Sztywny-elastyczna płytka drukowana to nowy typ płytki drukowanej, który łączy trwałość sztywnej płytki PCB i elastyczność elastycznej płytki PCB (FPC). Spośród wszystkich typów płytek drukowanych, sztywno-elastyczna płytka PCB oferuje najsilniejszą odporność na trudne warunki, co czyni ją popularną wśród producentów sprzętu przemysłowego, medycznego i wojskowego. WonderfulPCB stopniowo zwiększa również udział sztywno-elastycznej płytki PCB w swojej całkowitej produkcji.
Zalety sztywno-giętkich płytek PCB to ich doskonałe właściwości zarówno sztywna płytka drukowana i elastyczne FPC. Można je składać, wyginać i oszczędzać miejsce, a jednocześnie umożliwiać złożone spawanie komponentów. W porównaniu do tradycyjnych kabli oferują dłuższą żywotność, bardziej niezawodną stabilność i są mniej podatne na pękanie, utlenianie lub odrywanie, co znacznie poprawia wydajność produktu. Jednak sztywno-giętkie PCB mają pewne wady: ich produkcja obejmuje wiele procesów, są trudne w produkcji, mają niską wydajność, wymagają dużej ilości materiałów i pracy, co czyni je drogimi i o dłuższym cyklu produkcyjnym.
Jakie są zastosowania sztywno-elastycznego PCB?
1.Zastosowanie przemysłowe – Obejmuje to zastosowania w takich branżach jak wojsko i medycyna. Większość części przemysłowych wymaga precyzji, bezpieczeństwa i trwałości, co sprawia, że wymagane właściwości dla PCB sztywno-giętkich to wysoka niezawodność, wysoka precyzja, niska strata impedancji, doskonała jakość transmisji sygnału i trwałość. Jednak ze względu na złożoność procesu wolumen produkcji jest niewielki, a cena jednostkowa jest stosunkowo wysoka.
2.Telefony komórkowe – Typowe zastosowania sztywno-giętka płytka PCB w telefonach komórkowych obejmują zawiasy telefonów składanych, moduły aparatu, klawiaturę i moduły RF.
3.Elektronika użytkowa – W produktach konsumenckich DSC (cyfrowe aparaty fotograficzne) i DV (cyfrowe wideo) są reprezentatywnymi urządzeniami napędzającymi rozwój sztywno-giętkich płytek PCB. Łączą one różne twarde płytki PCB i komponenty w trzech wymiarach, zwiększając całkowitą użyteczną powierzchnię płytki PCB przy zachowaniu tej samej gęstości obwodów. Poprawia to pojemność obwodów i zmniejsza ograniczenia transmisji sygnału oraz wskaźniki błędów montażowych. Ponadto, ponieważ płytki sztywno-giętkie są lekkie, cienkie i elastyczne, przyczyniają się do zmniejszenia rozmiaru i wagi produktu.
4.Motoryzacja – W pojazdach sztywno-giętkie płytki PCB są wykorzystywane w takich zastosowaniach, jak łączenie przycisków na kierownicy z płytą główną, łączenie ekranów i paneli sterowania w systemach wideo pojazdów, sterowanie przyciskami na panelach drzwi samochodu, systemy cofania z radarem, czujniki (jakości powietrza, temperatury, wilgotności i kontroli specjalnych gazów), systemy komunikacyjne, nawigacja satelitarna, panele sterowania tylnych siedzeń i zewnętrzne systemy wykrywania pojazdów.
Kluczowe punkty w produkcji PCB Rigid-Flex
Powstanie i rozwój FPC i PCB doprowadziły do powstania sztywno-giętkiej płytki PCB, która powstaje w wyniku połączenia elastyczne płytki drukowane i sztywne płytki drukowane poprzez procesy takie jak laminowanie. Kluczowym punktem w produkcji PCB typu rigid-flex jest proces laminowania, zwłaszcza na styku sekcji elastycznych i sztywnych. Podczas gdy samodzielne procesy laminowania PCB lub FPC są dojrzałe, łączenie tych dwóch typów w płytkach typu rigid-flex pozostaje wyzwaniem dla producentów.
- Zastosowanie maszyn do laminowania próżniowego gwarantuje stałe ciśnienie i temperaturę, co przekłada się na optymalną przyczepność i łączenie materiałów.
- Należy wybrać odpowiednie materiały pokrywające: na powierzchni miękkiej warstwy mogą pozostać ślady i wzory metalu, natomiast zbyt twardy materiał może powodować podciśnienie i powstawanie pęcherzyków.
Wyzwania w produkcji PCB Rigid-Flex
Sztywno-elastyczne PCB wymagają złożonych procesów, a niektóre kluczowe technologie i wyzwania są trudne do kontrolowania. Różnice w strukturze i materiale między elastycznymi i sztywnymi płytkami skutkują znacznymi różnicami w ich stabilności wymiarowej, co sprawia, że wybór odpowiednich materiałów jest krytyczny dla prawidłowego wyrównania.
W przypadku sekcji elastycznej:
- Miękkie materiały należy prowadzić przez linię produkcyjną za pomocą płyty nośnej, aby uniknąć zacięć i strat.
- Precyzyjne obchodzenie się z poszczególnymi warstwami ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego ustawienia, zwłaszcza ze względu na wrażliwość materiałów poliimidowych na silne roztwory alkaliczne, które mogą powodować pęcznienie.
- Jakość laminowania można poprawić, stosując odpowiednie materiały buforowe, takie jak folia polipropylenowa lub arkusze PTFE, które poprawiają wiązanie pomiędzy warstwami.
Dla części sztywnej:
- Zapewnienie jednolitego kierunku włókien szklanych i wyeliminowanie naprężeń termicznych podczas laminowania w celu zapobiegania odkształcaniu.
- Kontrola rozszerzalności i kurczliwości podczas laminowania, szczególnie w przypadku profili elastycznych.
- Okna Flex można obrabiać metodą wstępnego frezowania lub końcowego frezowania, zależnie od struktury i grubości płyty.
Wpływ wzrostu cen surowców na koszty PCB Rigid-Flex
Od września 2020 r. ceny CCL (laminatu pokrytego miedzią) znacznie wzrosły, co było spowodowane niedoborem surowców i silnym popytem w dół łańcucha dostaw. Wzrost kosztów surowców, w szczególności miedzi, włókna szklanego i żywicy, podniósł ceny CCL nawet o 100%. Jednak wzrost cen miał stosunkowo niewielki wpływ na koszty sztywno-giętkich płytek PCB, ponieważ koszty materiałów stanowią mniejszą część całkowitych kosztów w porównaniu ze zwykłymi płytkami PCB.
Punkty kontroli jakości w produkcji płytek PCB Rigid-Flex dla modułów kamer
Sztywne-elastyczne płytki PCB modułu kamery są szczególnie trudne do wytworzenia ze względu na małą odległość (2-3 mil) między PAD COB (chip-on-board) i konieczność obróbki powierzchni, takiej jak ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold), co może prowadzić do trawienia bocznego. Aby temu zaradzić, należy rozwiązać dwa problemy:
- Wytrawianie cienkich linii – Do obsługi małych rozmiarów COB PAD należy używać urządzeń do naświetlania LDI (laser direct imaging), ponieważ oferują one wyższą rozdzielczość niż tradycyjne urządzenia. Pomaga to uniknąć nieprawidłowego ustawienia podczas naświetlania.
- Kontrola trawienia bocznego maski lutowniczej – Należy używać drobniejszego tuszu maski lutowniczej, aby zmniejszyć pory w tuszu, które w przeciwnym razie mogłyby prowadzić do wysokiego współczynnika powlekania bocznego i zwarć podczas obróbki powierzchni.
Podsumowując, sztywno-elastycznie Prototypowanie PCB a ich produkcja wiąże się ze szczególnymi wyzwaniami ze względu na strukturę materiałów i zastosowania, wymagając dostosowań na każdym etapie produkcji w celu optymalizacji procesów i parametrów.
