Pevný a flexibilní

Pevná a flexibilní deska plošných spojů (DPS) je deska plošných spojů, která kombinuje pevné a flexibilní DPS pomocí specifických procesů a nabízí jak stabilitu podpory, tak i ohýbatelné/skládací vlastnosti.

Mezi běžné typy patří jednostranné/oboustranné flexibilní v kombinaci s jednostrannými/oboustrannými pevnými a vícevrstvé flexibilní v kombinaci s vícevrstvými pevnými.

Pevné desky plošných spojů (PCB) jsou tvrdé a stabilní, flexibilní desky plošných spojů jsou měkké a ohebné, ale mají nízkou pevnost. Pevné a flexibilní desky plošných spojů kombinují své výhody a splňují požadavky na složité uspořádání a mechanický výkon.

Skládá se z pevných vrstev (FR-4 atd.), flexibilních vrstev (polyimid PI), adhezivních vrstev (lepidlo) a kovových stop.

Zvažte složitost obvodu, požadavky na signál a náklady. Jednoduché obvody potřebují 2–4 vrstvy; složité vysokorychlostní obvody mohou potřebovat ≥6 vrstev.

Vyhněte se ostrým úhlům; používejte zaoblené/45° úhly. Udržujte šířku čar rovnoměrnou a vhodně rozšířenou. Vyhněte se prostupům v ohybových oblastech (vzdálenost od tuhé a ohebné zóny ≥ 50 mil).

Čáry by měly plynule a kolmo ke směru ohybu přecházet. Dráty by měly být rovnoměrně rozloženy a měly by mít maximální šířku. V přechodové zóně jsou zakázány konstrukce z PTH, Coverlay a netekoucího PP.

Pro výpočet parametrů použijte simulační software. Vyberte dielektrika s nízkými ztrátami (např. řada RO4000). Přísně kontrolujte leptání, abyste zajistili konzistenci šířky čáry.

Přidejte tepelné průchodky do pevných vrstev pod vysoce výkonné součástky. Použijte kovové substráty/tepelně vodivá lepidla. Proveďte tepelnou simulaci ve fázi návrhu pro optimalizaci cest odvodu tepla.

Navrhněte podle instalačního prostoru a mechanické konstrukce. Velikost flexibilní plochy by měla zohlednit deformaci v ohybu, aby se zabránilo nadměrnému stlačení.

Zajistěte plynulé přechody mezi kontaktními ploškami a vodiči; vyhněte se pravým úhlům. Pro zvýšení opory a pevnosti pájení nastavte pájecí patky pro nezávislé kontaktní plošky.

Otvory pro nástroje v flexibilních deskách nesmí být sdíleny. Umístění otvorů v pevných oblastech by mělo zohlednit přesnost zpracování a montáže.

Roviny rozumně oddělte, abyste snížili šum. Roviny propojte pomocí prostupů/metalizovaných otvorů, přičemž dbejte na spolehlivost a proudovou zatížitelnost.

V oblastech ohybu se vyhněte prostupům. Pokud to prostor dovolí, přidejte ochranné měděné vodiče nebo vodiče ve tvaru oblouku. Maximalizujte oblast ohybu co nejvíce.

Vyhněte se dlouhým paralelním trasám. Používejte diferenciální signalizaci. Zvětšete vzdálenost mezi signálovou a zemní vrstvou, abyste snížili vazbu.

Pro snadné testování ve výrobě umístěte měřicí body v pevných oblastech. Tyto pozice by měly být snadno přístupné a neměly by ovlivňovat funkce obvodu.

Koeficienty tepelné roztažnosti tuhých a pružných vrstev by měly být shodné. Lepicí vrstva by měla mít dobrou přilnavost k oběma (např. PI a FR-4).

Seřaďte pořadí vrstvení podle typu signálu (vysokorychlostní signály blízko vrstev země). Vyvažte tloušťku a cenu.

Pro vyznačení rozsahů ohybu, směrů a požadavků na poloměr používejte na výkresech jasné symboly a text.

Modely produktů, čísla verzí, data výroby atd. umístěte do pevných ploch. Identifikace by měla být jasná, odolná proti opotřebení a sledovatelná.

Udržujte vodiče krátké a rovné s malým počtem prostupů. Používejte mikropáskové/páskové linky. Stínění zabraňuje záření a rušení.

Navrhněte tak, aby splňovaly procesní možnosti výrobců (minimální šířka/rozteč čar, velikost propojení atd.). Usnadněte automatickou/ruční montáž.

Zajistěte plynulé přechody, abyste zabránili koncentraci napětí. Používejte postupné změny šířky čar nebo speciální přechodové struktury.

Měděný plášť v tuhých oblastech napomáhá odvodu tepla a snižuje impedanci uzemnění. V flexibilních oblastech zvažte u měděného pláště odolnost proti ohybu.

Uzemněte a přidejte stínící vrstvy. Udržujte mimo dosah zdrojů rušení (vysoce výkonné součástky, hodinové stopy atd.).

Rozměrné uspořádání pro snížení zdrojů záření. Stínění obvodů náchylných k rušení. Optimalizace uzemnění pro snížení odporu.

Vyberte průchodky (slepé/zakopané/průchozí) podle potřeby. Slepé/zakopané průchodky snižují počet vrstev, ale jsou nákladné. Průchodky používejte v flexibilních oblastech opatrně.

Otvory vytvořte o něco větší, než je navrženo, aby lepidlo mohlo téct. Pro malé, husté otvory použijte speciální matrice.

Zvyšte množství mědi v tuhých oblastech (v odpadních oblastech umístěte pevné měděné lůžka). Tloušťku materiálu volte rozumně.

Pro vysoké proudy zajistěte dostatečnou šířku vedení. Použijte vícevrstvou měděnou fólii nebo přidejte další vodiče. Zohledněte odvod tepla a úbytek napětí.

Naplánujte panelizaci podle výrobního zařízení a procesů. Zlepšete efektivitu a využití materiálu; všímejte si tvaru, velikosti a umístění.

Nastavte testovací body a opravná rozhraní. Uspořádejte komponenty pro snadnou demontáž. Poskytněte podrobné pokyny k opravě.

Pro snadné upevnění umístěte součástky s průchozími otvory do pevných oblastí. Pro zajištění spolehlivého spojení rozumně rozmístěte součástky SMD v pevných/flexibilních oblastech.

Pro určení polohy a kalibraci ve výrobě umístěte několik referenčních značek v pevných oblastech. Tvary/velikosti by měly splňovat požadavky na zařízení.

Vyberte materiály vhodné pro dané teplotní/vlhkostní rozsahy. Zesílete upevnění a oporu v prostředí s vibracemi; optimalizujte uspořádání pro snížení nárazů.

Pro oddělení analogových/digitálních signálů atd. použijte fyzickou izolaci (drážkování/stínění) nebo elektrickou izolaci (optočleny/transformátory).

Lokálně/cele lepte PI/ocel/FR4 a další výztužné materiály. Zvolte metody a tloušťky dle potřeby.

Zjednodušte návrh pro snížení počtu vrstev a složitých struktur. Vyberte cenově efektivní materiály/procesy. Optimalizujte panelizaci a procesy.

Dodržujte dostatečné rozestupy, aby se zabránilo průrazu. Používejte izolační materiály/izolační vrstvy. Speciální ochrana proti přepětí a ochrana vysokonapěťových vodičů.

Svařování je vhodné pro většinu případů; zajistěte kvalitu. Krimpování je určeno pro časté spojování; vyberte vhodné konektory a postupy.

Proces: Výroba tuhých desek → výroba flexibilních desek → lepení tuhých a flexibilních desek → tvarové zpracování → povrchová úprava → testování.

Pevné vrstvy: FR-4; flexibilní vrstvy: polyimid (PI).

Řízení teploty, tlaku a času laminace. Optimalizace postupu pro snížení namáhání. Zabranění vzniku bublin a vrásek.

Použijte tvárnou měděnou fólii. Ovládejte parametry leptání. V oblastech ohybu použijte mřížkové trasování pro rozptýlení napětí.

Laserové vrtání + plnění/galvanické pokovování. Kontrolujte parametry, abyste zabránili otřepům. Přísně ověřte elektrickou vodivost.

Používejte vysoce přesné frézovací/razicí zařízení. Během zpracování upevněte flexibilní oblasti pomocí distančních podložek. Při ražení razte nejprve flexibilní oblasti, poté tuhé.

Imerzní zlacení, zlacení, HASL, OSP (organická konzervační látka pro pájitelnost) atd., vybrané dle potřeby.

Optimalizujte parametry laminace pro dosažení rovinnosti. Zvětšete velikost flexibilní plochy v návrhu. Během zpracování používejte vhodnou oporu a upevnění.

Přísně kontrolujte leptání pro dosažení konzistence šířky čáry. Vyberte vysoce přesné stabilní dielektrické materiály. Sledujte a upravujte impedanci v reálném čase během výroby.

Optimalizujte procesy pro snížení počtu kroků. Používejte automatizovaná zařízení. Rozumně plánujte výrobu pro zlepšení využití zařízení.

Zvyšte množství zbytkové mědi v konstrukci. Upravte rychlost ohřevu v 压板 na ≥3,0 ℃/min. Pro rovnoměrné vyplnění vyberte vhodné lepidlo.

Vyberte lepidlo s vysokou přilnavostí. Očistěte lepené povrchy. Kontrolujte teplotu, tlak a dobu lepení.

Před laminací zafixujte čtyři rohy páječkou. Upravte parametry laminace podle vlastností krycí vrstvy. Zabraňte vráskám a bublinám.

Během výroby provádějte přísné elektrické testy (AOI, testování letící sondou). Přísně kontrolujte procesy, abyste předešli stopovým vadám.

Pro průchod vodorovnými vedeními a zabránění zaseknutí použijte tažné desky. Pro zajištění stability použijte během zpracování speciální upevnění a podpěry.

Používejte vysoce přesné polohovací systémy (laser/pin). Před laminací důkladně zkontrolujte a seřiďte zarovnání.

Použijte tvárnou elektrolytickou měděnou fólii. Navrhněte poloměr ohybu ≥10x tloušťka desky. Speciální vedení pro zvýšení odolnosti proti únavě.

Optimalizujte návrh spojů z hlediska pájitelnosti. Vyberte vhodné pájecí procesy (pájení reflow/vlnou). Říďte teplotu a čas.

Používejte vysoce přesné sítotiskové zařízení a šablony. Před tiskem očistěte a umístěte desky a přísně kontrolujte parametry, jako je tlak stěrky, rychlost a úhel.

Vyberte vhodné inkousty a procesy pro zajištění jasných a odolných znaků. Věnujte pozornost poloze a směru tisku a provádějte kontroly kvality, abyste zabránili rozmazání nebo odlupování.

Zavést kompletní systém řízení jakosti. Přísně kontrolovat suroviny, procesy a parametry zařízení. Pravidelně udržovat a kalibrovat zařízení a provádět kontroly vzorků.

Tříďte a recyklujte odpad, jako jsou kovy a plasty. Zpracujte kovový odpad a znovu použijte nebo spalujte plastový odpad z ekologického hlediska.

V dílně nainstalujte antistatickou podlahu, pracovní stoly, náramky atd. Uzemněte zařízení a používejte antistatické obaly na suroviny a polotovary.

Vypracovat podrobné specifikace procesu oprav, zaškolit personál pro opravy, používat vhodné nástroje a vybavení a chránit okolní obvody a součástky.

Udržujte čistou dílnu pravidelnou dezinfekcí. Používejte prachotěsné a vlhkotěsné obaly pro suroviny a polotovary a zavádějte čisté výrobní procesy.

Používejte ochranné obaly, jako jsou antistatické sáčky a pěnové podložky. Označte modely produktů, množství, data výroby atd.

Používejte antistatické a neostré přípravky. Upevněte pomocí vakuového přísavného zařízení nebo speciálních svěrek. Nepřetahujte ani neohýbejte a pro manipulaci používejte speciální misky.

Nevhodné provedení uzemnění, poškozená stínící vrstva, nedostatečná rozteč kabelů a nepřizpůsobená impedance pro vysokorychlostní signály.

Polyimidové materiály odolávají krátkodobě vysokým teplotám až 260 °C. Doporučuje se kontrolovat maximální teplotu na 245 °C až 255 °C s dobou trvání vysoké teploty ≤ 60 sekund.

Optimalizujte procesní parametry, jako jsou křivky tlaku a teploty při umisťování. Používejte vysoce přesné stroje typu „pick-and-place“ a polohovací systémy a posilujte kontrolu vstupního materiálu.

Zkontrolujte poloměr zaoblení přechodové zóny (doporučeno ≥0,5 mm), zabraňte koncentraci napětí v montáži a přidejte výztužné desky nebo optimalizujte procesy ohýbání.

Upřednostňujte miniaturizované, tenké a proti ohybu odolné součástky (např. flip chipy, pouzdra 0201 a menší). Vyhněte se součástkám s hrubými vývody nebo silnými vývody.

Kombinujte laserové a mechanické vrtání, používejte polohovací otvory a cíle pro zarovnání a monitorujte v reálném čase pomocí AOI.

Použijte rentgenové záření k detekci vnitřních dutin a pájení za studena. Proveďte tahové zkoušky a tepelné cyklické zkoušky k vyhodnocení spolehlivosti vůči vlivům prostředí.

Podle norem IPC ≥3násobek tloušťky substrátu (např. u substrátu PI o tloušťce 0,1 mm se doporučuje ≥0,3 mm). Viz parametry dodavatele materiálu.

Zkontrolujte délku trasy a racionalitu meandrující trasy. Potvrďte impedanční přizpůsobení a dielektrickou konstantu dielektrických materiálů.

Vyberte lepidlo s vhodnou viskozitou, kontrolujte objem a polohu nanášeného lepidla a upravte parametry a dráhy dávkování, abyste zabránili přetečení.

Vrásky mohou způsobit stopovou deformaci nebo zlomení, což ovlivňuje elektrický a mechanický výkon. Vyměňte nebo opravte a znovu otestujte.

Použijte testování pomocí letmé sondy, ICT nebo FCT. Simulujte skutečné ohýbání flexibilních součástí a otestujte integritu signálu, napětí/proud atd.

≥10¹⁰Ω při normální teplotě/vlhkosti, ≥10⁸Ω po 168 hodinách při 85℃/85% relativní vlhkosti (standard IPC-6012).

Aplikujte 1,5–2násobek jmenovitého napětí po dobu 1–5 minut bez průrazu nebo přeskoku (např. 75–100 V pro jmenovité napětí 50 V).

Provádějte cykly s vysokou a nízkou teplotou (-40 °C → pokojová teplota → 85 °C), každou teplotu udržujte po dobu 30–60 minut, ≥50 cyklů a zkontrolujte, zda se neobjevily stopy praskání nebo delaminace.

Použijte speciální zařízení k nastavení úhlu (např. ±90°) a frekvence (10 cyklů/min), ohýbejte do zlomu a zaznamenávejte cykly (≥100 000krát).

Pro bodové odstraňování problémů použijte testery s pohyblivou sondou nebo multimetry. V případě potřeby je kombinujte s AOI pro detekci otevřených povrchů a s 金相切片 pro vnitřní kontrolu.

Zabraňte stlačování nebo tahání pružných součástí. Používejte elastické sondy, slaďte přesnost polohování přípravku s deskou a zajistěte antistatická opatření.

Studené/prázdné pájené spoje znovu připájejte horkovzdušnou pistolí. Pro zkraty použijte odpájecí knot a kontrolujte teplotu a čas.

U flexibilních dílů použijte laserové mikroobrábění k odstranění poškozených oblastí a opravě selektivním galvanickým pokovováním nebo vodivým lepidlem. U tuhých dílů použijte propojovací vodiče nebo vyměňte součástky.

Znovu proveďte funkční zkoušky a zkoušky izolačního odporu a vizuální kontroly. Vyztužte opravená místa (naneste konformní nátěr, přidejte výztužné desky) a v případě potřeby proveďte zkoušky vlivů prostředí.

Oprava je nákladově efektivnější u drobných poškození; reprodukce je lepší u vícevrstvého nebo rozsáhlého poškození. Náklady na opravu se pohybují okolo 30 %–70 % výrobních nákladů.

Neopravené oblasti chraňte tepelně izolačními materiály. Používejte jemné, neostré nástroje, abyste nepoškrábali ohebné části, a očistěte zbytky nečistot.

Počet vrstev, velikost, složitost procesu (např. slepé/zapuštěné průchody, vysoce přesná impedance), výběr materiálu, objednané množství. Procesy tvoří 30 %–50 %.

Optimalizujte návrh pro snížení počtu vrstev a speciálních procesů. Vyberte cenově efektivní materiály, zvyšte velikost šarže a vyjednejte preferenční plány s dodavateli.

10–15 dní pro běžné produkty, 20–30 dní pro složité produkty a 5–7 dní pro urgentní objednávky (se zvýšenými náklady).

Integrace s vyšší hustotou, tenčí a lehčí konstrukce (např. Anylayer HDI), flexibilní materiály s nízkou dielektrickou konstantou a vysokou flexibilitou a integrace s pokročilými pouzdry, jako je SiP.

Splnění požadavků na vysokofrekvenční a vysokorychlostní přenos signálu, řešení problémů s útlumem a přeslechy a zlepšení odolnosti proti ohybu a spolehlivosti flexibilních součástí.

Umělá inteligence optimalizuje návrh a předpovídá vady. Strojové učení upravuje parametry procesu a vizuální kontrola pomocí umělé inteligence zlepšuje efektivitu rozpoznávání vad.

Dodržování předpisů RoHS, REACH atd., omezení nebezpečných látek, snížení emisí odpadních vod/plynů a použití ekologicky šetrných materiálů/procesů.

Vysoká spolehlivost, biokompatibilita, certifikace ISO 13485, přísné požadavky EMC a odolnost vůči sterilizaci za vysokých teplot/tlaku.