ความแข็ง-ดิ้น PCB เป็นแผงวงจรพิมพ์ประเภทใหม่ที่ผสมผสานความทนทานของ PCB แบบแข็งและความยืดหยุ่นของ PCB แบบยืดหยุ่น (FPC) ไว้ด้วยกัน ในบรรดาแผงวงจรทุกประเภท PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นมีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงมากที่สุด จึงเป็นที่นิยมในหมู่ผู้ผลิตอุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรม การแพทย์ และการทหาร WonderfulPCB ยังค่อยๆ เพิ่มสัดส่วนของ PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นในการผลิตทั้งหมดอีกด้วย
ข้อดีของ PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นคือคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมจากทั้ง แผงวงจรพิมพ์แบบแข็ง และ FPC แบบยืดหยุ่น สามารถพับ งอ และประหยัดพื้นที่ได้ แต่ยังคงสามารถเชื่อมส่วนประกอบที่ซับซ้อนได้ เมื่อเทียบกับสายเคเบิลแบบเดิมแล้ว สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า มีเสถียรภาพที่เชื่อถือได้มากกว่า และมีแนวโน้มที่จะแตกหัก ออกซิเดชัน หรือหลุดออกน้อยกว่า ทำให้ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ดีขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นมีข้อเสียบางประการ คือ การผลิตต้องใช้กระบวนการจำนวนมาก ผลิตได้ยาก มีอัตราผลผลิตต่ำ ต้องใช้วัสดุและแรงงานจำนวนมาก ทำให้มีราคาแพงและมีรอบการผลิตที่ยาวนานกว่า
การใช้งานของ Rigid-Flex มีอะไรบ้าง PCB?
1.ใช้ในอุตสาหกรรม – ซึ่งรวมถึงการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การทหารและการแพทย์ ชิ้นส่วนอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ต้องการความแม่นยำ ความปลอดภัย และความทนทาน ทำให้คุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับ PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นมีความน่าเชื่อถือสูง ความแม่นยำสูง การสูญเสียอิมพีแดนซ์ต่ำ คุณภาพการส่งสัญญาณที่ยอดเยี่ยม และความทนทาน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความซับซ้อนของกระบวนการ ปริมาณการผลิตจึงน้อย และราคาต่อหน่วยค่อนข้างสูง
2.โทรศัพท์มือถือ – การใช้งานทั่วไปของ PCB แบบแข็งยืดหยุ่น ในโทรศัพท์มือถือได้แก่บานพับของโทรศัพท์แบบพับได้ โมดูลกล้อง คีย์แพด และโมดูล RF
3.ชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ – ในผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค DSC (กล้องดิจิทัล) และ DV (วิดีโอดิจิทัล) ถือเป็นอุปกรณ์ที่ขับเคลื่อนการพัฒนา PCB แบบแข็งและยืดหยุ่น อุปกรณ์เหล่านี้เชื่อมต่อแผงวงจรแข็งและส่วนประกอบต่างๆ ในสามมิติ เพิ่มพื้นที่ใช้งานทั้งหมดของ PCB ในขณะที่ยังคงความหนาแน่นของวงจรเท่าเดิม ซึ่งช่วยเพิ่มความจุของวงจร ลดข้อจำกัดในการส่งสัญญาณ และอัตราข้อผิดพลาดในการประกอบ นอกจากนี้ เนื่องจากแผงวงจรแข็งและยืดหยุ่นนั้นมีน้ำหนักเบา บาง และยืดหยุ่น จึงช่วยลดขนาดและน้ำหนักของผลิตภัณฑ์
4.ยานยนต์ – ในยานพาหนะ มีการใช้ PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น การเชื่อมต่อปุ่มบนพวงมาลัยเข้ากับเมนบอร์ด การเชื่อมโยงหน้าจอและแผงควบคุมในระบบวิดีโอของรถยนต์ การควบคุมปุ่มบนแผงประตูรถ ระบบถ่ายภาพเรดาร์ถอยหลัง เซ็นเซอร์ (คุณภาพอากาศ อุณหภูมิ ความชื้น และการควบคุมก๊าซพิเศษ) ระบบสื่อสาร ระบบนำทางด้วยดาวเทียม แผงควบคุมเบาะหลัง และระบบตรวจจับยานพาหนะภายนอก
จุดสำคัญในการผลิต PCB แบบ Rigid-Flex
การสร้างและการพัฒนา FPC และ PCB ทำให้เกิด PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่น ซึ่งเกิดขึ้นจากการผสมผสาน แผงวงจรที่มีความยืดหยุ่น และแผงวงจรแข็งผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การเคลือบ จุดสำคัญในการผลิต PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นอยู่ที่กระบวนการเคลือบ โดยเฉพาะที่บริเวณรอยต่อระหว่างส่วนที่ยืดหยุ่นและส่วนที่แข็ง แม้ว่ากระบวนการเคลือบ PCB หรือ FPC แบบแยกส่วนจะมีความครบถ้วนสมบูรณ์แล้ว แต่การผสมผสานสองประเภทนี้เข้าด้วยกันในแผงวงจรแบบแข็ง-ยืดหยุ่นยังคงเป็นความท้าทายสำหรับผู้ผลิต
- การใช้เครื่องเคลือบสูญญากาศช่วยให้เกิดแรงกดและอุณหภูมิอย่างต่อเนื่องเพื่อการยึดเกาะและการยึดติดวัสดุที่เหมาะสมที่สุด
- จะต้องเลือกวัสดุคลุมที่เหมาะสม วัสดุคลุมที่นิ่มอาจมีรอยและลวดลายโลหะบนพื้นผิว ในขณะที่วัสดุที่แข็งเกินไปอาจทำให้เกิดแรงดันต่ำและเกิดฟองอากาศได้
ความท้าทายในการผลิต PCB แบบ Rigid-Flex
PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นเกี่ยวข้องกับกระบวนการที่ซับซ้อน และเทคโนโลยีสำคัญบางประการและความท้าทายที่ควบคุมได้ยาก ความแตกต่างในโครงสร้างและวัสดุระหว่างบอร์ดแบบยืดหยุ่นและแบบแข็งส่งผลให้ความเสถียรของมิติแตกต่างกันอย่างมาก ทำให้การเลือกวัสดุที่เหมาะสมมีความสำคัญต่อการจัดตำแหน่งที่เหมาะสม
สำหรับส่วนที่ยืดหยุ่น:
- วัสดุที่อ่อนต้องใช้แผ่นพาหะในการนำผ่านสายการผลิตเพื่อหลีกเลี่ยงการติดขัดและการสิ้นเปลือง
- การจัดการชั้นแต่ละชั้นอย่างแม่นยำถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการจัดตำแหน่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องมาจากวัสดุโพลีอิไมด์มีความไวต่อสารละลายที่มีฤทธิ์เป็นด่างสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดการบวมได้
- คุณภาพการเคลือบสามารถปรับปรุงได้โดยใช้วัสดุบัฟเฟอร์ที่เหมาะสม เช่น ฟิล์มโพลีโพรพีลีนหรือแผ่น PTFE เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะระหว่างชั้นต่างๆ
สำหรับส่วนแข็ง:
- รับประกันทิศทางลายไม้ที่สม่ำเสมอของผ้าใยแก้วและขจัดความเครียดจากความร้อนระหว่างการเคลือบเพื่อป้องกันการบิดงอ
- การควบคุมการขยายตัวและหดตัวในระหว่างการเคลือบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับส่วนที่ยืดหยุ่น
- หน้าต่างยืดหยุ่นสามารถประมวลผลได้โดยใช้ทั้งวิธีการกัดล่วงหน้าหรือหลังกัด ขึ้นอยู่กับโครงสร้างและความหนาของแผ่น
ผลกระทบของการเพิ่มขึ้นของราคาวัตถุดิบต่อต้นทุน PCB แบบ Rigid-Flex
ตั้งแต่เดือนกันยายน 2020 เป็นต้นมา ราคา CCL (แผ่นลามิเนตเคลือบทองแดง) เพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งเกิดจากการขาดแคลนวัตถุดิบและความต้องการผลิตภัณฑ์ปลายน้ำที่เพิ่มขึ้น ต้นทุนวัตถุดิบที่เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะทองแดง ไฟเบอร์กลาส และเรซิน ทำให้ราคา CCL พุ่งสูงขึ้นถึง 100% อย่างไรก็ตาม การปรับขึ้นราคานี้ส่งผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อต้นทุน PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่น เนื่องจากต้นทุนวัสดุคิดเป็นสัดส่วนที่น้อยกว่าของต้นทุนรวมเมื่อเทียบกับ PCB ทั่วไป
จุดควบคุมคุณภาพในการผลิต PCB แบบ Rigid-Flex ของโมดูลกล้อง
การผลิต PCB แบบแข็งและยืดหยุ่นสำหรับโมดูลกล้องนั้นยากเป็นพิเศษ เนื่องจากระยะห่างระหว่าง PAD แบบ COB (ชิปออนบอร์ด) กับความจำเป็นในการเคลือบผิว เช่น ENEPIG (อิเล็กโทรเลส นิกเกิล อิเล็กโทรเลส พาลาเดียม อิมเมอร์ชั่น โกลด์) นั้นค่อนข้างแคบ (2-3 มิล) ซึ่งอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนด้านข้างได้ เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จำเป็นต้องแก้ไขปัญหาสองประการ:
- การแกะเส้นละเอียด – ในการจัดการกับขนาด COB PAD ขนาดเล็ก ควรใช้เครื่องฉายแสง LDI (การสร้างภาพด้วยเลเซอร์โดยตรง) เนื่องจากเครื่องดังกล่าวมีความละเอียดสูงกว่าเครื่องแบบดั้งเดิม ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงการเกิดการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องระหว่างการฉายแสง
- การควบคุมการกัดด้านข้างของหน้ากากประสาน – ควรใช้หมึกหน้ากากประสานที่ละเอียดกว่าเพื่อลดรูพรุนในหมึก ซึ่งมิฉะนั้นจะส่งผลให้เกิดอัตราการชุบด้านข้างที่สูงและไฟฟ้าลัดวงจรในระหว่างการบำบัดพื้นผิว
สรุปแล้ว Rigid-flex การสร้างต้นแบบ PCB และการผลิตเกี่ยวข้องกับความท้าทายที่เป็นเอกลักษณ์เนื่องจากโครงสร้างวัสดุและการใช้งาน ซึ่งต้องมีการปรับเปลี่ยนในทุกขั้นตอนการผลิตเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและพารามิเตอร์
