Meerlaagse Rigid- flexibele printplaat : printplaat Innovaties in blind/begraven via structuren

Onze elektronische apparaten worden steeds compacter en steeds geavanceerder, de vraag naar interconnectie met hoge dichtheid, of HDI, heeft meerlaagse rigide- flexibele printplaat technologie in de voorhoede van productontwikkeling. Of het nu gaat om geavanceerde draagbare apparaten, luchtvaart, elektronica of geminiaturiseerde medische apparaten, je vindt bijna altijd deze meerlaagse rigid-flex circuits in het midden met hun drievoudige kwaliteiten van flexibiliteit, duurzaamheid en functionaliteit. De sleutel tot deze evolutie zijn de recente innovaties in blind en begraven via structuren, essentiële hulpmiddelen voor ingenieurs die de grenzen van de moderne printplaat ontwerp en het onderwerp van ons artikel voor vandaag.

Vias

Laten we eerst opnieuw de driepartijige categorisatie van de vias bekijken die we zullen zien met rigid-flex ontwerpen:

• Via Vias zijn degenen die de hele lengte van het bord, van boven tot onder, de overgrote meerderheid in stijf- flexibele printplaat platen met minder lagen
• Blinde vias zijn als dode steegjes die op het oppervlak komen, half doorheen en half begraven
• Begraven Vias zijn uniek interieur

De regelingen van deze drie categorieën van vias stellen ingenieurs in staat om dichte interconnecties op te zetten terwijl een formele compactheid wordt behouden. De lokalisatie van verbindingen met specifieke lagen stelt ontwerpers in staat om ingewikkeldere opstellingen van circuits te doen zonder de grootte van het bord te vergroten. Blink- en begraven vias zijn vooral waardevolle routingssignalen tussen de stijve en buigbare secties, en de IPC-2223-richtlijnen schatten een afname van 25% van het bordoppervlak met passend gebruik van blinde en begraven vias.

Uitdagingen

Maar deze geavanceerde wegen zijn niet zonder uitdagingen. Rigid-flex stapels wisselen af tussen rigide en flexibele substraten, lijm- en lijmloze lagen, en deze afwisseling veroorzaakt specifieke problemen:

Polyimide, het materiaal dat meestal wordt gebruikt voor de buiglagen, heeft een hogere coëfficiënt van thermische uitbreiding dan zijn stijve kern. Tijdens het lamineringsproces kan deze mismatch stress veroorzaken. Deze spanning kan het moeilijker maken om een perfecte hechting en vlakheid te krijgen, wat resulteert in vervorming, micro-scheuren of zelfs delamination.

Blink vias en begraven vias vereisen ook laserboren met hoge precisie en strakke toleranties. Het risico op leegte en onvolledige koperbeplating wordt verder verhoogd door hoge aspect-verhoudingen, dat wil zeggen de diepte-diameter-verhouding.

Nauwkeurige rigid-flex via plaatsingen zijn des te belangrijker wanneer u rigide en buigbare gebieden doorkruist, en via's van kleine afmetingen zijn veel minder tolerant voor verkeerde uitlijning.

Blootgesteld aan dynamische buiging en omgevingsspanning kan een slechte via micro-scheuren, vat breuken en zelfs delaminatie lijden. Dit is de reden waarom de meeste next-gen draagbare apparaten microvias zullen hebben als hun meest voorkomende fout.

Innovaties

Maar de afgelopen jaren hebben golven van innovaties gezien in de technologieën van deze rigid-flex vias.

Sequential Build-Up, of SBU, is het proces waarbij ingenieurs complexe lagen in stappen bouwen, waardoor blinde en begraven vias in meerdere fasen worden gevormd. Deze procedure optimaliseert de aspectverhouding en de platingkwaliteit van elke via en is nu de standaard voor HDI en rigid- flexibele printplaat .

Lazor boren, een game-changer voor rigid-flex via technologie, kan ingewikkeld gepatroonde microvias met zorgvuldige precisie creëren op dunne flex lagen, vaak minder dan 100 micrometer. We kunnen deze technologie danken voor een verbetering van ongeveer 15% in de opbrengst ten opzichte van traditionele mechanische boren.

Beter via vultechnieken, zoals hooggeleidende koperplaat en geleidende platen, kan een lage weerstand op blinde en begraven vias garanderen terwijl een goede mechanische sterkte wordt behouden. Deze technieken voorkomen ook leegte en verminderen het risico op vermoeidheid op uw rigid-flex product.

Fabrikanten hebben ook gebruik gemaakt van hybride laminatie voor rigid-flex toepassingen, die zowel lijm- als lijmloze bindtechnieken combineren. Deze hybride uitvoering kan de mechanische integriteit van uw rigid-flex stack-up verbeteren en tegelijkertijd de betrouwbaarheid verbeteren, vooral op het koppelvlak tussen de rigide en flex delen waar de spanningen het meest acuut zijn.

De productiefase van kwaliteitscontrole moet profiteren van nieuwere inspectiesystemen. AOI, nu een norm, evenals röntgencomputertomografie laten fabrikanten verborgen scannen via structuren en controleren op gebreken zoals leegten of verkeerde uitlijningen. Deze vroege detectie kan vooral helpen bij een rigid-flex project waarvan de producten veel delicater zullen zijn dan andere printplaat technologieën.

Praktijken

Hier zijn verschillende goede praktijken en ontwerpconcepten waarmee u rekening moet houden wanneer u aan uw rigid-flex project werkt:

• Houd robuuste ringvormige ringen bij het plannen van de laagsequentie om de afwijkingen van de productie aan te passen
• Communiceer met uw substratleverancier en vraag naar hun minimum via diameter en afstand. Velen beschikken over microvias van 75 micrometer, niet altijd van dezelfde tolerantie
• Gebruik spanningsverminderende functies in het buiggebied en vermijd via-in-pad ontwerpen voor gebieden met hoge mechanische spanning
• Gebruik Finite Element Analysis, of FEA, en via betrouwbaarheidsmodelleringstools om mogelijke foutpunten te voorspellen voordat u verder gaat met de fabricage van uw rigid-flex-prototype

Vervaardigbaarheid

De complexiteit van geavanceerde via structuren, samen met al de problemen die ze veroorzaken, worden gerechtvaardigd door de winsten die ze bieden in miniaturisatie, functionaliteit en betrouwbaarheid. Maar tegenover de productiekosten van rigid-flex moeten deze voordelen opnieuw worden overwogen:

• Een verhoogde via-dichtheid kan de opbrengsten verminderen wanneer de procescontroles niet strikt zijn, wat uiteindelijk resulteert in hogere kosten per paneel
• Een fabrikant kan de expertise of de apparatuur ontbreken om geavanceerde blinde en begraven vias van uw meerlaagse rigid-flex project uit te voeren. Controleer altijd leveranciers en onderzoek hun capaciteiten en vraag of ze een rigid-flex ervaring hebben die vergelijkbaar is met uw project
• Plan uw via structuur en uw straf met het idee van efficiëntie. Dit zal materiaalafval verminderen en het kostencompetitiviteit verbeteren

Dankzij deze innovaties hebben blinde en begraven via structuren miniaturisatie en betrouwbaarheid steeds verder gedreven in de wereld van multilayered rigid-flex design. Onthoud de tips die we in dit artikel hebben gegeven, en we kijken ernaar uit om je de volgende keer te zien!