Жестко- гибкие печатные платы (Rigid-flex PCB) — это новый тип печатных плат, сочетающий в себе прочность жестких печатных плат и гибкость гибких печатных плат (FPC). Среди всех типов печатных плат жестко-гибкие платы обладают наибольшей устойчивостью к агрессивным средам, что делает их популярными среди производителей промышленного оборудования, медицинского и военного оборудования. Компания WonderfulPCB также постепенно увеличивает долю жестко-гибких печатных плат в своем общем объеме производства.
Преимущества жестко-гибких печатных плат заключаются в их превосходных свойствах, сочетающих в себе характеристики как жестких, так и гибких гибких печатных плат. Они могут быть сложены, согнуты и экономить место, при этом позволяя осуществлять сложную сварку компонентов. По сравнению с традиционными кабелями, они обеспечивают более длительный срок службы, более надежную стабильность и менее подвержены поломкам, окислению или отслоению, что значительно улучшает характеристики продукции. Однако у жестко-гибких печатных плат есть и некоторые недостатки: их производство включает в себя множество процессов, они сложны в изготовлении, имеют низкий процент выхода годной продукции, требуют большого количества материалов и рабочей силы, что делает их дорогими и с более длительным производственным циклом.
Каковы области применения жестко-гибких систем? Печатные платы?
1. Промышленное применение – это включает в себя области применения в таких отраслях, как военная и медицинская. Большинство промышленных компонентов требуют точности, безопасности и долговечности, поэтому для жестко-гибких печатных плат необходимы такие свойства, как высокая надежность, высокая точность, низкие потери импеданса, отличное качество передачи сигнала и долговечность. Однако из-за сложности процесса объемы производства невелики, а цена за единицу продукции относительно высока.
2. Мобильные телефоны – К распространенным областям применения жестко-гибких печатных плат в мобильных телефонах относятся шарниры складных телефонов, модули камер, клавиатуры и радиочастотные модули.
3. Бытовая электроника – В потребительских товарах цифровые фотокамеры (DSC) и цифровые видеокамеры (DV) являются типичными примерами устройств, стимулирующих разработку жестко-гибких печатных плат. Они соединяют различные жесткие платы и компоненты в трех измерениях, увеличивая общую полезную площадь печатной платы при сохранении той же плотности размещения цепей. Это повышает пропускную способность цепей и снижает ограничения передачи сигнала и частоту ошибок при сборке. Кроме того, поскольку жестко-гибкие платы легкие, тонкие и гибкие, они способствуют уменьшению размеров и веса изделия.
4. Автомобильная промышленность – В транспортных средствах жестко-гибкие печатные платы используются в таких областях, как соединение кнопок на рулевом колесе с материнской платой, связь экранов и панелей управления в автомобильных видеосистемах, управление кнопками на дверных панелях автомобиля, системы обратного радиолокационного изображения, датчики (качества воздуха, температуры, влажности и контроля специальных газов), системы связи, спутниковая навигация, панели управления на задних сиденьях и внешние системы обнаружения транспортных средств.
Ключевые моменты в производстве гибко-жестких печатных плат
Создание и развитие гибких печатных плат (FPC) и обычных печатных плат (PCB) привели к появлению жестко-гибких печатных плат, которые формируются путем объединения гибких и жестких печатных плат с помощью таких процессов, как ламинирование. Ключевым моментом в производстве жестко-гибких печатных плат является процесс ламинирования, особенно на стыке гибких и жестких секций. Хотя отдельные процессы ламинирования печатных плат или FPC хорошо отработаны, объединение этих двух типов в жестко-гибких платах остается сложной задачей для производителей.
- Использование вакуумных ламинаторов обеспечивает постоянное давление и температуру для оптимальной адгезии и склеивания материалов.
- Необходимо выбрать соответствующие материалы для покрытия: на поверхности мягкого покрытия могут остаться следы и узоры металла, а слишком твердый материал может привести к разрежению и образованию пузырьков.
Проблемы производства гибко-жестких печатных плат
Жестко-гибкие печатные платы включают сложные процессы, а некоторые ключевые технологии и проблемы трудно контролировать. Различия в структуре и материале между гибкими и жесткими платами приводят к значительным различиям в их размерной стабильности, что делает выбор подходящих материалов критически важным для правильного выравнивания.
Для гибкой секции:
- Мягкие материалы необходимо направлять по производственной линии с помощью несущей пластины, чтобы избежать застревания и отходов.
- Точное обращение с отдельными слоями имеет решающее значение для выравнивания, особенно из-за чувствительности полиимидных материалов к сильным щелочным растворам, которые могут вызвать набухание.
- Качество ламинирования можно улучшить, используя подходящие буферные материалы, такие как полипропиленовая пленка или листы ПТФЭ, для улучшения сцепления между слоями.
Для жесткой секции:
- Обеспечение равномерного направления волокон стеклоткани и устранение термических напряжений при ламинировании для предотвращения коробления.
- Контроль расширения и сжатия во время ламинирования, особенно для гибких профилей.
- Гибкие окна можно обрабатывать методами предварительного или последующего фрезерования в зависимости от структуры и толщины плиты.
Влияние роста цен на сырье на стоимость гибко-жестких печатных плат
С сентября 2020 года цены на CCL (ламинат с медным покрытием) значительно выросли, что обусловлено нехваткой сырья и высоким спросом на нисходящем направлении. Рост стоимости сырья, в частности меди, стекловолокна и смолы, привел к росту цен на CCL до 100%. Однако этот рост цен оказал относительно небольшое влияние на стоимость жестко-гибких печатных плат, поскольку стоимость материалов составляет меньшую часть общей стоимости по сравнению с обычными печатными платами.
Точки контроля качества при производстве гибко-жестких печатных плат для модулей камер
Жестко-гибкие печатные платы модулей камер особенно сложны в производстве из-за небольшого расстояния (2-3 мил) между COB (чип-на-плате) PAD и необходимости обработки поверхности, такой как ENEPIG (химическое никелирование, химическое палладирование, иммерсионное золото), что может привести к боковому травлению. Чтобы решить эту проблему, необходимо решить две проблемы:
- Тонкая гравировка линий – Для обработки небольших размеров COB PAD следует использовать экспонирующие машины LDI (лазерная прямая визуализация), поскольку они обеспечивают более высокое разрешение, чем традиционные машины. Это помогает избежать смещения во время экспонирования.
- Паяльная маска - контроль бокового травления – Для уменьшения пор в чернилах следует использовать более тонкие чернила паяльной маски, которые в противном случае могут привести к высокому уровню покрытия боковых поверхностей и коротким замыканиям во время обработки поверхности.
В заключение следует отметить, что прототипирование и изготовление жестко-гибких печатных плат сопряжены с уникальными трудностями из-за особенностей их материалов и областей применения, требуя корректировок на каждом этапе производства для оптимизации процессов и параметров.
