Multicouche Rigide- circuit imprimé flexible Pour: circuit imprimé Innovations dans les structures aveugles/enterrées

Nos appareils électroniques deviennent de plus en plus compacts et de plus en plus sophistiqués, la demande d'interconnexion à haute densité, ou HDI, a poussé la rigidité multicouche. circuit imprimé flexible technologie à la pointe du développement de produits. Que ce soit des appareils portables de pointe, aérospatiaux, électroniques ou dispositifs médicaux miniaturisés, vous trouverez presque toujours ces circuits multicouche rigide-flex au centre avec leurs qualités triptyques de flexibilité, de durabilité et de fonctionnalité. La clé de cette évolution sont les innovations récentes en aveugle et enterré via des structures, outils essentiels pour les ingénieurs repoussant les limites du moderne conception de circuits imprimés et le sujet de notre article d'aujourd'hui.

Vias

Revenons d'abord à la catégorisation tripartite des vias que nous allons voir avec des designs rigide-flex:

• À travers Vias sont ceux qui traversent toute la longueur de la planche, du haut au bas, la grande majorité dans rigide- circuit imprimé flexible panneaux de moins de couches
• Les vias aveugles sont comme des ruelles qui sortent à la surface, à moitié à travers et à moitié enterrées.
• Les vias enterrés sont uniquement intérieurs

Les arrangements de ces trois catégories de vias permettent aux ingénieurs de mettre en place des interconnexions denses tout en maintenant une compactesse formelle. La localisation des connexions à des couches spécifiques permet aux concepteurs de faire des configurations plus compliquées de circuits sans augmenter la taille de la carte. Les vias aveugles et enterrées sont des signaux d'itinéraire particulièrement précieux entre les sections rigide et flexible, et les lignes directrices IPC-2223 estiment une diminution de 25% de la surface du panneau avec l'utilisation appropriée de vias aveugles et enterrées.

Défis

Mais ces voies avancées ne sont pas sans défis. Les empilements rigide-flex alternent entre substrats rigides et flexibles, couches adhésives et sans adhésif, et cette alternance provoque des problèmes spécifiques :

Le polyimide, le matériau habituellement utilisé pour les couches flexibles, a un coefficient de dilatation thermique plus élevé que son noyau rigide. Pendant le processus de lamination, ce désaccord peut provoquer des contraintes. Cette contrainte peut rendre plus difficile l'adhésion parfaite et la planéité, entraînant une déformation, des micro-fissures ou même une délamination.

Les vias clignotant et les vias enterrés nécessitent également un forage laser avec une grande précision et des tolérances serrées. Le risque de vides et de placage en cuivre incomplet est encore accru par des rapports d'aspect élevés, c'est-à-dire le rapport profondeur-diamètre.

Les placements précis par voie rigide-flex sont d'autant plus critiques lorsque vous traversez des zones rigides et flexes, et les vias de tailles minuscules sont beaucoup moins tolérants aux désalignements.

Exposé à la flexion dynamique et aux contraintes environnementales, un mauvais passage peut souffrir de micro-fissures, de fractures de baril et même de délamination. C'est pourquoi la plupart des appareils portables de nouvelle génération auront des microvias comme leur défaillance la plus courante.

Les innovations

Mais ces dernières années ont vu des vagues d'innovations dans les technologies de ces vias rigide-flex.

La construction séquentielle, ou SBU, est le processus par lequel les ingénieurs construisent des couches complexes par incréments, formant des vias aveugles et enterrés en plusieurs étapes. Cette procédure optimise le rapport d’aspect et la qualité de placage de chaque via, et est maintenant la norme pour HDI et rigide- circuit imprimé flexible .

Le forage Lazor, une technologie révolutionnaire pour le rigide-flex, peut créer des microvias à motifs complexes avec une précision soigneuse sur des couches minces de flex, souvent de moins de 100 micromètres. Nous pouvons remercier cette technologie pour une amélioration d'environ 15% sur le taux de rendement par rapport au forage mécanique traditionnel.

Mieux grâce aux techniques de remplissage, telles que le placage en cuivre à haute conductivité et les plaques conductrices, peuvent assurer une faible résistance sur les vias aveugles et enterrés tout en maintenant une bonne résistance mécanique. Ces techniques empêchent également les vides et réduisent le risque de fatigue sur votre produit rigide-flex.

Les fabricants ont également utilisé le stratification hybride pour les applications rigide-flex, combinant à la fois des techniques de collage adhésif et sans adhésif. Cette exécution hybride peut améliorer l'intégrité mécanique de votre empilage rigide-flex tout en améliorant la fiabilité, en particulier à l'interface entre les pièces rigides et flexes où les contraintes sont les plus aiguës.

La phase de production du contrôle de la qualité devrait tirer parti de systèmes d'inspection plus récents. L'AOI, maintenant une norme, ainsi que la tomographie informatique à rayons X permettent aux fabricants de numériser caché via des structures et d'inspecter des défauts tels que des vides ou des désalignements. Cette détection précoce peut particulièrement aider un projet rigide-flex dont les produits vont être beaucoup plus délicats que d'autres circuit imprimé technologies.

Pratiques

Voici quelques bonnes pratiques et concepts de conception à prendre en compte lorsque vous travaillez sur votre projet rigid-flex :

• Garder des anneaux annulaires robustes lors de la planification de la séquence de couches afin de tenir compte des variations de fabrication
• Communiquez avec votre fournisseur de substrat et demandez leur minimum par diamètre et espacement. Beaucoup se vantent de microvias de 75 micromètres, pas toujours de la même tolérance
• Utilisez des fonctionnalités de soulagement des contraintes dans la région de flexion et évitez les conceptions via-in-pad pour les zones de fortes contraintes mécaniques
• Utilisez l'analyse des éléments finis, ou FEA, et via des outils de modélisation de fiabilité pour prédire les points de défaillance possibles avant de procéder à la fabrication de votre prototype rigide-flex

Fabricabilité

La complexité des structures avancées via, ainsi que tous les problèmes qu’elles engendrent, sont justifiés par les gains qu’elles apportent en miniaturisation, fonctionnalité et fiabilité. Mais tenu compte des coûts de fabrication rigide-flex, ces avantages devraient être reconsidérés:

• Une augmentation de la densité de passage peut réduire les taux de rendement lorsque les contrôles de processus ne sont pas rigoureux, ce qui entraîne en fin de compte des coûts plus élevés par panneau
• Un fabricant peut manquer de l'expertise ou de l'équipement pour exécuter des vias aveugles et enterrés avancés de votre projet multicouche rigide-flex. Toujours auditer les fournisseurs et examiner leurs capacités et demander s'ils ont une expérience rigide-flex similaire à votre projet
• Planifiez votre via structure et votre pénalisation avec l’idée d’efficacité. Cela réduira les déchets matériels et améliorera la compétitivité des coûts

Grâce à ces innovations, les structures aveugles et enterrées ont poussé de plus en plus la miniaturisation et la fiabilité dans le monde de la conception rigide-flex multicouche. Rappelez-vous les conseils que nous avons fournis dans cet article, et nous avons hâte de vous voir la prochaine fois!