Multicamada rígida circuito impresso flexível : PCB Inovações em Cego / Enterrado Via Estruturas

Nossos dispositivos eletrônicos estão se tornando cada vez mais compactos e mais sofisticados, a demanda por interconexão de alta densidade, ou HDI, tem empurrado a rigidez de camadas múltiplas. circuito impresso flexível tecnologia na vanguarda do desenvolvimento de produtos. Seja que se trate de dispositivos portáteis de ponta, aeroespaciais, eletrônicos ou dispositivos médicos miniaturizados, você quase sempre encontrará esses circuitos rígidos multicamadas no centro com suas qualidades trípticas de flexibilidade, durabilidade e funcionalidade. A chave para essa evolução são as recentes inovações em cego e enterrado através de estruturas, ferramentas essenciais para os engenheiros empurrando os limites do moderno projeto de placa de circuito impresso e o tema do nosso artigo de hoje.

Vias

Vamos primeiro rever a categorização tripartita dos vias que veremos com desenhos rígidos-flexíveis:

• Através de vias são os que atravessam todo o comprimento da placa, do topo ao fundo, a grande maioria em rígido- circuito impresso flexível placas de menos camadas
• Vias cegas são como becos sem saída que saem na superfície, meio através e meio enterrado
• As vias enterradas são exclusivamente interiores

As disposições dessas três categorias de vias permitem que os engenheiros criem interconexões densas mantendo uma compactez formal. A localização de conexões para camadas específicas permite que os designers façam configurações mais complicadas de circuitos sem aumentar o tamanho da placa. As vias cegas e enterradas são sinais de roteamento especialmente valiosos entre as seções rígidas e flexíveis, e as diretrizes IPC-2223 estimam uma diminuição de 25% da área da placa com o uso apropriado de vias cegas e enterradas.

Desafios

Mas essas vias avançadas não estão sem desafios. Os empilhamentos rígidos-flexíveis alternam-se entre substratos rígidos e flexíveis, camadas adesivas e sem adesivos, e esta alternância causa problemas específicos:

O poliimido, o material geralmente usado para as camadas flexíveis, tem um maior coeficiente de expansão térmica do que seu núcleo rígido. Durante o processo de laminação, esse desacordo pode causar estresse. Essa tensão pode tornar mais difícil obter adesão e planície perfeitas, resultando em deformação, micro rachaduras ou até mesmo delaminação.

Vias piscando e vias enterrados também requerem perfuração a laser com alta precisão e tolerâncias apertadas. O risco de vazios e de revestimento de cobre incompleto aumenta ainda mais por altas proporções de aspecto, isto é, a proporção profundidade-diâmetro.

A precisão das posições rígidas-flexíveis é ainda mais crítica quando você está atravessando áreas rígidas e flexíveis, e vias de tamanhos minúsculos são muito menos tolerantes ao desalinhamento.

Exposto à flexão dinâmica e ao estresse ambiental, uma via ruim pode sofrer micro rachaduras, fraturas de barril e até mesmo delaminação. É por isso que a maioria dos dispositivos portáteis de próxima geração terá microvias como sua falha mais comum.

Inovações

Mas os últimos anos viram ondas de inovações nas tecnologias dessas vias rígidas e flexíveis.

Construção Sequential, ou SBU, é o processo pelo qual os engenheiros constroem camadas complexas por incrementos, formando vias cegas e enterradas em múltiplas etapas. Este procedimento otimiza a relação de aspecto e a qualidade de chapagem de cada via e é agora o padrão para HDI e rigido- circuito impresso flexível .

A perfuração Lazor, uma mudança de jogo para o rígido-flex através da tecnologia, pode criar microvias com padrões intrincados com precisão cuidadosa em camadas finas flex, muitas vezes de menos de 100 micrômetros. Podemos agradecer a esta tecnologia por uma melhoria de cerca de 15% na taxa de rendimento em comparação com a perfuração mecânica tradicional.

Melhor através de técnicas de enchimento, como revestimento de cobre de alta condutividade e placas condutoras, pode garantir baixa resistência em vias cegas e enterradas todo o tempo mantendo uma boa resistência mecânica. Essas técnicas também evitam vazios e reduzem o risco de fadiga via no seu produto rígido-flexo.

Os fabricantes também têm empregado laminação híbrida para aplicações rígidas-flex, combinando técnicas de ligação adesiva e sem adesivo. Esta execução híbrida pode melhorar a integridade mecânica do seu empilhamento rígido-flexível ao mesmo tempo que melhora a confiabilidade, particularmente na interface entre as peças rígidas e flexíveis onde as tensões são mais agudas.

A fase de produção do controle de qualidade deve aproveitar os novos sistemas de inspeção. AOI, agora uma norma, bem como a tomografia computada de raios-x permitem que os fabricantes escaneiem escondidos através de estruturas e inspecionem defeitos como vazios ou desalinhamentos. Esta detecção precoce pode ajudar especialmente um projeto rígido-flexo cujos produtos vão ser muito mais delicados do que outros PCB tecnologias.

Práticas

Aqui estão várias boas práticas e conceitos de design para levar em consideração quando você estiver trabalhando em seu projeto rígido-flexo:

• Mantenha anéis anulares robustos ao planejar a sequência de camadas para acomodar as variações de fabricação
• Comunique-se com seu fornecedor de substrato e peça o mínimo através do diâmetro e do espaçamento. Muitos se orgulham de microvias de 75 micrômetros, nem sempre da mesma tolerância
• Use recursos de alívio de tensão na região flexível e evite projetos via-in-pad para áreas de alta tensão mecânica
• Utilize Análise de Elementos Finitos, ou FEA, e através de ferramentas de modelagem de confiabilidade para prever possíveis pontos de falha antes de proceder à fabricação de seu protótipo rígido-flexo

Fabricabilidade

A complexidade das estruturas avançadas via, juntamente com todos os problemas que geram, são justificados pelos ganhos que proporcionam em miniaturização, funcionalidade e confiabilidade. Mas em relação aos custos de fabricação rígido-flexo, esses benefícios devem ser reconsiderados:

• Um aumento da densidade via pode reduzir as taxas de rendimento quando os controles de processo não são rigorosos, resultando em custos mais altos por painel
• Um fabricante pode não ter a experiência ou o equipamento para executar vias cegas e enterradas avançadas de seu projeto rígido-flexo de camadas múltiplas. Sempre audite fornecedores e examine suas capacidades e pergunte se eles têm experiência rígida e flexível semelhante ao seu projeto.
• Planeje sua via estrutura e sua penalização com a ideia de eficiência. Isso reduzirá o desperdício de materiais e melhorará a competitividade de custos.

Graças a essas inovações, as estruturas cegas e enterradas impulsionaram a miniaturização e a confiabilidade cada vez mais no mundo do design rígido-flexível multicamada. Lembre-se das dicas que fornecemos neste artigo, e estamos ansiosos para vê-lo da próxima vez!