Cómo hacer PCB rígido-flexible : Capas Paso a Paso

La demanda de rígidos circuitos impresos flexibles Las soluciones en la industria electrónica han estado creciendo tremendamente y la investigación de la industria pronostica que el mercado global será de alrededor de $ 2.3 mil millones para 2027. Estas placas de circuito de alto rendimiento ofrecen una combinación de la estabilidad y robustez de las placas rígidas con la versatilidad y flexibilidad de los circuitos flexibles, por lo que se pueden encontrar en aplicaciones electrónicas modernas que van desde teléfonos móviles hasta aplicaciones aeroespaciales.
Saber cómo hacer PCB rígido-flexible , usted necesita entender las técnicas sofisticadas basadas en muchos procesos diferentes, y el proceso de producción son significativamente diferentes de los estándar PCB producción. “Cada fabricante involucrado en esta tecnología especializada debe desarrollar procesos únicos para producir su propio producto que pueda satisfacer los desafiantes requisitos de rendimiento mientras es rentable.

PCB rígido-flexible conceptos de diseño simplificados

PCB rígido-flexible La tecnología es un método híbrido en el que las áreas rígidas conservan las características estándar de la placa con soporte mecánico y envasado de componentes, mientras que las áreas flexibles permiten el envasado 3D y la flexión dinámica. Este diseño especial permite a los ingenieros evitar por completo los conectores, minimizando el tiempo de montaje y mejorando el rendimiento en todo el sistema.
El desafío en la fabricación radica en la estrecha integración de diferentes materiales de núcleo y condiciones de proceso dentro de una sola placa. Según los datos recogidos de la industria, las aplicaciones de PCB rígido-flexible La tasa de crecimiento ha sido del 15 por ciento al año, impulsada principalmente por la miniaturización de la tecnología en la electrónica de consumo y las industrias del automóvil.

Selección y preparación de materiales para PCB rígido-flexible

La selección del material depende de las propiedades clave. Debido a su excepcional estabilidad térmica y propiedades mecánicas, se utilizan películas de poliimida con un grosor de 12,5-125 μm como sustrato flexible. Para capas rígidas, el material de elección es generalmente la resina epoxídica FR-4 que es el material estándar utilizado en la mayoría de los PCB.
La elección de la lámina de cobre afecta al rendimiento. Pero, qué significa realmente la lámina de cobre suave y rugosa Cobre recocido La laminación y el recocido de una lámina de cobre con un grosor de 9 a 70 micras la hacen más suave y más dúctil superior a sus homólogos electrodepositados. Aplicaciones estándar de plomo eléctrico y de aluminio.

Sistema de adhesivos para PCB rígido-flexible

Los adhesivos termoendurecibles son aplicables a capas de unión y permanecen no afectados a través de ciclos de temperatura de -55°C a +200°C. Los adhesivos acrílicos y epoxi modificados son ampliamente utilizados y las empresas de fabricación formulan productos patentados.

Proceso de producción principal de PCB rígido-flexible

Etapas de desarrollo e ingeniería
Iniciando el proceso de producción con comprobaciones extendidas de reglas de diseño (DRC) para verificar la fabricabilidad, la trayectoria de procesamiento se define por las propiedades del proceso y el material. Los ingenieros deben considerar los requisitos de radio de curvatura, que generalmente son una cierta relación mínima del diámetro del cable, por ejemplo, 6:1 para aplicaciones dinámicas y 3:1 para aplicaciones estáticas. El software de simulación ahora también se puede usar para predecir áreas de alto estrés y posibles fallos.
La preparación del apilamiento de capas define los atributos finales del tablero. PCB rígido-flexible apilar puede variar de 4-12 capas, con áreas de flexión compuestas por 1-4 capas conductoras. Cada fabricante tiene reglas individuales para espaciar, trenchar y encaminar trazas en zonas de transición.
Operaciones de perforación
La perforación de precisión es una característica distintiva de la fabricación. La perforación mecánica se utiliza para perforar agujeros y vías más grandes, la perforación láser se utiliza para perforar microvías con diámetros tan pequeños como 50 micrómetros. Los datos estadísticos de control de procesos (SPC) de las principales instalaciones de perforación indican precisiones en la perforación de ±25 micrómetros para operaciones estándar.
Las brocas de poliimida únicas aseguran que no hay delaminación y la pared del agujero limpia. El orden de perforación debe ajustarse a las diferencias entre los materiales, es decir, la sección rígida se perfora con velocidad normal y velocidades de alimentación, flexible con diferentes.
Proceso de laminación
La laminación es el proceso de convertir capas en una PCB rígido-flexible El proceso requiere un control fino de la temperatura y la presión típicamente a 170-200°C con 200-400 PSI de presión. La duración del ciclo de laminación oscila entre 60 y 120 minutos en función de la complejidad del apilamiento.
Los procesos de laminación secuencial permiten a los fabricantes fabricar progresivamente estructuras de interconexión de alta densidad (HDI), tales como vías ciegas y vías enterradas, que ejercen menos tensión sobre materiales fluibles. La laminación por prensa de vacío extrae el aire entre capas, permitiendo una unión uniforme entre capas de placa adyacentes dentro de todo el panel laminado.
Imagen y grabado
Los patrones de circuito se definen por procesos fotolitográficos con una precisión increíble. Los equipos de manipulación para aplicar fotoresistente de película seca a sustratos flexibles deben estar diseñados para transportar el material sin inducir arrugas o atrapar aire. Los sistemas de exposición deben estar diseñados para manejar diferentes grosores de sustrato en las secciones rígidas y flexibles.
Eliminación selectiva de cobre no deseado mientras se conservan trazas de circuito. La química de grabado optimizada asegura velocidades de disolución homogéneas para diferentes tipos de sustratos. Los PCB bien hechos pueden tolerar una desviación de anchura de traza de hasta el 10% de su valor nominal.
Revestimiento y acabado superficial
El revestimiento sin electros se emplea para depositar una fina capa de cobre en los orificios perforados y sobre las características superficiales. El control de la densidad de corriente también es muy importante en PCB rígido-flexible fabricación, la razón de ello es los patrones de conductores variados y el material de sustrato variado en estos conjuntos. Espesor típico de chapado de 20-40 μm (espesor típico de chapado de orificios pasantes).
Las soluciones de acabado de superficies incluyen ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold), HASL (Hot Air Solder Leveling) y OSP (Organic Solderability Preservative). Todos los acabados tienen diferentes beneficios, sin embargo ENIG tiene una excepcional soldabilidad y resistencia a la corrosión para aplicaciones de alta fiabilidad. Control de calidad y pruebas
Pruebas eléctricas
La integridad eléctrica y la funcionalidad de los circuitos se confirman mediante pruebas eléctricas completas. El equipo de prueba automatizado (ATE) para pruebas de continuidad, aislamiento e impedancia. La prueba elctricial del 100% es necesaria según el estándar de la industria si PCB rígido-flexible producto para aplicaciones críticas.
Las pruebas en circuito (TIC) y las pruebas de la sonda de vuelo se pueden utilizar para probar PCB rígido-flexible El diseño del accesorio de prueba tiene que considerar las partes flexibles y también proporcionar buenos contactos eléctricos.
Pruebas mecánicas
La prueba de flexibilidad confirma que la pieza flexible es robusta en su entorno de uso. Los protocolos de prueba estándar se basan en ángulos/frecuencias de flexión dentro de la aplicación. Las especificaciones típicas son ciclos de flexión de supervivencia de 100K a 1M dependiendo de la aplicación.
La resistencia al pelado determina la adhesión entre capas y los buenos valores son generalmente superiores a 1,0 N/mm para transiciones rígidas a flexibles. Las pruebas ambientales someten los conjuntos a ciclos de temperatura, exposición a la humedad y choque térmico.

Consideraciones de fabricación avanzada para PCB rígido-flexible

El PCB rígido-flexible La fabricación soporta nuevas tecnologías, incluyendo componentes incorporados, vías ciegas y enterradas y HDI (High Density Interconnect). Estas mejoras requieren herramientas especiales y habilidades de procesamiento que solo se pueden encontrar en un proveedor líder de servicios de fabricantes. Los diseños flexibles rígidos avanzados pueden reducir el volumen total del sistema en un 60% en comparación con las soluciones de placa rígida tradicionales combinadas con interconexiones de cable, de acuerdo con estadísticas de los líderes de la industria. Este ahorro de espacio continúa impulsando la adopción en una variedad de aplicaciones y mercados.
PCB rígido-flexible La tecnología requiere una excelente precisión, equipos especiales y un enorme conocimiento en materia de proceso. El mejor rendimiento y fabricabilidad de un circuito flexible se puede lograr mediante una estrecha cooperación de equipos de fabricación experimentados e ingenieros de diseño flexible. Con los sistemas electrónicos que se mueven cada vez más hacia un tamaño más pequeño y con más características, PCB rígido-flexible Las soluciones se convertirán en un elemento cada vez más crítico en el desarrollo de productos de próxima generación.

Aplicación de equipos de telecomunicaciones