Rígido multicapa circuito impreso flexible : PCB Innovaciones en ciego/enterrado a través de estructuras

Nuestros dispositivos electrónicos se están volviendo cada vez más compactos y más sofisticados, la demanda de interconexión de alta densidad, o HDI, ha empujado a la tecnología rígida multicapa. circuito impreso flexible tecnología a la vanguardia del desarrollo de productos. Ya se trate de dispositivos portátiles de vanguardia, aeroespaciales, electrónicos o dispositivos médicos miniaturizados, casi siempre encontrarás estos circuitos rígidos de múltiples capas en el centro con sus cualidades trípticas de flexibilidad, durabilidad y funcionalidad. La clave de esta evolución son las recientes innovaciones en ciego y enterrado a través de estructuras, herramientas esenciales para los ingenieros que empujan los límites de la moderna Diseño de placa de circuito impreso y el tema de nuestro artículo de hoy.

Vias

Revisemos primero la categorización tripartita de los vias que veremos con diseños rígidos-flex:

• A través de los vias son los que atraviesan toda la longitud del tablero, de arriba a abajo, la gran mayoría en rígido- circuito impreso flexible tablas de menos capas
• Las vías ciegas son como callejones sin salida que salen a la superficie, a medio paso y a medio enterrado.
• Las vias enterradas son únicamente interiores

Las disposiciones de estas tres categorías de vías permiten a los ingenieros establecer interconexiones densas mientras mantienen una compactez formal. La localización de conexiones a capas específicas permite a los diseñadores hacer configuraciones más complicadas de circuitos sin aumentar el tamaño de la placa. Las vías ciegas y enterradas son señales de encaminamiento especialmente valiosas entre las secciones rígida y flexible, y las directrices IPC-2223 estiman una disminución del 25% del área de la placa con el uso apropiado de vías ciegas y enterradas.

Desafíos

Pero estas vías avanzadas no están sin desafíos. Los apilamientos rígido-flex se alternan entre sustratos rígidos y flexibles, capas adhesivas y sin adhesivos, y esta alternancia causa problemas específicos:

La poliimida, el material usualmente utilizado para las capas flexible, tiene un coeficiente de expansión térmica más alto que su núcleo rígido. Durante el proceso de laminación, este desajuste puede causar estrés. Esta tensión puede dificultar la adhesión perfecta y la planura, lo que resulta en deformación, microgrietas o incluso delaminación.

Los vias de parpadeo y los vias enterrados también requieren perforación láser con alta precisión y tolerancias ajustadas. El riesgo de vacíos y de revestimiento de cobre incompleto aumenta aún más por altas relaciones de aspecto, es decir, la relación profundidad-diámetro.

Las posiciones precisas de rígida-flexión a través de vías son aún más críticas cuando está atravesando áreas rígidas y flexibles, y vías de tamaños minúsculos son mucho menos tolerantes a la desalineación.

Exponido a la flexión dinámica y al estrés ambiental, un mal vía puede sufrir micro grietas, fracturas de barril e incluso delaminación. Es por eso que la mayoría de los dispositivos portátiles de próxima generación tendrán microvias como su falla más común.

Innovaciones

Pero los últimos años han visto olas de innovaciones en las tecnologías de estas vías rígidas-flexibles.

La construcción secuencial, o SBU, es el proceso por el que los ingenieros construyen capas complejas por incrementos, formando vías ciegas y enterradas en múltiples etapas. Este procedimiento optimiza la relación de aspecto y la calidad de chapado de cada vía, y ahora es el estándar para HDI y circuito impreso flexible .

La perforación Lazor, un cambio de juego para la flexión rígida a través de la tecnología, puede crear microvias de patrones intrincados con una precisión cuidadosa en capas delgadas de flexión, a menudo de menos de 100 micrómetros. Podemos agradecer a esta tecnología una mejora de alrededor del 15% en la tasa de rendimiento en comparación con la perforación mecánica tradicional.

Mejor a través de técnicas de llenado, como revestimiento de cobre de alta conductividad y placas conductoras, puede garantizar una baja resistencia en vías ciegas y enterradas todo el tiempo manteniendo una buena resistencia mecánica. Estas técnicas también evitan vacíos y reducen el riesgo de fatiga en su producto rígido-flex.

Los fabricantes también han estado empleando laminación híbrida para aplicaciones rígidas-flex, combinando tanto técnicas de unión adhesivas como sin adhesivos. Esta ejecución híbrida puede mejorar la integridad mecánica de su apilamiento rígido-flexible a la vez que mejora la fiabilidad, particularmente en la interfaz entre las partes rígidas y flexibles donde las tensiones son más agudas.

La etapa de producción del control de calidad debe aprovechar los nuevos sistemas de inspección. La AOI, ahora una norma, así como la tomografía computada de rayos X permiten a los fabricantes escanear ocultos a través de estructuras e inspeccionar defectos como vacíos o desalineamientos. Esta detección temprana puede ayudar especialmente a un proyecto rígido-flex cuyos productos van a ser mucho más delicados que otros PCB tecnologías.

Prácticas

Aquí hay varias buenas prácticas y conceptos de diseño que debe tener en cuenta cuando esté trabajando en su proyecto rígido-flex:

• Mantener anillos anulares robustos al planificar la secuencia de capas para acomodar las variaciones de fabricación
• Comunique con su proveedor de sustrato y solicite su mínimo a través del diámetro y la separación. Muchos se jactan de microvias de 75 micrómetros, no siempre de la misma tolerancia.
• Utilice funciones de alivio de tensión en la región de flexión y evite diseños vía-en-pad para áreas de alta tensión mecánica
• Emplea Análisis de Elementos Finitos, o FEA, y a través de herramientas de modelado de fiabilidad para predecir posibles puntos de falla antes de proceder a la fabricación de su prototipo rígido-flex

Fabricabilidad

La complejidad de las estructuras avanzadas vía, junto con todos los problemas que engendran, se justifican por las ganancias que proporcionan en miniaturización, funcionalidad y fiabilidad. Pero frente a los costos de fabricación rígido-flex, estos beneficios deben ser reconsiderados:

• Un aumento de la densidad de vía puede reducir las tasas de rendimiento cuando los controles de proceso no son rigurosos, lo que en última instancia resulta en mayores costos por panel.
• Un fabricante puede carecer de la experiencia o el equipo para ejecutar vías ciegas y enterradas avanzadas de su proyecto rígido-flex multicapa. Siempre audite a los proveedores y examine sus capacidades y pregunte si tienen experiencia rígida-flex similar a su proyecto.
• Planifica tu vía estructura y tu penalización con la idea de eficiencia. Esto reducirá el desperdicio de materiales y mejorará la competitividad de costes.

Gracias a estas innovaciones, las estructuras ciegas y enterradas han impulsado cada vez más la miniaturización y la fiabilidad en el mundo del diseño rígido-flex multicapa. Recuerde los consejos que proporcionamos en este artículo, ¡y esperamos verte la próxima vez!