Жестко-гибкие PCB - 8-слойная жесткая гибкая печатная плата

Стандарт проектирования и производства жестких гибких печатных плат

1.0 Назначение:

Разработать стандарты проектирования и производства жестких гибких печатных плат, разъяснить меры предосторожности при проектировании и производстве жестких гибких печатных плат

2.0 Область применения:

Подходит для используемых жестких гибких печатных плат

3.0 Обязанности:

3.1 Технологический отдел: Разрабатывает технологическую схему и технические параметры и следит за их изменением;

3.2 Производственный отдел: Выполняет операции в соответствии с технологическими параметрами, сформулированными технологическим отделом.;

3.3 Отдел качества: Контролирует операции в соответствии с параметрами процесса, разработанными технологическим отделом;

3.4 Инженерный отдел: Осуществляет проектирование и оптимизацию данных в соответствии со стандартами, разработанными Технологическим отделом

Определение 4.0:

Описание печатной платы Rigid Flex таково: печатная плата, изготовленная путем объединения гибкой подложки с жесткой подложкой в разных областях. В области соединения гибкой и жесткой подложек токопроводящие структуры гибкой подложки и жесткой подложки обычно взаимосвязаны

Классификация печатных плат Rigid Flex по 5.0.

Если классифицировать по технологическому процессу, то способы склеивания жестких и гибких плит можно разделить на две категории: жесткие гибкие композитные плиты и жесткие гибкие печатные платы. Основные различия заключаются в следующем

Технология жесткой гибкой композитной доски позволяет комбинировать жесткие гибкие платы в процессе производства с обычными конструкциями глухих и заглубленных отверстий, что позволяет создавать схемы с более высокой плотностью

Технология объединения жестких и гибких плат заключается в том, чтобы разделить их и затем спрессовать в единую печатную плату с сигнальными соединениями, но без сквозных отверстий.

Но в настоящее время термин "Жесткая гибкая печатная плата" обычно используется для обозначения всех изделий из жестких гибких печатных плат без их разделения.

6.0 Жесткая гибкая структура печатной платы

6.1 Жесткая гибкая структура печатной платы (часть 1)

Жесткая гибкая печатная плата представляет собой гибкую плату с прикрепленным к ней одним или несколькими жесткими слоями, и схемы на жестком слое соединяются со схемами на гибком слое посредством металлизации. Каждая печатная плата Rigid Flex имеет одну или несколько жестких областей и одну гибкую область

6.2 Жесткая гибкая структура печатной платы (II)

Комбинация гибкой платы и нескольких жестких плат, а также комбинация нескольких гибких плат и нескольких жестких плат с использованием процессов сверления, нанесения покрытий на отверстия и ламинирования для достижения электрического соединения. В зависимости от требований к дизайну, концепция дизайна больше подходит для установки и отладки компонентов и сварочных работ, обеспечивая большую гибкость при монтаже собранных деталей

7.0 Разработка технологического процесса изготовления гибкой печатной платы Rigid Flex

7.1 Разработка технологического процесса

Процесс производства гибкой печатной платы Rigid Flex

7.2 Описание материала

7.2.1 Подложка: PI, PET, PTFE

7.2.1.1 PI: Обладает отличной термостойкостью, в том числе при сварке погружением до 260 ℃ и длительностью 20 секунд. Обладает высокой диэлектрической прочностью, хорошими электрическими и механическими свойствами, но склонен к влагопоглощению. Обычно используется для изготовления подложек из гибких печатных плат.

7.2.1.2 ПЭТ: По многим свойствам близок к полиимиду, но обладает низкой термостойкостью и может использоваться только при комнатной температуре.

7.2.1.3 Политетрафторэтилен (PTFE): Используется только в высокочастотных изделиях с низкой диэлектрической проницаемостью

7.2.2 Защитная пленка: Покрывающая пленка эквивалентна чернилам для паяльной маски для жестких печатных плат и служит в качестве паяльной маски. Покрывающая пленка состоит из полипропилена и адгезива

7.2.3 Связующая часть: в основном используется для склеивания и изоляции между слоями, подразделяется на два типа: чистый клей и нетекучий полутвердый листовой полипропилен (NF), не имеющий текучести.

7.2.3.1 Полипропилен без текучести: Состоит из эпоксидной смолы, стеклоткани и наполнителя, с минимальным переливом, обычно используется для селективного прессования и изделий с высокой степенью сжатия (жесткая гибкая печатная плата).

7.2.3.2 Клей: широко известный как "акриловый клей", научное название "acrylic", температура ниже 100 градусов, хорошая эластичность, но относительно высокий коэффициент теплового расширения, обычно используется для сжатия многослойных гибких плит.

7.2.4 Элемент жесткости: твердый материал, который прижимается к определенному участку платы FPC с целью сварки деталей или усиления при монтаже. Как правило, существует три типа материалов, таких как полиэстер (ПЭТ), полиимид (PI) и FR-4.

7.2.4.1 Полиэстер (ПЭТ) - обычно используется в помещениях, где нет сварных деталей.

7.2.4.2 Полианилин (PI) - обычно используется для изготовления печатных плат с припаянными компонентами.

7.2.4.3 FR-4 - обычно используется в местах с повышенной плотностью. В обычных условиях PI склеивается с помощью термочувствительного клея (TSA), в то время как FR4 склеивается с помощью клея, чувствительного к давлению (PSA).

7.3 Введение в основные характеристики материала

7.3.1 Диэлектрические материалы (включая полупрозрачные листы)

Полутвердые листы обычно используются для обработки и изготовления жестких гибких печатных плат. В качестве адгезивного жесткого слоя обычно используются полутвердые листы "без потока" или "с низкой текучестью". Наполовину отвержденные пленки с высокой температурой стеклования (Tg) обладают такими характеристиками, как высокая рабочая температура и низкий коэффициент расширения по оси Z. Низкий коэффициент расширения по оси Z также полезен для контроля надежности сквозных отверстий с нанесением покрытия в 8 слоев. Его недостатками являются низкая средняя прочность и низкая эластичность. Если для изготовления гибких и жестких печатных плат Flex используются полузатвердевшие материалы, они должны соответствовать требованиям, указанным в стандарте IPC-4101, а области, где используется клей, и области, где клей не используется, должны быть указаны на основном чертеже.

7.3.2 Гибкая клейкая пленка (литьевой клей или связующий слой)

Гибкие адгезивные пленки обычно используются для склеивания нескольких слоев гибких материалов и для крепления устройств для терморегулирования или поддержки конструкций. Этот материал обладает высокой прочностью сцепления с гибкими материалами. Для повышения адгезии и гибкости гибкие адгезивные пленки могут быть изготовлены с использованием смол с низкой температурой стеклования (Tg). При проектировании жестких гибких печатных плат использование этого материала в области жесткости следует свести к минимуму или по возможности избегать, чтобы избежать чрезмерного расширения оси Z

7.3.3 Гибкая металлическая пластина (FCCL)

Гибкая металлическая пластина представляет собой композиционный материал, состоящий из диэлектрической пленки и металлической фольги. Металлическую фольгу можно прикрепить к среде различными способами, например, методом приклеивания на основе смолы или методом прямого осаждения. На металлическую фольгу можно нанести покрытие из среды (например, реакционный раствор мономера PI). Подложки из медной фольги со средним покрытием и непосредственно нанесенные ламинаты называются подложками из мягкой медной фольги без клея. Гибкая подложка из медной фольги с клеем изготавливается путем приклеивания диэлектрической пленки к металлической фольге с помощью клея. Температура стеклования (Tg) полимерных клеев обычно ниже, чем у диэлектрических пленок. При проектировании многослойных жестких гибких схем часто используются неклеящиеся подложки из мягкой медной фольги, чтобы уменьшить влияние клеев с низкой Tg. Поэтому рекомендуется избегать использования клейких подложек из мягкой медной фольги для всех печатных плат типа 4 и печатных плат типа 3 с более чем восемью слоями при работе при высоких температурах.

7.3.4 Покрытие

Толщина PI в защитной пленке обычно составляет 12,5 мкм, 25 мкм и 50 мкм, и соответствующая толщина клея может варьироваться. Функция клея заключается в приклеивании к доске. Выбор защитной пленки должен не только соответствовать требованиям к толщине пластины, но и учитывать соотношение между толщиной меди в пластине и толщиной адгезивного слоя защитной пленки. Поскольку клей не течет и заполняет только зазоры, оставленные при травлении меди, толщина пленки при выборе должна быть примерно такой же, как и толщина меди. Для изделий с высокими требованиями к гибкости рекомендуется выбирать более тонкую защитную пленку.

8.0 Меры предосторожности при проектировании жестких гибких печатных плат

8.1 Система контроля давления и усадки

8.1.1 Количество отверстий для заклепок

Ключевая технология производства печатных плат Rigid Flex включает в себя процесс ламинирования композитных материалов, включая FPC, FR-4, Coverlay и нетекучий полипропилен. Чтобы исключить различия в расширении и сжатии материала в процессе ламинирования, при проектировании необходимо предусмотреть 8 отверстий для заклепок по краю плиты, по два отверстия для заклепок с каждой стороны.

8.1.2 Форма отверстия для заклепок

Отверстия для заклепок подразделяются на отверстия для заклепок из твердой древесины и отверстия для заклепок из гибкого пластика. В процессе прессования FR-4 и FPC заклепываются с помощью заклепок диаметром 3,175 мм. Отверстия для заклепок в твердых плитах обрабатываются на сверлильном станке с ЧПУ, а для сверления используется сверлильный инструмент диаметром 3,20 мм. Учитывая особенности материала FPC, на краях отверстий для заклепок из FPC-пластика следует оставить медь, чтобы повысить прочность и предотвратить поломку отверстия и смещение при заклепывании штифтовой втулки.

8.2 Графический дизайн схемы гибкой платы FPC.

8.2.1 Проектирование контрольных линий выравнивания и подгонки

На внутреннем армирующем листе для склеивания мягких плит, клейкой ленте, защитной пленке для склеивания отдельных листов или полос необходимо нанести идентификационные линии или медные провода за пределами зоны формования. Идентификационные линии или медные провода должны быть длиной 10 мм и прикреплены к центру идентификационных линий; Для склеивания всей платы PNL или SET необходимо нанести точку разметки для выравнивания, а в защитной пленке просверлить отверстие диаметром на 0,1 мм больше, чем точка разметки.

8.2.2 Проектирование гибкой печатной платы

8.2.2.1 Избегайте резких расширений и сжатий между линиями и используйте разрывные линии между толстыми и тонкими линиями.

8.2.2.2 Для соответствия электрическим требованиям следует использовать максимальное количество паяных площадок. При соединении паяных прокладок с проводами следует использовать гладкую конструкцию, чтобы избежать прямых углов

8.2.2.3 Максимально увеличить количество меди в конструкции и использовать как можно больше цельной меди для отходов

8.2.2.4 Конструкция прокладки меди в зоне изгиба

1) Вертикальный по отношению к изогнутой области;

2) Равномерно распределенный по всей изогнутой области;

3) Максимально использовать всю зону изгиба;

4) Не наносить дополнительное гальваническое покрытие из металла;

5) Иметь одинаковую ширину;

6) По возможности, центральная ось должна располагаться на центральном проводнике ламинированной плиты.

7) Провода в двухсторонней цепи не должны напрямую пересекаться друг с другом, что приводит к эффекту "двутавровой балки". Возможно, эту ситуацию следует рассматривать с точки зрения электрических характеристик, но ее также следует рассматривать с точки зрения требований к механическому монтажу,

8) Количество слоев в изогнутой области должно быть в пределах наименьшего количества слоев;

9) В изогнутой области следует избегать сквозных отверстий с электропроводкой и гальваническим покрытием;

10) При использовании рулонных медных материалов направление решетки, параллельное направлению изгиба, может повысить гибкость

11) Сгибайте и разгибаемость для усиления конструкции из меди.

8.2.2.5 Расстояние от отверстия до кромки (гибкая и жесткая зоны)

Минимальное расстояние между внешней кромкой, внутренней кромкой отверстия и режущей кромкой должно составлять не менее 0,5 мм. При расчете расстояния следует учитывать точность позиционирования, допуски по размерам и допуски по внешней обработке.

8.2.2.6 Расстояние от сквозного отверстия в металле до края (область соединения с мягким твердым материалом)

Минимальное расстояние между зоной соединения с мягким твердым материалом и краем отверстия для зазора должно быть не менее 0,6.

8.2.2.7 Конструкция окна из защитной пленки

Технологическая кромка и защитная пленка для кромок плит должны быть выполнены с отверстиями, чтобы увеличить силу сцепления между жесткой и гибкой плитами после сжатия. Защитная пленка для гибких плит должна быть выполнена с односторонним выступом на 0,4 мм в твердую плиту. В то же время следите за тем, чтобы между сквозными отверстиями с покрытием и усадкой защитной пленки внутри устройства оставался зазор не менее 0,5 мм

8.2.2.8 Конструкция непроточного полипропиленового окна

Полипропилен, используемый для внутреннего сжатия жестких пластин, должен быть рассчитан на усадку на 0,25 мм внутрь от края жесткой пластины

9.0 Меры предосторожности при контроле процесса производства гибких печатных плат Rigid Flex

9.1 Резка материала

Печатные платы Rigid Flex и гибкие печатные платы FPC, которые требуют одностороннего дизайна, не могут быть изготовлены непосредственно из одной панели и должны быть протравлены с обеих сторон для формирования единой панели. Для обеспечения межслойного склеивания и предотвращения разрывов и расслаивания.

9.2 Внутренний контур

9.2.1 Проверка поступающих материалов: FPC должен быть ровным, без складок и морщин, а на поверхности платы не должно быть следов клея.

9.2.2 Все гибкие печатные платы должны быть прикреплены к печатной плате для проявочного травления, причем к каждой печатной плате должно быть прикреплено по одной гибкой печатной плате, чтобы предотвратить изгиб и сморщивание гибкой печатной платы из-за проблем с передачей травления.

9.2.3 Все платы должны проходить через AOI, и подключение к FPC-платам запрещено

9.3 Сжатие

9.3 Уровень сжатия

9.3.1 Для ламинирования печатных плат Rigid Flex должна использоваться специальная программа, которую нельзя смешивать с другими платами для ламинирования.

9.3.2 Меры предосторожности при заклепывании

9.3.2.1 Если гибкие печатные платы слишком сильно подрумянились, необходимо прикрепить защитную планку. Если после подрумянивания на гибкой печатной плате образуются складки, ее необходимо снять и утилизировать. Перед заклепкой необходимо убедиться, что гибкая пластмасса как следует подрумянилась.

9.3.2.2 Перед прессованием полипропилен, не пропускающий влагу, должен храниться в осушителе не менее 12 часов. Перед заклепкой проверьте, нет ли складок на полипропилене, и утилизируйте полипропилен с сильными складками.

9.3.2.3 После заклепки FR-4, FPC и нетекучего полипропилена сначала проверьте, не слишком ли плотно прилегает полипропилен, а затем с помощью рентгеновского снимка проверьте, нет ли отклонения слоя.

9.3.2.4 В процессе прессования, чтобы обеспечить достаточное количество клея, верхняя и нижняя части заклепочной пластины должны быть покрыты силиконовым гелем в количестве 6 слоев на коробку.

Во время процесса клепки следите за тем, чтобы не оставлять на столе следов полипропиленовой крошки, вытирая ее тряпкой, чтобы избежать образования остатков полипропилена после прессования, которые могут привести к ухудшению внешнего вида.

9.4 Сверление

9.4.1 Используемый инструмент является сверлильным инструментом MO

9.4.2 Стационарная машина изготавливается с использованием специальной буровой установки.

9.4.3 В процессе проверки отверстий основное внимание уделяется проверке на наличие остатков клея, заусенцев или дефектов на мягкой плите в Т-образном положении на стыке мягкой и твердой плит. При обнаружении таких отклонений незамедлительно сообщите об этом производственному центру, чтобы он проследил за ними и устранил их

9.5 Нанесение медного покрытия

9.5.1 Программа удаления остатков клея с печатных плат Rigid Flex - это специальная программа. Пожалуйста, обратите внимание на переключение программы удаления клея перед нанесением меди

9.5.2 После удаления остатков клея на печатную плату Rigid Flex наносится медное покрытие в соответствии с программой двусторонней печати после настройки PI. Раствор PI готовится с объемной концентрацией 40%, рабочей температурой 40 ℃ и временем настройки 4-8 минут. Контрольная таблица для анализа жидкости

9.5.3 Требования к обнаружению медной подсветки превышают уровень 9.5

9.6 Технология вскрытия печатной платы Rigid Flex

Существует три способа вскрытия крышки печатной платы Rigid Flex: лазерное вскрытие, глубокое вскрытие, контролируемое машиной gong, и V-образное вскрытие.

9.6.1 Технология открывания структуры 1R+2F+1R

Выбор способа открывания крышки для печатной платы Rigid Flex тесно связан с толщиной платы с сердечником FR-4, а для открывания крышки в целом используется технология глубокой стыковки, управляемая слепым гонгом.

Перед запрессовкой сначала отрегулируйте глубину глухой канавки во внутреннем слое FR-4, оставив примерно 1/2 остаточной толщины. После запрессовки снова отрегулируйте глубину глухой канавки, чтобы обеспечить открытие зоны жесткого гибкого соединения.

Исходя из этого прототипа технологии, при изменении толщины внутренней платы с сердечником FR-4 из-за жесткого изгиба также изменится способ открывания. Общие технические требования следующие:

При d ≤ 0,40 мм для открывания крышки используйте два метода лазерного контроля глубины глухих пазов;

При d>0,40 мм для регулировки глубины крышки можно использовать две глухие канавки или сначала использовать глухие канавки, а затем использовать V-образный вырез для открывания крышки. Когда зона жесткого соединения имеет неправильную форму, для регулирования глубины открывания крышки можно использовать только две глухие канавки; когда зона соединения мягкого и твердого материалов имеет правильную прямолинейную форму, с учетом эффективности производства и факторов стоимости, сначала можно использовать глухую канавку, а затем метод открывания крышки с V-образным вырезом. расставляйте приоритеты.

9.6.2 Технология вскрытия конструкций 2F+2R

Гибкая печатная плата напрямую соединяется с твердой платой с помощью компрессионного соединения. Учитывая надежность схемы в месте соединения мягкой и твердой платы, в конструкции изделия этого типа для контроля глубины сначала используется лазерная резка вслепую, а затем глубина, контролируемая гонгом, или глубина отверстия, контролируемая V-образным вырезом.

9.7 Проверка печатных плат Rigid Flex

Проверка качества печатных плат Rigid Flex подразделяется на следующие категории:

A: Электрические характеристики, B: размер, C: внешний вид, D: надежность

9.7.1 Стандарты тестирования

Соответствующие стандарты проверки, тестирования и приемки относятся к следующим спецификациям:

Критерии приемлемости печатных плат по стандарту IPC-A-600

Классификация жестких печатных плат по стандарту IPC-6012 и шкала характеристик

Классификация гибких печатных плат по стандарту IPC-6013 и технические характеристики

9.7.1.1 Элементы контроля размеров

9.7.1.2 Элементы для проверки надежности