Mehrschichtige Rigid- flexible Leiterplatte : Leiterplatten Innovationen in Blind/Begraben über Strukturen

Unsere elektronischen Geräte werden immer kompakter und anspruchsvoller, die Nachfrage nach High-Density Interconnect, oder HDI, hat mehrschichtige starre- flexible Leiterplatte Technologie an die Spitze der Produktentwicklung. Ob es sich um modernste tragbare Geräte, Luft- und Raumfahrt, Elektronik oder miniaturisierte medizinische Geräte handelt, Sie finden fast immer diese mehrschichtigen Rigid-Flex-Schaltungen mit ihren Triptychon-Qualitäten von Flexibilität, Haltbarkeit und Funktionalität im Mittelpunkt. Schlüssel zu dieser Evolution sind die jüngsten Innovationen in blind und begraben über Strukturen, wesentliche Werkzeuge für Ingenieure, die die Grenzen der modernen Leiterplattendesign und das Thema unseres heutigen Artikels.

Vias

Lassen Sie uns zuerst die dreiseitige Kategorisierung der Vias, die wir bei rigid-flex-Designs sehen werden, neu betrachten:

• Durch Vias sind diejenigen, die die gesamte Länge des Bretts durchqueren, von oben nach unten, die überwiegende Mehrheit in starr- flexible Leiterplatte Bretter mit weniger Schichten
• Blind Vias sind wie Sackgassen, die auf die Oberfläche kommen, halb durch und halb begraben
• Begrabene Vias sind einzigartig im Inneren

Anordnungen dieser drei Kategorien von Vias ermöglichen es Ingenieuren, dichte Verbindungen aufzubauen, während eine formelle Kompaktheit beibehalten wird. Die Lokalisierung von Verbindungen zu bestimmten Schichten ermöglicht es Konstrukteuren, kompliziertere Aufstellungen von Schaltungen durchzuführen, ohne die Plattengröße zu erhöhen. Blink- und begraben Vias sind besonders wertvolle Routing-Signale zwischen den starren und flexiblen Abschnitten, und die IPC-2223-Richtlinien schätzen eine Verringerung der Brettfläche um 25% mit angemessener Verwendung von blinden und begraben Vias.

Herausforderungen

Aber diese fortgeschrittenen Wege sind nicht ohne Herausforderungen. Rigid-Flex-Stapel-Ups wechseln zwischen starren und flexiblen Substraten, Klebstoff- und Klebstofflosen Schichten ab, und diese Wechslung verursacht spezifische Probleme:

Polyimid, das Material, das normalerweise für die Flexschichten verwendet wird, hat einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als sein starrer Kern. Während des Laminierungsprozesses kann diese Mismatch Stress verursachen. Diese Belastung kann es schwieriger machen, eine perfekte Haftung und Ebenheit zu erzielen, was zu Verzerrungen, Mikrorissen oder sogar Delaminierung führt.

Blink Vias und begraben Vias erfordern auch Laserbohren mit hoher Präzision und engen Toleranzen. Die Gefahr von Hohlräumen und einer unvollständigen Kupferbeschichtung wird durch hohe Aspektverhältnisse, d.h. das Tiefe-Durchmesserverhältnis, weiter erhöht.

Genaue rigid-flex-Via-Platzierungen sind umso wichtiger, wenn Sie starre und flexe Bereiche durchqueren, und Vias von winzigen Größen sind viel weniger tolerant gegen Fehlausrichtung.

Eine schlechte Via, die dynamischer Biegung und Umweltbelastung ausgesetzt ist, kann Mikrorisse, Fassbrüche und sogar Delaminierung erleiden. Deshalb haben die meisten tragbaren Geräte der nächsten Generation Mikrovias als häufigsten Ausfall.

Innovationen

Aber in den letzten Jahren haben Wellen von Innovationen in den Technologien dieser rigid-flex vias gesehen.

Sequentielles Aufbauen oder SBU ist der Prozess, bei dem Ingenieure komplexe Schichten in Schritten bauen und blinde und begraben Vias in mehreren Stufen bilden. Dieses Verfahren optimiert das Aspektverhältnis und die Beschichtungsqualität jeder Via und ist jetzt der Standard für HDI und Steifigkeit. flexible Leiterplatte .

Lazor Bohren, ein Spielwechsler für rigid-flex über Technologie, kann kompliziert gemusterte Mikrovias mit sorgfältiger Präzision auf dünnen flex Schichten, oft solche von weniger als 100 Mikrometer erstellen. Wir können dieser Technologie für eine Verbesserung der Ertragsrate um etwa 15% im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen Bohrungen danken.

Besser durch Fülltechniken, wie hochleitfähige Kupferbeschichtungen und leitfähige Platten, kann eine geringe Widerstandsfähigkeit auf blinden und begraben Vias gewährleisten, während eine gute mechanische Festigkeit erhalten wird. Diese Techniken verhindern auch Leeren und reduzieren das Risiko von Übermüdigkeit auf Ihrem rigid-flex Produkt.

Hersteller haben auch hybride Laminierung für rigid-flex-Anwendungen eingesetzt, die sowohl klebende als auch klebstofflose Verbindungstechniken kombiniert. Diese Hybridausführung verbessert die mechanische Integrität Ihres rigid-flex-Stacks und verbessert gleichzeitig die Zuverlässigkeit, insbesondere an der Schnittstelle zwischen den rigid- und flex-Teilen, wo die Spannungen am akutesten sind.

Die Produktionsstufe der Qualitätskontrolle sollte die Vorteile neuerer Inspektionssysteme nutzen. AOI, jetzt eine Norm, sowie Röntgen-Computertomographie ermöglichen es Herstellern, versteckte über Strukturen zu scannen und auf Mängel wie Leeren oder Ausrichtungsfehler zu prüfen. Diese frühzeitige Erkennung kann insbesondere bei einem rigid-flex-Projekt helfen, dessen Produkte viel empfindlicher sein werden als andere Leiterplatten Technologien.

Praktiken

Hier sind einige gute Praktiken und Designkonzepte, die Sie bei der Arbeit an Ihrem rigid-flex-Projekt berücksichtigen sollten:

• Halten Sie bei der Planung der Schichtfolge robuste Ringe, um die Herstellungsabweichungen zu berücksichtigen
• Kommunizieren Sie mit Ihrem Substratlieferanten und fragen Sie nach seinem Minimum über Durchmesser und Abstand. Viele rühmen sich mit Mikrovias von 75 Mikrometern, nicht immer der gleichen Toleranz
• Verwenden Sie spannungsentlastende Funktionen im Flexbereich und vermeiden Sie Via-in-Pad-Designs für Bereiche mit hoher mechanischer Belastung
• Verwenden Sie Finite Element Analyse oder FEA und Zuverlässigkeitsmodellierungstools, um mögliche Ausfallpunkte vorherzusagen, bevor Sie mit der Herstellung Ihres Rigid-Flex-Prototypen fortfahren

Fertigbarkeit

Die Komplexität der fortgeschrittenen via Strukturen, zusammen mit all den Problemen, die sie erzeugen, werden durch die Gewinne gerechtfertigt, die sie in Miniaturisierung, Funktionalität und Zuverlässigkeit bieten. Angesichts der Herstellungskosten für rigid-flex sollten diese Vorteile jedoch überprüft werden:

• Eine erhöhte Durchgangsdichte kann die Ausbeute reduzieren, wenn die Prozesskontrollen nicht streng sind, was letztlich zu höheren Kosten pro Panel führt
• Ein Hersteller kann das Know-how oder die Ausrüstung fehlen, um fortgeschrittene blinde und begraben Vias Ihres mehrschichtigen Rigid-Flex-Projekts durchzuführen. Prüfen Sie Lieferanten immer und prüfen Sie ihre Fähigkeiten und fragen Sie, ob sie über eine ähnliche Erfahrung im Bereich rigid-flex verfügen wie Ihr Projekt.
• Planen Sie Ihre Via Struktur und Ihre Strafe mit der Idee der Effizienz. Dadurch wird Materialabfall reduziert und die Kostenwettbewerbsfähigkeit verbessert.

Dank dieser Innovationen haben blinde und über Strukturen begraben Miniaturisierung und Zuverlässigkeit in der Welt des mehrschichtigen rigid-flex Designs immer weiter geschoben. Denken Sie an die Tipps, die wir in diesem Artikel zur Verfügung gestellt haben, und wir freuen uns auf Sie das nächste Mal!