma placa flexível.
- Essa é a regra de projeto mais importante na placa rígida-flexível.
2. Pad e Via Design
Os eletrodos e vias ganham o valor máximo quando os requisitos elétricos são atendidos, e uma linha de transição suave é usada na junção entre o eletrodo e o condutor para evitar um ângulo reto. Almofadas separadas devem ser adicionadas ao dedo do pé para melhorar o suporte.
No design da placa rígida-flexível, as vias ou almofadas são facilmente danificadas. As regras a seguir para reduzir esse risco:
- A almofada de solda da almofada ou via é exposta a um anel de cobre, quanto maior, melhor.
- Os traços do orifício de passagem adicionam lágrimas o máximo possível para aumentar o suporte mecânico.
- Adicione um dedo para fortalecer.
3. Projeto de rastreamento
Se houver traços em diferentes camadas na zona flexível (Flex), tente evitar um fio na parte superior e outro no mesmo caminho na parte inferior. Dessa forma, quando a placa flexível é dobrada, a força das camadas superior e inferior do fio de cobre é inconsistente, o que provavelmente causará danos mecânicos à linha. Em vez disso, você deve escalonar os caminhos e cruzá-los. Como mostrado abaixo.
O design de roteamento na zona flexível (Flex) exige que a linha do arco seja a melhor, não a linha angular. Ao contrário das recomendações na área rígida. Isso pode impedir que a seção flexível da peça da placa seja quebrada facilmente quando dobrada. A linha também deve evitar expansão ou contração repentina, e as linhas grossas e finas devem ser conectadas por um arco em forma de lágrima.
4. Projeto de Chapeamento de Cobre
Para a flexão flexível da placa flexível reforçada, a camada de cobre ou plana é preferencialmente uma estrutura de malha. No entanto, para controle de impedância ou outras aplicações, a estrutura da malha não é satisfatória em termos de qualidade elétrica. Portanto, no design específico, o designer deve fazer um julgamento que atenda aos requisitos de design. Está usando malha de cobre ou sólido? No entanto, para a área de resíduos, ainda é possível projetar o máximo de cobre sólido possível. Como mostrado abaixo.
5. Distância entre o furo e o cobre
Esta distância refere-se à distância entre um buraco e a pele de cobre. Isso é chamado de "distância do furo do cobre". O material da placa flexível é diferente do da placa rígida, de modo que a distância entre os furos e o cobre é muito difícil de manusear. Em geral, a distância padrão do cobre do furo deve ser de 10 mils.
Para a zona rígida-flexível, as duas distâncias mais importantes não devem ser ignoradas. Um deles é o Drill to Copper mencionado aqui, que segue o padrão mínimo de 10 mil. O outro é o orifício até a borda da placa flexível (orifício para flexionar), que geralmente é de 50mil.
6. Projeto da zona rígido-flexível
Na zona rígida-flexível, o cartão flexível é projetado de preferência para ser conectado ao cartão duro no meio da pilha. As vias da placa flexível são consideradas buracos enterrados na área de união rígido-flexível. As áreas que precisam ser observadas na zona rígido-flexível são as seguintes:
- A linha deve ter uma transição suave e a direção da linha deve ser perpendicular à direção da dobra.
- O layout deve ser distribuído uniformemente por toda a zona de dobra.
- A largura do fio deve ser maximizada em toda a zona de dobra.
- A zona de transição de transição rígida deve tentar não adotar o design do PTH.
7. O raio de curvatura da zona de curvatura da placa rígida-flexível
A zona flexível de flexão do painel rígido-flexível deve ser capaz de suportar 100.000 deflexões sem interrupções, curtos-circuitos, desempenho reduzido ou delaminação inaceitável. A resistência à flexão é medida por equipamento especial e também pode ser medida por instrumentos equivalentes. As amostras testadas devem atender aos requisitos das especificações técnicas relevantes.
No projeto, o raio de curvatura deve ser referenciado como mostrado na figura abaixo. O design do raio de curvatura deve estar relacionado à espessura da placa flexível na zona de flexão flexível e ao número de camadas da placa flexível. Um padrão de referência simples é R = WxT. T é a espessura total da placa flexível. O painel único W é 6, o painel duplo 12 e a placa multicamada 24. Portanto, o raio de curvatura mínimo de um painel único é 6 vezes, o painel duplo tem 12 vezes a espessura e a placa multicamada é 24 vezes. Tudo não deve ser inferior a 1, 6 mm.
Em resumo, é particularmente importante que o design da placa flexível e dura esteja relacionado ao design da placa de circuito flexível. O design da placa flexível requer consideração dos diferentes materiais, espessuras e combinações diferentes do substrato, camada de ligação, folha de cobre, camada de cobertura e placa de reforço e tratamento de superfície da placa flexível, bem como suas propriedades, como força de casca e resistência à flexão . Propriedades flexíveis, propriedades químicas, temperaturas operacionais, etc. Deve-se considerar particularmente a montagem e a aplicação específica da placa flexível projetada. Regras de design específicas a esse respeito podem se referir aos padrões do IPC: IPC-D-249 e IPC-2233.
Além disso, para a precisão do processamento da placa flexível, a precisão do processamento no exterior é: largura do circuito: 50μm, abertura: 0, 1mm, e o número de camadas é superior a 10 camadas. Doméstico: largura do circuito: 75μm, abertura: 0.2mm, 4 camadas. Estes precisam ser entendidos e referenciados no design específico.
Uma aplicação normal de uma placa rígida flexível é o design de PCB para iPhone. A Apple usa uma placa flexível rígida para conectar a tela móvel do dispositivo à placa principal. Se você quiser saber mais sobre aplicativos de placa rígida-flex para indústrias como dispositivos médicos, militares ou optoeletrônicos, visite RayMing.
