Placas de circuito impresso flexíveis rígidasfornecem soluções exclusivas para dispositivos eletrônicos modernos com seus diversos formatos e tamanhos.
Algumas placas de circuito impresso rígidas e flexíveis (como placas de circuito impresso usadas em aparelhos auditivos) são extremamente difíceis de fabricar devido ao seu pequeno tamanho. No entanto, independentemente do tamanho, o design da zona de transição entre a placa flexível e a placa rígida afeta a confiabilidade da fabricação e uso subsequentes. A zona de transição está sujeita a tensões mecânicas e térmicas, provenientes tanto dos processos de fabricação quanto de montagem, bem como de diversos cenários de uso na vida diária. Portanto, ao projetar, é necessário estar plenamente consciente dos riscos potenciais trazidos por um projeto deficiente.
De acordo com a norma IPC-6013, a zona de transição da placa de circuito impresso rígida flexível é definida como uma área com largura de 3 mm centrada no eixo da borda da placa rígida (ver Figura 1).
(Figura 1: Zona de transição da placa de junta da placa de circuito impresso flexível rígida (Fonte: Diretrizes de design da placa de junta da placa de circuito impresso flexível rígida NCAB))
Desafios únicos no processo de fabricação
O processo de produção da placa rígida flexível é diferente daquele da placa rígida convencional. Após a conclusão da laminação na área da placa flexível, todos os materiais passarão pela laminação final para unir a placa flexível à área da placa rígida. Antes da segunda prensagem, calços serão colocados na pilha para evitar que a resina flua para a área da placa macia e, em seguida, os calços na área da placa impressa Felix serão removidos através do processo de fresagem.
A Figura 1 também lista alguns defeitos aceitáveis dentro da zona de transição, que podem ter efeitos adversos no desempenho final da placa rígida flexível se quaisquer recursos funcionais forem implantados dentro da zona de transição.
Aqui estão alguns defeitos comuns e seus impactos:
Rachadura e Halo
Na junção do cartão duro e da placa flexível, a delaminação do material, rachaduras na resina ou fratura da folha de cobre ocorrem principalmente devido ao cartão grosso e à placa flexível fina, que formam uma estrutura escalonada após a laminação. Durante a flexão ou ciclagem térmica, a tensão concentra-se perto da linha de transição.
Vazios de Laminação
As lacunas laminadas dentro da zona de transição são aceitáveis. As placas rígidas flexíveis são geralmente compostas de material FR4 e poliimida. O pré-impregnado de placas rígidas comuns é usado para fluir e unir camadas de cobre, evitando lacunas entre camadas. O pré-impregnado FR4 da placa rígida flexível possui características de "baixo fluxo" ou "sem fluxo", que evitam que a resina flua para a área da placa flexível, portanto, pode haver lacunas de laminação na área de transição.
Estouro de resina (Squeezeout)
Embora as fábricas de PCB usem PP não fluido para fabricar placas rígidas flexíveis, às vezes a resina do material adesivo ainda transborda da borda da placa dura e entra na área de transição. Para a exigência de uma-instalação flexível única, isso pode não ser um problema; Entretanto, devido à aplicação do Dynamic Flex, as arestas vivas da resina curada podem danificar a placa flexível.
Material dielétrico rígido saliente
Ao fresar a área da placa flexível, pode ocorrer uma leve protrusão da camada dielétrica da placa dura devido a vazios laminados ou transbordamento de resina. Este defeito não afeta o desempenho e é aceitável de acordo com a norma IPC-6013.
Deformação do Cobre
Devido à instabilidade do material na zona de transição, as características do cobre são propensas à deformação e podem até apresentar trincas ou delaminação. Isso ocorre porque o cobre pode dificultar o preenchimento da resina, resultando em resina insuficiente. Além disso, a precisão do alinhamento entre camadas também pode ser afetada.
Cobertura saliente
Colocar o material da película de cobertura na área de transição também pode causar problemas. O design da película de cobertura não é adequado para colagem comFR4material e, se se estender até a área de transição, poderá causar delaminação devido ao baixo desempenho de colagem.
Design de recursos na zona de transição: riscos e considerações
Uma questão fundamental é: até que ponto as características funcionais podem se estender até a zona de transição sem afetar o desempenho do produto ou causar tensão excessiva no material? A resposta é: é quase impossível estender. Conforme mostrado na Figura 2, embora seja tecnicamente viável projetar e fabricar recursos na zona de transição e até mesmo na área da placa flexível, esta não é uma abordagem madura. Portanto, uma comunicação estreita com o seu fornecedor de placas de circuito impresso é crucial. A equipe técnica do fornecedor de placas deve compreender os valores limites de cada capacidade de processo e informará a faixa de espaço disponível na área de transição com base nas capacidades e especificações da fábrica.
(Figura 2: Capacidade de fabricação avançada (Fonte: Diretrizes de design de placa de circuito impresso rígido flexível NCAB))
Na Figura 2, os valores recomendados listados à esquerda apresentam o menor risco. Se utilizar as especificações na coluna "Avançado" à direita, deve-se tomar cuidado extra para garantir que todas as partes interessadas compreendam totalmente os riscos potenciais.
A tendência à miniaturização e à melhoria das capacidades de fabricação
Com a contínua atualização e iteração da tecnologia de circuitos, novas soluções e processos de fabricação continuam a surgir para atender às novas demandas constantemente emergentes dos produtos atuais. A tendência de miniaturização força o processo de colagem suave e dura a romper constantemente os limites do processo. A NCAB sempre incentiva a exploração de inovação e{2}}tecnologias de ponta no design de placas de circuito impresso, desde que atenda aos requisitos da aplicação e que todas as partes interessadas estejam cientes dos riscos potenciais.
Algumas fábricas de placas de circuito impresso podem suportar a produção de placas de circuito impresso rígidas e flexíveis com pequenas áreas de transição, mas ainda é recomendável que você realize inspeções de qualidade rigorosas nelas. Ao mesmo tempo, deve-se prestar atenção a:
Evite colocar recursos funcionais importantes em áreas de transição
Comunicar-se com os fornecedores para compreender suas capacidades de fabricação e faixas de risco aceitáveis
Equilibre inovação e confiabilidade de acordo com os requisitos da aplicação, garantindo que o design seja moderno-e prático
Prática de engenharia de projeto de zona de transição de placa de circuito impresso rígido Flex
1. Avaliação e comunicação de riscos durante a fase de projeto
Colaboração inicial com fornecedores: A comunicação deve ser estabelecida com a equipe de engenharia do fornecedor durante os estágios iniciais do projeto. As especificações das áreas de transição (como largura, seleção de materiais) podem variar dependendo das capacidades de fabricação do fabricante, e alguns fornecedores podem suportar áreas de transição menores (como 3 mm abaixo do padrão IPC 6013), mas isso requer acordos claros de compartilhamento de riscos.
Simulação e análise de tensão: Introduzir ferramentas FEA (Análise de Elementos Finitos) no projeto para simular a distribuição de tensão na zona de transição sob flexão mecânica e ciclo térmico, o que pode ajudar a identificar potenciais pontos fracos, especialmente em aplicações de flexão dinâmica. Por exemplo, a direção do layout da fiação na área de transição deve evitar ser perpendicular ao eixo de curvatura, tanto quanto possível, para evitar o risco de fratura.
2. Seleção de materiais e otimização da zona de transição
Equilibrando as características do PP de baixo fluxo/sem fluxo: Em projetos críticos, recomenda-se discutir com os fornecedores se uma solução de materiais mistos pode ser adotada, como o uso de adesivos específicos em áreas de transição para equilibrar o controle do fluxo de resina e a resistência de colagem entre camadas.
Tratamento de limite entre a película de cobertura e a área do painel duro: Estender a película de cobertura (Coverlay) até a área de transição pode causar problemas de delaminação. Em casos práticos, pode haver situações em que a área flexível da placa de circuito impresso se descole devido ao desenho inadequado da película de cobertura. Recomenda-se garantir uma distância segura de pelo menos 0,5 mm entre a borda da película de cobertura e o limite da área do cartão duro durante o projeto e confirmar a precisão da usinagem do fornecedor antes da fabricação.
3. Pontos-chave do controle de qualidade durante o processo de fabricação
Critérios aceitáveis para defeitos da zona de transição: embora o padrão IPC{1}}6013 permita um certo grau de defeitos na zona de transição (como vazios laminados, transbordamento de resina), é recomendado que os clientes solicitem relatórios detalhados de análise de fatias dos fornecedores durante a aceitação, especialmente para produtos de alta confiabilidade (como aplicações médicas ou de aviação), o que pode ajudar a identificar possíveis riscos de falha a longo prazo.
Controle de precisão do processo de fresamento: Ao fresar a área da placa macia, a precisão da usinagem afeta diretamente a protrusão dielétrica ou o problema da borda afiada da resina na área de transição. Em nossa prática, encontramos o problema de danos na área da placa macia causados pelo desvio de fresamento, que foi finalmente resolvido ajustando os parâmetros de fresagem (como velocidade e taxa de avanço) com o fornecedor. Recomenda-se realizar uma produção experimental em pequena-escala nos estágios iniciais da fabricação para verificar a estabilidade do processo.
4. Correspondência de cenários de aplicação com design de zona de transição
Distinguir entre-flexão única e flexão dinâmica: na prática, descobrimos que muitos clientes não distinguem claramente entre esses dois cenários de aplicação, resultando em designs excessivamente conservadores ou agressivos. Por exemplo, a-área de dobra única pode aceitar o transbordamento de resina adequadamente, enquanto a dobra dinâmica requer controle rigoroso de quaisquer arestas vivas na área de transição.
Desafios sob a tendência de miniaturização: Com a crescente demanda por placas de circuito impresso rígidas e flexíveis devido à miniaturização de dispositivos (como dispositivos vestíveis, aparelhos auditivos), o espaço de design das áreas de transição é ainda mais comprimido. Recomenda-se que os clientes priorizem a otimização da pilha, como reduzir a espessura da área da placa dura ou ajustar a posição da placa flexível, para liberar mais espaço na área de transição, enquanto verificam o projeto por meio de testes de confiabilidade (como testes de ciclo de flexão).
5. Modos de falha comuns em zonas de transição
Por exemplo, quebra de vestígios de cobre, delaminação intercamadas ou diminuição da rigidez dielétrica. Estas questões estão frequentemente relacionadas com a consideração insuficiente de factores ambientais (tais como ciclos de temperatura e humidade) durante a fase de concepção. Recomenda-se que os clientes realizem o Teste de Envelhecimento Acelerado na fase posterior do desenvolvimento do produto para simular o estresse sob condições reais de uso.
Colaboração em ciclo fechado, desde o design até a fabricação
O manuseio de áreas de transição em placas de circuito impresso rígidas e flexíveis envolve a colaboração entre cenários de design, fabricação e aplicação. Recomendamos sempre:
Projeto voltado para o futuro: Considere totalmente as tensões mecânicas e térmicas na zona de transição durante a fase de projeto e use ferramentas de simulação e feedback do fornecedor para otimizar a solução.
Controle de fabricação: Trabalhe em estreita colaboração com os fornecedores para garantir que os processos de fabricação (como fresagem e laminação) atendam às expectativas do projeto e realize verificação de qualidade em nós críticos.
Adaptação do cenário de aplicação: ajuste as estratégias de design com base nos requisitos de aplicação do produto (dobra única-ou dobra dinâmica) para garantir um equilíbrio entre desempenho e confiabilidade.
Se você tiver algum requisito relacionado a placas de circuito impresso rígidas e flexíveis, não hesite em nos contatar e forneceremos suporte técnico para você.
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