Styva flex kretskorttillhandahåller unika lösningar för moderna elektroniska enheter med sina olika former och storlekar.
Vissa styva flex-kretskort (som kretskort som används i hörapparater) är extremt utmanande att tillverka på grund av sin lilla storlek. Men oavsett storlek påverkar utformningen av övergångszonen mellan flexskivan och hårdskivan tillförlitligheten för efterföljande tillverkning och användning. Övergångszonen utsätts för mekaniska och termiska påfrestningar, som kommer från både tillverknings- och monteringsprocesser, samt olika användningsscenarier i det dagliga livet. Därför är det nödvändigt att vara fullt medveten om de potentiella riskerna med dålig design när man designar.
Enligt IPC-6013-standarden definieras övergångszonen för ett styvt flex-kretskort som ett område med en bredd på 3 mm centrerat på kantaxeln på det hårda kortet (se figur 1).
(Figur 1: Övergångszon för styv flex-kretskorts skarvplatta (Källa: NCAB rigid flex kretskorts skarvplatta designriktlinjer))
Unika utmaningar i tillverkningsprocessen
Tillverkningsprocessen för flexibel styv skiva skiljer sig från den för konventionell styv skiva. Efter att lamineringen har slutförts i området med flexskivor kommer allt material att genomgå en slutlig laminering för att binda flexskivan till hårdskivans område. Före den andra pressningen kommer shims att placeras i stapeln för att förhindra att harts rinner in i mjukpappsområdet, och sedan kommer mellanläggen i Felix printboardområdet att tas bort genom fräsning.
Figur 1 listar också några acceptabla defekter inom övergångszonen, som kan ha negativa effekter på den flexibla styva skivans slutliga prestanda om några funktionella egenskaper används inom övergångszonen.
Här är några vanliga defekter och deras effekter:
Cracking och Halo
Vid förbindelsen mellan hårdskivan och flexskivan uppstår materialdelaminering, hartssprickning eller kopparfoliebrott främst på grund av den tjocka hårda och tunna flexskivan, som bildar en stegvis struktur efter laminering. Under böjning eller termisk cykling koncentreras spänningen nära övergångslinjen.
Lamineringshålrum
De laminerade mellanrummen inom övergångszonen är acceptabla. Flex-styva skivor är vanligtvis sammansatta av FR4-material och polyimid. Prepreg av vanliga styva skivor används för att flyta och binda kopparskikt samtidigt som man förhindrar mellanskikt. Den flexibla styva skivans FR4 prepreg har "lågt flöde" eller "inget flöde"-egenskaper, som förhindrar harts från att flöda in i flexboardområdet, så det kan finnas lamineringsluckor i övergångsområdet.
Hartsspill (Squeezeout)
Även om PCB-fabriker använder icke-flytande PP för att tillverka flexibla styva skivor, rinner ibland hartset i det vidhäftande materialet över från kanten av hårdskivan och kommer in i övergångsområdet. För kravet på en-gångsflex för att installera är detta kanske inte ett problem; Men på grund av tillämpningen av Dynamic Flex kan de vassa kanterna på det härdade hartset skada flexskivan.
Utskjutande styvt dielektriskt material
Vid fräsning av det flexibla kartongområdet kan ett lätt utskjutande av det dielektriska skiktet av hårdskiva uppstå på grund av laminerade hålrum eller hartsöversvämning. Denna defekt påverkar inte prestandan och är acceptabel enligt IPC-6013-standarden.
Koppardeformation
På grund av materialets instabilitet i övergångszonen är koppardetaljer benägna att deformeras och kan till och med uppvisa sprickor eller delaminering. Detta beror på att koppar kan hindra hartsfyllning, vilket resulterar i otillräckligt harts. Dessutom kan noggrannheten av mellanskiktsinriktningen också påverkas.
Täckskikt som sticker ut
Att placera täckfilmsmaterialet i övergångsområdet kan också orsaka problem. Täckfilmens design är inte lämplig att limma medFR4material, och om det sträcker sig till övergångsområdet kan det orsaka delaminering på grund av dålig bindningsprestanda.
Funktionsdesign inom övergångszonen: risker och överväganden
En nyckelfråga är: hur långt kan funktionella egenskaper sträcka sig till övergångszonen utan att påverka produktens prestanda eller orsaka överdriven materialspänning? Svaret är: det är nästan omöjligt att förlänga. Som visas i figur 2, även om det är tekniskt möjligt att designa och tillverka funktioner i övergångszonen och till och med flexboardområdet, är detta inte ett moget tillvägagångssätt. Därför är nära kommunikation med din PCB-leverantör avgörande. PCb-leverantörens tekniska team bör förstå gränsvärdena för varje processkapacitet, och de kommer att informera dig om det tillgängliga utrymmet i övergångsområdet baserat på fabrikens kapacitet och specifikationer.
(Figur 2: Advanced Manufacturing Capability (Källa: NCAB rigid flex printed circuit Board Design Guidelines))
I figur 2 har de rekommenderade värdena som listas till vänster den lägsta risken. Om du använder specifikationerna i kolumnen "Avancerat" till höger, bör extra försiktighet vidtas för att säkerställa att alla intressenter till fullo förstår de potentiella riskerna.
Trenden mot miniatyrisering och förbättring av tillverkningskapacitet
Med den kontinuerliga uppdateringen och iterationen av kretsteknologi fortsätter nya lösningar och tillverkningsprocesser att dyka upp för att möta de ständigt nya kraven på dagens produkter. Trenden med miniatyrisering tvingar den mjuka hårda limskivan att ständigt bryta igenom processgränserna. NCAB uppmuntrar alltid att utforska innovation och banbrytande-tekniker inom PCB-design, förutsatt att den uppfyller applikationskraven och att alla intressenter är medvetna om potentiella risker.
Vissa PCB-fabriker kan stödja produktion av styva flex-kretskort med små övergångsytor, men det rekommenderas ändå att du gör strikta kvalitetskontroller av dem. Samtidigt bör uppmärksamhet ägnas åt:
Undvik att placera nyckelfunktioner i övergångsområden
Kommunicera med leverantörer för att förstå deras tillverkningskapacitet och acceptabla riskintervall
Balansera innovation och tillförlitlighet enligt applikationskrav, och säkerställ att designen är både banbrytande och praktisk
Ingenjörspraktik för rigid Flex Printed Circuit Board Transition Zone Design
1. Riskbedömning och kommunikation under designfasen
Tidigt samarbete med leverantörer: Kommunikation bör etableras med leverantörens ingenjörsteam under de tidiga stadierna av design. Specifikationerna för övergångsområden (som bredd, materialval) kan variera beroende på tillverkarens tillverkningsmöjligheter, och vissa leverantörer kan stödja mindre övergångsområden (som 3 mm under IPC 6013-standarden), men detta kräver tydliga riskdelningsavtal.
Simulering och spänningsanalys: Introducera FEA-verktyg (Finite Element Analysis) i designen för att simulera spänningsfördelningen i övergångszonen under mekanisk böjning och termisk cykling, vilket kan hjälpa till att identifiera potentiella svaga punkter, särskilt i dynamiska böjningsapplikationer. Till exempel bör ledningsdragningsriktningen i övergångsområdet undvika att vara vinkelrät mot böjningsaxeln så mycket som möjligt för att undvika risk för brott.
2. Materialval och övergångszonoptimering
Balansering av egenskaperna hos PP med lågt flöde/inget flöde: I kritiska projekt rekommenderas att diskutera med leverantörer om en lösning av blandade material kan användas, såsom att använda specifika lim i övergångsområden för att balansera hartsflödeskontroll och bindningsstyrka mellan skikten.
Gränsbehandling mellan täckfilmen och hårdpappområdet: Att förlänga täckfilmen (Coverlay) till övergångsområdet kan orsaka delamineringsproblem. I praktiska fall kan det finnas situationer där det flexibla kretskortsområdet lossnar på grund av felaktig utformning av täckfilmen. Det rekommenderas att säkerställa ett säkert avstånd på minst 0,5 mm mellan kanten på täckfilmen och gränsen för hårdskivans område under design, och att bekräfta leverantörens bearbetningsnoggrannhet före tillverkning.
3. Nyckelpunkter för kvalitetskontroll under tillverkningsprocessen
Godtagbara kriterier för defekter i övergångszoner: Även om standarden IPC-6013 tillåter en viss grad av defekter i övergångszonen (såsom laminerade hålrum, översvämning av harts), rekommenderas det att kunder begär detaljerade segmentanalysrapporter från leverantörer under acceptansen, särskilt för produkter med hög tillförlitlighet (såsom medicinska eller flygriskapplikationer), som kan hjälpa till att identifiera potentiella applikationer för medicinska ändamål eller misslyckanden.
Precisionskontroll av fräsningsprocessen: Vid fräsning av mjukskivans område påverkar bearbetningsnoggrannheten direkt det dielektriska utsprånget eller hartsets vassa kantproblem i övergångsområdet. I vår praktik har vi stött på problemet med skador på mjukskivor som orsakats av fräsavvikelser, vilket i slutändan löstes genom att justera fräsparametrar (som hastighet och matningshastighet) med leverantören. Det rekommenderas att utföra små-provproduktion i de tidiga tillverkningsstadierna för att verifiera processstabilitet.
4. Matcha applikationsscenarier med övergångszondesign
Att skilja mellan en-gångsböjning och dynamisk böjning: I praktiken har vi funnit att många kunder inte tydligt skiljer mellan dessa två applikationsscenarier, vilket resulterar i alltför konservativa eller aggressiva konstruktioner. Till exempel kan en-böjningsområdet acceptera hartsspill på lämpligt sätt, medan dynamisk böjning kräver strikt kontroll av eventuella vassa kanter i övergångsområdet.
Utmaningar under trenden med miniatyrisering: Med den ökande efterfrågan på styva flex-kretskort på grund av enhetsminiatyrisering (som bärbara enheter, hörapparater), komprimeras designutrymmet för övergångsområden ytterligare. Det rekommenderas att kunderna prioriterar stackoptimering, såsom att minska tjockleken på hårdskivans område eller justera positionen för den flexibla skivan, för att frigöra mer utrymme för övergångsområde, samtidigt som designen verifieras genom tillförlitlighetstestning (som t.ex. böjcykeltestning).
5. Vanliga fellägen i övergångszoner
Till exempel kopparspårbrott, delaminering mellan skikt eller minskad dielektrisk hållfasthet. Dessa frågor är ofta relaterade till otillräcklig hänsyn till miljöfaktorer (som temperatur- och luftfuktighetscykler) under designfasen. Det rekommenderas att kunder utför Accelerated Aging Test i ett senare skede av produktutvecklingen för att simulera stress under faktiska användningsförhållanden.
Closed loop-samarbete från design till tillverkning
Hanteringen av övergångsområden i styva flex-kretskort innebär samarbete mellan design, tillverkning och applikationsscenarier. Vi rekommenderar alltid:
Framåtblickande design: Överväg fullt ut de mekaniska och termiska spänningarna i övergångszonen under designfasen, och använd simuleringsverktyg och leverantörsfeedback för att optimera lösningen.
Tillverkningskontroll: Arbeta nära leverantörer för att säkerställa att tillverkningsprocesser (såsom fräsning och laminering) uppfyller designförväntningarna och genomför kvalitetsverifiering vid kritiska noder.
Applikationsscenarioanpassning: Justera designstrategier baserat på produktapplikationskrav (en-böjning eller dynamisk böjning) för att säkerställa en balans mellan prestanda och tillförlitlighet.
Om du har några krav relaterade till styva flex-kretskort är du välkommen att kontakta oss så ger vi teknisk support åt dig.
Rigid Flex kretskort flex mönsterkort fr4 pcb