فلکس سفت و سخت

برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر-صلب، برد مداری است که از طریق فرآیندهای خاص، بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر و صلب را با هم ترکیب می‌کند و هم پایداری و هم ویژگی‌های خمش/تاشو را ارائه می‌دهد.

انواع رایج شامل انعطاف‌پذیر یک/دو طرفه در ترکیب با یک/دو طرفه صلب، و انعطاف‌پذیر چند لایه در ترکیب با چند لایه صلب است.

بردهای مدار چاپی صلب سخت و پایدار هستند، بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر نرم و قابل خم شدن هستند اما استحکام کمی دارند. بردهای مدار چاپی صلب-انعطاف‌پذیر مزایای خود را برای برآورده کردن طرح‌های پیچیده و نیازهای عملکرد مکانیکی ترکیب می‌کنند.

از لایه‌های سفت و سخت (FR-4 و غیره)، لایه‌های انعطاف‌پذیر (پلی‌آمید PI)، لایه‌های چسب (چسب) و ردپاهای فلزی تشکیل شده است.

پیچیدگی مدار، الزامات سیگنال و هزینه را در نظر بگیرید. مدارهای ساده به ۲ تا ۴ لایه نیاز دارند؛ مدارهای پیچیده پرسرعت ممکن است به ۶ یا بیشتر لایه نیاز داشته باشند.

از زاویه‌های تیز خودداری کنید؛ از زاویه‌های گرد/۴۵ درجه استفاده کنید. عرض خطوط را یکنواخت و به طور مناسب پهن نگه دارید. از ایجاد مسیر در نواحی خمش (فاصله از ناحیه صلب-خمش ≥۵۰ میل) خودداری کنید.

خطوط باید به طور یکنواخت و عمود بر جهت خمش تغییر شکل دهند. سیم‌ها باید به طور یکنواخت توزیع شده و عرض آنها حداکثر باشد. طرح‌های PTH، Coverlay و PP غیر روان در ناحیه انتقال ممنوع است.

از نرم‌افزار شبیه‌سازی برای محاسبه پارامترها استفاده کنید. دی‌الکتریک‌های کم‌اتلاف (مثلاً سری RO4000) را انتخاب کنید. برای اطمینان از ثبات عرض خط، حکاکی را به شدت کنترل کنید.

اضافه کردن مسیر حرارتی در لایه‌های سفت و سخت زیر قطعات پرقدرت. استفاده از زیرلایه‌های فلزی/چسب‌های رسانای حرارتی. انجام شبیه‌سازی حرارتی در مرحله طراحی برای بهینه‌سازی مسیرهای اتلاف گرما.

طراحی بر اساس فضای نصب و ساختار مکانیکی. اندازه ناحیه انعطاف‌پذیر باید تغییر شکل خمشی را در نظر بگیرد تا از فشرده‌سازی بیش از حد جلوگیری شود.

از انتقال نرم بین پدها و مسیرها اطمینان حاصل کنید؛ از زاویه قائمه خودداری کنید. برای پدهای مستقل، پایه‌های لحیم‌کاری را تنظیم کنید تا پشتیبانی و استحکام لحیم‌کاری افزایش یابد.

سوراخ‌های ابزار در تخته‌های انعطاف‌پذیر نباید به اشتراک گذاشته شوند. در تعیین محل سوراخ‌ها در نواحی سفت و سخت باید دقت پردازش و مونتاژ در نظر گرفته شود.

برای کاهش نویز، صفحات را به طور معقول از هم جدا کنید. صفحات را از طریق وایاها/سوراخ‌های متالیزه متصل کنید و به قابلیت اطمینان و ظرفیت حمل جریان توجه داشته باشید.

از قرار دادن مسیرها (vias) در نواحی خمیدگی خودداری کنید. در صورت وجود فضا، از مسیرهای مسی محافظ یا مسیرهای قوسی شکل استفاده کنید. تا حد امکان، ناحیه خمیدگی را به حداکثر برسانید.

از مسیرهای موازی طولانی اجتناب کنید. از سیگنالینگ تفاضلی استفاده کنید. فاصله بین لایه‌های سیگنال و زمین را برای کاهش کوپلینگ افزایش دهید.

برای سهولت در آزمایش‌های تولیدی، نقاط تست را به طور معقول در مناطق سفت و سخت قرار دهید. این مکان‌ها باید قابل دسترسی باشند و بر عملکرد مدار تأثیر نگذارند.

ضرایب انبساط حرارتی لایه‌های صلب و انعطاف‌پذیر باید با هم مطابقت داشته باشند. لایه چسب باید چسبندگی خوبی به هر دو (مثلاً PI و FR-4) داشته باشد.

ترتیب انباشت را بر اساس نوع سیگنال (سیگنال‌های پرسرعت نزدیک به لایه‌های زمین) مرتب کنید. ضخامت و هزینه را متعادل کنید.

از نمادها و متن‌های واضح در نقشه‌ها برای مشخص کردن محدوده‌های خمش، جهت‌ها و الزامات شعاع خمش استفاده کنید.

مدل‌های محصول، شماره نسخه، تاریخ تولید و غیره را در قسمت‌های سفت و سخت قرار دهید. شناسایی‌ها باید واضح، مقاوم در برابر سایش و قابل ردیابی باشند.

مسیرها را کوتاه و مستقیم با تعداد کمی Via نگه دارید. از ساختارهای میکرواستریپ/استریپ‌لاین استفاده کنید. برای جلوگیری از تابش و تداخل، از شیلد استفاده کنید.

طراحی مطابق با قابلیت‌های فرآیندی تولیدکنندگان (حداقل عرض/فاصله خط، اندازه وایا و غیره). تسهیل مونتاژ خودکار/دستی.

برای جلوگیری از تمرکز تنش، از انتقال‌های نرم اطمینان حاصل کنید. از تغییرات تدریجی پهنای خط یا ساختارهای انتقال ویژه استفاده کنید.

روکش مسی در مناطق سفت و سخت به اتلاف گرما کمک می‌کند و امپدانس زمین را کاهش می‌دهد. در مناطق انعطاف‌پذیر، قابلیت خم شدن روکش مسی را در نظر بگیرید.

با زمین احاطه کنید و لایه‌های محافظ اضافه کنید. از منابع تداخل (قطعات پرقدرت، ردیابی‌های ساعت و غیره) دور نگه دارید.

طراحی منطقی برای کاهش منابع تابش. محافظت از مدارهای مستعد تداخل. بهینه‌سازی اتصال زمین برای کاهش مقاومت.

در صورت نیاز، مسیرها (کور/دفنی/عمودی) را انتخاب کنید. مسیرها کور/دفنی لایه‌ها را کاهش می‌دهند اما پرهزینه هستند. در مناطق انعطاف‌پذیر، از مسیرها با احتیاط استفاده کنید.

دهانه‌ها را کمی بزرگتر از اندازه طراحی شده ایجاد کنید تا چسب بتواند جریان پیدا کند. برای دهانه‌های کوچک و متراکم از قالب‌های مخصوص استفاده کنید.

مس را در نواحی سفت و سخت افزایش دهید (محفظه‌های مسی محکم را در نواحی ضایعات قرار دهید). ضخامت مواد را به طور معقول انتخاب کنید.

از عرض کافی خط برای جریان‌های بالا اطمینان حاصل کنید. از فویل مسی چند لایه استفاده کنید یا مسیرهایی اضافه کنید. اتلاف گرما و افت ولتاژ را در نظر بگیرید.

برنامه‌ریزی پنل‌بندی بر اساس تجهیزات و فرآیندهای تولید. بهبود بهره‌وری و استفاده از مواد؛ توجه به شکل، اندازه و موقعیت قرارگیری.

نقاط تست و رابط‌های تعمیر را تنظیم کنید. قطعات را برای جداسازی آسان، چیدمان کنید. دستورالعمل‌های تعمیر دقیق ارائه دهید.

قطعات سوراخ‌دار را برای نصب آسان در قسمت‌های سفت و سخت قرار دهید. قطعات SMD را به طور معقول در قسمت‌های سفت و سخت/انعطاف‌پذیر توزیع کنید تا اتصالات قابل اعتمادی تضمین شود.

چندین علامت گذاری دقیق در نواحی سفت و سخت برای موقعیت یابی و کالیبراسیون محصول انجام دهید. شکل/اندازه باید مطابق با الزامات تجهیزات باشد.

مواد مناسب برای محدوده‌های دما/رطوبت را انتخاب کنید. در محیط‌های ارتعاشی، تثبیت و پشتیبانی را تقویت کنید؛ طرح‌بندی را برای کاهش اثرات بهینه کنید.

برای جداسازی سیگنال‌های آنالوگ/دیجیتال و غیره، از ایزولاسیون فیزیکی (شکاف/محافظ) یا ایزولاسیون الکتریکی (اپتوکوپلر/ترانسفورماتور) استفاده کنید.

به صورت موضعی/کاملاً چسب PI/فولاد/FR4 و سایر مواد تقویت کننده. روش‌ها و ضخامت‌ها را در صورت نیاز انتخاب کنید.

ساده‌سازی طراحی برای کاهش لایه‌ها و ساختارهای پیچیده. انتخاب مواد/فرآیندهای مقرون‌به‌صرفه. بهینه‌سازی پنل‌بندی و فرآیندها.

فاصله کافی را برای جلوگیری از خرابی حفظ کنید. از مواد عایق/لایه‌های ایزوله استفاده کنید. محافظ‌های ویژه و مسیرهای ولتاژ بالا را محافظت کنید.

جوشکاری برای اکثر موارد مناسب است؛ از کیفیت آن اطمینان حاصل کنید. پرس کردن برای اتصالات مکرر است؛ کانکتورها و فرآیندهای مناسب را انتخاب کنید.

فرآیند: ساخت تخته سفت و سخت → ساخت تخته انعطاف‌پذیر → اتصال سفت و سخت-خمشی → پردازش شکل → عملیات سطحی → آزمایش.

لایه‌های سفت و سخت: FR-4؛ لایه‌های انعطاف‌پذیر: پلی‌آمید (PI).

کنترل دما، فشار و زمان لمینت. بهینه‌سازی ترتیب برای کاهش تنش. جلوگیری از حباب و چروک.

از فویل مسی انعطاف‌پذیر استفاده کنید. پارامترهای حکاکی را کنترل کنید. از مسیریابی شبکه‌ای در نواحی خمش برای پراکندگی تنش استفاده کنید.

سوراخکاری لیزری + از طریق پر کردن/آبکاری الکتریکی. پارامترها را برای جلوگیری از پلیسه کنترل کنید. رسانایی الکتریکی را به شدت آزمایش کنید.

از تجهیزات فرزکاری/مهرزنی با دقت بالا استفاده کنید. در حین پردازش، نواحی انعطاف‌پذیر را با فاصله‌دهنده‌ها ثابت کنید. در قالب‌زنی، نواحی انعطاف‌پذیر را قبل از نواحی سفت مهر بزنید.

طلای غوطه‌وری، آبکاری طلا، HASL، OSP (ماده نگهدارنده لحیم‌کاری آلی) و غیره، در صورت نیاز انتخاب می‌شوند.

پارامترهای لایه گذاری را برای صافی بهینه کنید. اندازه ناحیه انعطاف پذیر را در طراحی افزایش دهید. در حین پردازش از تکیه گاه و تثبیت مناسب استفاده کنید.

برای حفظ ثبات عرض خط، حکاکی را به شدت کنترل کنید. مواد دی‌الکتریک پایدار با دقت بالا را انتخاب کنید. امپدانس را در زمان واقعی در طول تولید نظارت و تنظیم کنید.

بهینه‌سازی فرآیندها برای کاهش مراحل. استفاده از تجهیزات خودکار. برنامه‌ریزی منطقی تولید برای بهبود استفاده از تجهیزات.

طراحی مس باقیمانده را افزایش دهید. نرخ گرمایش 压板 را ≥3.0℃/min تنظیم کنید. مواد چسب مناسب را برای پر شدن یکنواخت انتخاب کنید.

چسب با چسبندگی بالا انتخاب کنید. سطوح اتصال را تمیز کنید. دما، فشار و زمان اتصال را کنترل کنید.

قبل از لمینت کردن، چهار گوشه را با هویه ثابت کنید. پارامترهای لمینت را با توجه به خواص روکش تنظیم کنید. از ایجاد چین و چروک و حباب جلوگیری کنید.

در طول تولید، آزمایش‌های الکتریکی دقیقی (AOI، آزمایش پروب پرنده) انجام دهید. فرآیندها را به شدت کنترل کنید تا از بروز نقص‌های جزئی جلوگیری شود.

برای عبور از خطوط افقی و جلوگیری از گیر کردن، از تخته‌های کششی استفاده کنید. برای ثبات، در حین پردازش از تثبیت‌کننده‌ها و تکیه‌گاه‌های مخصوص استفاده کنید.

از سیستم‌های موقعیت‌یابی با دقت بالا (لیزر/پین) استفاده کنید. قبل از لمینت کردن، ترازبندی را به دقت بررسی و تنظیم کنید.

از فویل مس الکترولیتی انعطاف‌پذیر استفاده کنید. شعاع خمش را ≥10 برابر ضخامت برد طراحی کنید. روکش مخصوص برای افزایش مقاومت در برابر خستگی.

طراحی مسیر را برای لحیم‌پذیری بهینه کنید. فرآیندهای لحیم‌کاری مناسب (لحیم‌کاری جریانی/موجی) را انتخاب کنید. دما و زمان را کنترل کنید.

از تجهیزات چاپ سیلک اسکرین و شابلون‌های با دقت بالا استفاده کنید. قبل از چاپ، تخته‌ها را تمیز و در جای خود قرار دهید و پارامترهایی مانند فشار، سرعت و زاویه تی را به شدت کنترل کنید.

برای اطمینان از شفافیت و مقاومت حروف در برابر سایش، جوهرها و فرآیندهای مناسب را انتخاب کنید. به موقعیت و جهت چاپ توجه کنید و برای جلوگیری از تار شدن یا کنده شدن، بررسی‌های کیفی انجام دهید.

یک سیستم مدیریت کیفیت کامل ایجاد کنید. مواد اولیه، فرآیندها و پارامترهای تجهیزات را به شدت کنترل کنید. تجهیزات را به طور منظم نگهداری و کالیبره کنید و بازرسی‌های نمونه‌برداری انجام دهید.

زباله‌هایی مانند فلز و پلاستیک را طبقه‌بندی و بازیافت کنید. زباله‌های فلزی را تصفیه کنید و زباله‌های پلاستیکی را که سازگار با محیط زیست هستند، دوباره استفاده یا بسوزانید.

کفپوش، میز کار، مچ‌بند و غیره ضد الکتریسیته ساکن را در کارگاه نصب کنید. تجهیزات را به زمین بچسبانید و از بسته‌بندی ضد الکتریسیته ساکن برای مواد اولیه و محصولات نیمه‌ساخته استفاده کنید.

مشخصات دقیق فرآیند بازسازی را تدوین کنید، پرسنل بازسازی را آموزش دهید، از ابزار و تجهیزات مناسب استفاده کنید و از مدارها و اجزای اطراف محافظت کنید.

با ضدعفونی منظم، کارگاه را تمیز نگه دارید. از بسته‌بندی‌های ضد گرد و غبار و ضد رطوبت برای مواد اولیه و محصولات نیمه‌ساخته استفاده کنید و فرآیندهای تولید پاک را اتخاذ کنید.

از بسته‌بندی‌های محافظ مانند کیسه‌های ضد الکتریسیته ساکن و پدهای فومی استفاده کنید. مدل‌های محصول، مقادیر، تاریخ تولید و غیره را برچسب‌گذاری کنید.

از وسایل ضد الکتریسیته ساکن و غیر تیز استفاده کنید. با مکش خلاء یا گیره‌های مخصوص آن را ثابت کنید. از کشیدن یا تا کردن خودداری کنید و برای جابجایی از سینی‌های مخصوص استفاده کنید.

طراحی غیرمنطقی اتصال زمین، لایه محافظ آسیب‌دیده، فاصله ناکافی بین مسیرها و امپدانس نامتناسب برای سیگنال‌های پرسرعت.

مواد پلی‌آمید می‌توانند در برابر دماهای بالای کوتاه‌مدت ۲۶۰ درجه سانتیگراد مقاومت کنند. توصیه می‌شود دمای اوج در دمای ۲۴۵ تا ۲۵۵ درجه سانتیگراد با مدت زمان دمای بالا کمتر یا مساوی ۶۰ ثانیه کنترل شود.

پارامترهای فرآیند مانند منحنی‌های فشار و دمای محل قرارگیری را بهینه کنید. از ماشین‌های برداشت و جایگذاری با دقت بالا و سیستم‌های موقعیت‌یابی استفاده کنید و بازرسی مواد ورودی را تقویت کنید.

شعاع فیله ناحیه انتقال (توصیه شده ≥0.5 میلی‌متر) را بررسی کنید، از تمرکز تنش مونتاژ جلوگیری کنید و صفحات تقویت‌کننده اضافه کنید یا فرآیندهای خمکاری را بهینه کنید.

قطعات مینیاتوری، نازک و مقاوم در برابر خم شدن (مثلاً چیپ‌های فلیپ، 0201 و بسته‌های کوچک‌تر) را در اولویت قرار دهید. از قطعاتی با پایه‌های ضخیم یا ضخیم خودداری کنید.

حفاری لیزری و مکانیکی را ترکیب کنید، از سوراخ‌ها و اهداف موقعیت‌یابی برای ترازبندی استفاده کنید و با AOI به صورت بلادرنگ نظارت داشته باشید.

از اشعه ایکس برای تشخیص حفره‌های داخلی و لحیم‌کاری سرد استفاده کنید. برای ارزیابی قابلیت اطمینان محیطی، آزمایش‌های کشش و آزمایش‌های چرخه حرارتی انجام دهید.

طبق استانداردهای IPC، ≥۳ برابر ضخامت زیرلایه (مثلاً زیرلایه PI با ضخامت ۰.۱ میلی‌متر، ≥۰.۳ میلی‌متر توصیه می‌شود). به پارامترهای تأمین‌کننده مواد مراجعه کنید.

طول مسیر و منطقی بودن مسیر پیچشی را بررسی کنید. تطبیق امپدانس و ثابت دی الکتریک مواد دی الکتریک را تأیید کنید.

چسبی با ویسکوزیته مناسب انتخاب کنید، حجم و موقعیت کاربرد را کنترل کنید و پارامترها و مسیرهای توزیع را تنظیم کنید تا از سرریز شدن جلوگیری شود.

چین و چروک‌ها ممکن است باعث تغییر شکل یا شکستگی جزئی شوند و بر عملکرد الکتریکی و مکانیکی تأثیر بگذارند. آن را تعویض یا تعمیر کنید و دوباره آزمایش کنید.

از تست پروب پرنده، ICT یا FCT استفاده کنید. خم شدن واقعی قطعات انعطاف‌پذیر را شبیه‌سازی کنید و یکپارچگی سیگنال، ولتاژ/جریان و غیره را آزمایش کنید.

≥10¹⁰Ω در دما/رطوبت معمولی، ≥10⁸Ω پس از 168 ساعت در دمای 85 درجه سانتیگراد/85٪ رطوبت نسبی (استاندارد IPC-6012).

به مدت ۱ تا ۵ دقیقه، ۱.۵ تا ۲ برابر ولتاژ نامی را بدون هیچ گونه شکست یا جرقه اعمال کنید (مثلاً ۷۵ تا ۱۰۰ ولت برای ولتاژ نامی ۵۰ ولت).

چرخه‌های دمای بالا-پایین (-40℃→اتاق→85℃) را انجام دهید، هر دما را به مدت 30-60 دقیقه، ≥50 چرخه نگه دارید و از نظر ترک خوردگی یا لایه لایه شدن بررسی کنید.

از تجهیزات ویژه برای تنظیم زاویه (مثلاً ۹۰ درجه) و فرکانس (۱۰ سیکل در دقیقه)، خم شدن تا زمان شکست و ثبت سیکل‌ها (≥۱۰۰۰۰۰ بار) استفاده کنید.

برای عیب‌یابی نقطه به نقطه از تسترهای پروب پرنده یا مولتی‌متر استفاده کنید. در صورت نیاز، برای تشخیص باز شدن سطح با AOI و برای بازرسی داخلی با 金相切片 ترکیب کنید.

از فشردن یا کشیدن قطعات انعطاف‌پذیر خودداری کنید. از پروب‌های الاستیک استفاده کنید، دقت قرارگیری فیکسچر را با برد تطبیق دهید و از اقدامات ضد الکتریسیته ساکن اطمینان حاصل کنید.

اتصالات لحیم سرد/خالی را با تفنگ هوای گرم دوباره لحیم کنید. برای اتصال کوتاه از فتیله لحیم‌زدایی استفاده کنید و دما و زمان را کنترل کنید.

برای قطعات انعطاف‌پذیر، از میکروماشین‌کاری لیزری برای برداشتن نواحی آسیب‌دیده و تعمیر با آبکاری الکتریکی انتخابی یا چسب رسانا استفاده کنید. برای قطعات سفت و سخت، از سیم‌های رابط استفاده کنید یا قطعات را تعویض کنید.

آزمایش‌های عملکردی و مقاومت عایقی و بازرسی‌های بصری را دوباره انجام دهید. نواحی تعمیر شده را تقویت کنید (پوشش تطبیقی ​​اعمال کنید، صفحات تقویت‌کننده اضافه کنید) و در صورت نیاز آزمایش‌های محیطی انجام دهید.

تعمیر برای آسیب‌های جزئی مقرون به صرفه‌تر است؛ برای آسیب‌های چند لایه یا گسترده، تولید مجدد بهتر است. هزینه‌های تعمیر حدود 30 تا 70 درصد هزینه‌های تولید است.

نواحی تعمیر نشده را با مواد عایق حرارتی محافظت کنید. برای جلوگیری از خراشیدن قطعات انعطاف‌پذیر، از ابزارهای ظریف و غیر تیز استفاده کنید و آلودگی‌های باقی‌مانده را تمیز کنید.

تعداد لایه‌ها، اندازه، پیچیدگی فرآیند (مثلاً مسیر کور/مخفی، امپدانس با دقت بالا)، انتخاب مواد، مقدار سفارش. فرآیندها 30 تا 50 درصد را تشکیل می‌دهند.

طراحی را بهینه کنید تا لایه‌ها و فرآیندهای ویژه را کاهش دهید. مواد مقرون‌به‌صرفه را انتخاب کنید، اندازه دسته را افزایش دهید و با تأمین‌کنندگان در مورد طرح‌های ترجیحی مذاکره کنید.

۱۰-۱۵ روز برای محصولات معمولی، ۲۰-۳۰ روز برای محصولات پیچیده و ۵-۷ روز برای سفارش‌های فوری (با افزایش هزینه‌ها).

ادغام با چگالی بالاتر، طراحی‌های نازک‌تر و سبک‌تر (مثلاً Anylayer HDI)، مواد انعطاف‌پذیر با ثابت دی‌الکتریک پایین و انعطاف‌پذیری بالا، و ادغام با بسته‌بندی‌های پیشرفته مانند SiP.

برآورده کردن الزامات انتقال سیگنال با فرکانس بالا و سرعت بالا، حل مسائل مربوط به تضعیف و تداخل، و بهبود مقاومت در برابر خمش و قابلیت اطمینان قطعات انعطاف‌پذیر.

هوش مصنوعی طراحی را بهینه کرده و نقص‌ها را پیش‌بینی می‌کند. یادگیری ماشین پارامترهای فرآیند را تنظیم می‌کند و بازرسی بصری هوش مصنوعی، کارایی تشخیص نقص را بهبود می‌بخشد.

رعایت استانداردهای RoHS، REACH و غیره، محدودیت‌های مربوط به مواد خطرناک، کاهش انتشار فاضلاب/گاز و استفاده از مواد/فرآیندهای سازگار با محیط زیست.

قابلیت اطمینان بالا، زیست‌سازگاری، گواهینامه ISO 13485، الزامات سختگیرانه EMC و مقاومت در برابر استریلیزاسیون با دما/فشار بالا.