Pevná a flexibilní deska plošných spojů (PCB ) je nový typ desky plošných spojů, který kombinuje odolnost pevné desky plošných spojů a flexibilitu flexibilní desky plošných spojů (FPC). Ze všech typů desek plošných spojů nabízejí pevné a flexibilní desky plošných spojů největší odolnost vůči náročným podmínkám, což je činí oblíbenými mezi výrobci průmyslového řídicího, lékařského a vojenského vybavení. Společnost WonderfulPCB také postupně zvyšuje podíl pevných a flexibilních desek plošných spojů na celkové produkci.
Výhody tuhých a flexibilních desek plošných spojů (PCB) spočívají v jejich vynikajících vlastnostech jak oproti tuhým deskám plošných spojů (PCB) , tak i flexibilním FPC. Mohou být skládané, ohýbané a šetří místo, přičemž stále umožňují složité svařování součástek. Ve srovnání s tradičními kabely nabízejí delší životnost, spolehlivější stabilitu a jsou méně náchylné k lámání, oxidaci nebo oddělování, což výrazně zlepšuje výkon produktu. Tuhé a flexibilní desky plošných spojů však mají i určité nevýhody: jejich výroba zahrnuje řadu procesů, je obtížné je vyrobit, mají nízkou míru výtěžnosti, vyžadují velké množství materiálu a práce, což je činí drahými a s delším výrobním cyklem.
Jaké jsou aplikace rigid-flex PCB?
1. Průmyslové využití – Patří sem aplikace v odvětvích, jako je armáda a lékařství. Většina průmyslových součástek vyžaduje přesnost, bezpečnost a odolnost, což vyžaduje pro pevné a flexibilní desky plošných spojů vysokou spolehlivost, vysokou přesnost, nízkou impedanční ztrátu, vynikající kvalitu přenosu signálu a odolnost. Vzhledem k složitosti procesu je však objem výroby malý a jednotková cena relativně vysoká.
2. Mobilní telefony – Mezi běžné aplikace tuhých a flexibilních desek plošných spojů v mobilních telefonech patří panty skládacích telefonů, moduly fotoaparátů, klávesnice a RF moduly.
3. Spotřební elektronika – V oblasti spotřebního zboží jsou DSC (digitální fotoaparáty) a DV (digitální video) reprezentativními zařízeními, která pohánějí vývoj rigidních a flexibilních desek plošných spojů (PCB). Spojují různé pevné desky a součástky PCB ve třech rozměrech, čímž zvětšují celkovou využitelnou plochu PCB při zachování stejné hustoty obvodů. To zlepšuje kapacitu obvodů a snižuje omezení přenosu signálu a chybovost při montáži. Navíc, protože rigidní a flexibilní desky jsou lehké, tenké a flexibilní, přispívají ke snížení velikosti a hmotnosti produktu.
4. Automobilový průmysl – Ve vozidlech se tuhé a flexibilní desky plošných spojů používají v aplikacích, jako je připojení tlačítek na volantu k základní desce, propojení obrazovek a ovládacích panelů ve videosystémech vozidel, ovládání tlačítek na panelech dveří automobilu, systémy zobrazování radarů pro couvání, senzory (kvalita ovzduší, teplota, vlhkost a regulace speciálních plynů), komunikační systémy, satelitní navigace, ovládací panely na zadních sedadlech a externí systémy detekce vozidel.
Klíčové body při výrobě pevných a flexibilních desek plošných spojů
Vznik a vývoj flexibilních obvodových desek (FPC) a desek plošných spojů (PCB) vedl ke vzniku flexibilních desek plošných spojů (PCB), které vznikají kombinací flexibilních a pevných desek plošných spojů pomocí procesů, jako je laminace. Klíčovým bodem při výrobě flexibilních PCB spočívá proces laminace, zejména na spoji mezi flexibilní a pevnou částí. I když jsou procesy laminace samostatných PCB nebo FPC vyspělé, kombinace těchto dvou typů v flexibilních deskách zůstává pro výrobce výzvou.
- Použití vakuových laminovacích strojů zajišťuje stálý tlak a teplotu pro optimální přilnavost a spojení materiálu.
- Je nutné zvolit vhodné krycí materiály: měkká krycí vrstva může na povrchu vykazovat kovové stopy a vzory, zatímco příliš tvrdý materiál může způsobit podtlak a bubliny.
Výzvy ve výrobě tuhých a flexibilních desek plošných spojů
Výroba tuhých a flexibilních desek plošných spojů zahrnuje složité procesy a některé klíčové technologie a výzvy je obtížné kontrolovat. Rozdíly ve struktuře a materiálu mezi flexibilními a pevnými deskami vedou k významným rozdílům v jejich rozměrové stabilitě, takže výběr vhodných materiálů je pro správné zarovnání zásadní.
Pro flexibilní část:
- Měkké materiály je třeba vést výrobní linkou pomocí nosné desky, aby se zabránilo jejich zasekávání a plýtvání.
- Přesná manipulace s jednotlivými vrstvami je pro zarovnání zásadní, zejména kvůli citlivosti polyimidových materiálů na silné alkalické roztoky, které mohou způsobit bobtnání.
- Kvalitu laminace lze zlepšit použitím vhodných tlumicích materiálů, jako je polypropylenová fólie nebo PTFE desky, pro zlepšení spojení mezi vrstvami.
Pro tuhou část:
- Zajištění rovnoměrného směru vláken tkaniny ze skelných vláken a eliminace tepelného namáhání během laminace, aby se zabránilo deformaci.
- Řízení roztahování a smršťování během laminování, zejména u flexibilních profilů.
- Flexibilní okna lze zpracovávat buď předfrézováním, nebo dodatečným frézováním, v závislosti na struktuře a tloušťce desky.
Dopad zvýšení cen surovin na náklady na pevné a flexibilní desky plošných spojů
Od září 2020 se ceny CCL (měděně plátovaného laminátu) výrazně zvýšily, a to v důsledku nedostatku surovin a silné poptávky v navazujících odvětvích. Růst cen surovin, zejména mědi, skleněných vláken a pryskyřice, zvýšil ceny CCL až o 100 %. Toto zvýšení cen však mělo relativně malý dopad na náklady na pevné a flexibilní desky plošných spojů, protože náklady na materiál tvoří menší část celkových nákladů ve srovnání s běžnými deskami plošných spojů.
Body kontroly kvality při výrobě pevných a flexibilních desek plošných spojů kamerových modulů
Výroba tuhých a flexibilních desek plošných spojů (PCB) kamerového modulu je obzvláště obtížná kvůli malé vzdálenosti (2-3 mil) mezi deskami COB (čip na desce) a nutnosti povrchových úprav, jako je ENEPIG (bezproudové niklování, bezproudové palladiové ponoření do zlata), což může vést k bočnímu leptání. Aby se tento problém vyřešil, je třeba vyřešit dva problémy:
- Leptání jemných čar – Pro práci s malými velikostmi COB PAD by se měly používat osvitové přístroje LDI (laser direct imaging), protože nabízejí vyšší rozlišení než tradiční přístroje. To pomáhá předejít nesprávnému zarovnání během expozice.
- Řízení bočního leptání pájecí masky – Pro zmenšení pórů v inkoustu by se měl používat jemnější inkoust do pájecí masky, což by jinak vedlo k vysoké míře bočního pokovování a zkratům během povrchové úpravy.
Závěrem lze říci, že prototypování a výroba pevných a flexibilních desek plošných spojů s sebou nese specifické výzvy vzhledem k materiálové struktuře a aplikacím, které vyžadují úpravy v každém výrobním kroku pro optimalizaci procesů a parametrů.
