Die Starrflex-Leiterplatte vereint die Eigenschaften sowohl flexibler als auch starrer Leiterplatten und bietet eine neue Verbindungsmethode zwischen elektronischen Geräten und Bauteilen. Starrflex-Leiterplatten eignen sich besonders für tragbare elektronische Produkte und Wearables und erfüllen dank ihrer geringen Anzahl von Verbindungspunkten sowie ihrer Fähigkeit, die Leistungsfähigkeit von Produkten zu verbessern, die Anforderungen des aktuellen Marktes.
Trotz ihrer offensichtlichen Vorzüge sieht sich die Starrflex-Leiterplatte im Fertigungsprozess mit einigen Schwierigkeiten konfrontiert, darunter eine hohe Komplexität der Herstellungstechnologie, zahlreiche Prozessphasen, ein langer Produktionszyklus und hohe Herstellungskosten. Daher wird dieser Artikel eine Zusammenfassung liefern, auf deren Grundlage die hervorstechenden Probleme im Hinblick auf das Engineering-Quellendesign und den Fertigungsprozess erörtert werden.
• Struktur von Flex-Rigid-Leiterplatten
Flex-Rigid-Leiterplatte wird hergestellt, indem ein starres Außenteil verbunden wird mitflexible LeiterplatteUnd die zu dem starren Teil gehörenden Schaltungen sind über durchkontaktierte Vias mit denen des flexiblen Teils verbunden. Jedes Stück einer Starrflex-Leiterplatte enthält einen oder mehrere starre Leiterplattenteile und flexible Leiterplattenteile. Daher weist die Starrflex-Leiterplatte mehrere Strukturen auf, die unterschiedliche Fertigungstechnologien erfordern.
• Prozessdesign von starrflexiblen Leiterplatten
a.Beim Herstellungsprozess von Starrflex-Leiterplatten sollte mehr Aufmerksamkeit auf neue Phasen gerichtet werden, die bei herkömmlichen starren Leiterplatten nicht vorkommen: Fertigung der Flex-Leiterplatte (einschließlich Materialzuschnitt, Grafikerstellung, Laminierung der Abdeckfolie und Stanzen), Low-Flow-PP-(Prepreg-)Fenster, Plasmareinigung, Plasmaaufrauhung, Vorfräsen, Laserschneiden, Laminierung der Abschirmfolie, Laminierung der Versteifungsplatte.
b.Ähnlich wie bei starren Leiterplatten sollte das Design von Starrflex-Leiterplatten von Fachleuten durchgeführt werden.PCB-Design-Softwaredie basierend auf der Präferenz des Designers und den Anforderungen der Leiterplatte ausgewählt wird.
• Layout-Design von Flex-Rigid-Leiterplatten
Flexibelkupferkaschiertes Laminat (CCL)ist in der Regel so ausgelegt, dass zwei Breitenoptionen angeboten werden: 250 mm und 500 mm. Im Allgemeinen weist flexible Leiterplatte einen Größenbereich von 250 mm × 100 mm bis 250 mm × 250 mm auf, während starre Leiterplatte einen Größenbereich von 18 in × 24 in bis 21 in × 24 in aufweist. Wenn es um starrflexible Leiterplatten geht, ist daher Lagenaufbau-Technologie erforderlich, wobei die führenden Strukturen wie folgt dargestellt sind.
a.Vier flexible Platten werden zu einer großen Platte zusammengesetzt, deren Größe der von starren Platten entspricht.
b.Sechs flexible Platten werden zu einer großen Platte zusammengesetzt, deren Größe der einer starren Platte entspricht.
• Low-Flow-Prepreg
a.Der Dickenbereich von gewöhnlichem No-Flow-PP liegt zwischen 40 μm und 125 μm, und die Dicke des Kernmaterials einer herkömmlichen starren Leiterplatte beträgt mindestens 3 mil, während die Dicke einer gewöhnlichen einlagigen Flex-Leiterplatte 0,5 mil beträgt. Der Kompensationsstandard für Low-Flow-PP legt einen Klebstoffüberlauf von 0,7 mm als kritischen Punkt fest. Wenn Kunden ein Klebstoffüberlaufvolumen von mehr als 0,7 mm verlangen, sollten in der Konstruktionsdatei des Kunden 5 mil entlang der De-Cap-Linie in Richtung des flexiblen Bereichs kompensiert werden. Wenn Kunden ein Klebstoffüberlaufvolumen von weniger als 0,7 mm verlangen, sollte dies in der NPI (New Product Introduction) angegeben werden.
b.Die Ausrichtung zwischen Low-Flow-PP und Kernplatte wird durch den Einsatz einer OPE-Maschine zum Stanzen und Ausrichten erreicht. Das OPE-Loch wird nach der Herstellung der Kernplatte gestanzt, und an den entsprechenden Positionen auf dem Low-Flow-PP werden entsprechende Löcher gebohrt.
c.Die Ausrichtungstoleranz beträgt weniger als 4 mil. Die Kupferöffnung sollte mit einer zehnfachen Lupe sichtbar sein, und PP darf innerhalb der Öffnung nicht zu sehen sein, was bedeutet, dass PP nur tangential zu PP verlaufen darf. Wie im vorherigen Teil dieses Artikels dargestellt, wird eine Vier-in-eins- oder Sechs-in-eins-Laminationsart angewendet. Flexible Leiterplatte und starre Leiterplatte werden durch Nieten fixiert, daher sollten im entsprechenden Bereich des Low-Flow-PP im Voraus Nietlöcher gebohrt werden. Lochdurchmesser und Lochpositionen entsprechen denen der starren Leiterplatten, das heißt, jedes Stück flexible Leiterplatte erfordert vier Nietlöcher. Bei einer Sechs-in-eins-Leiterplatte werden für PP 24 Nietlöcher benötigt.
• Plasma-Reinigung und Aufrauen
Die flexible Leiterplatte, die mit Coverlay beschichtet ist, muss vor der Laminierung einer Plasmareinigung unterzogen werden, wobei die Reinigungsbedingungen Nr. 1 einzuhalten sind. Bei einer vollständig mit Coverlay beschichteten Leiterplatte wird vor der Laminierung zusätzlich eine Plasmaaufrauung durchgeführt, wobei die Reinigungsbedingungen Nr. 2 einzuhalten sind. Die Reinigungsbedingungen Nr. 1 und Nr. 2 lassen sich in der folgenden Tabelle zusammenfassen.
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Artikel
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Bedingung 1
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Bedingung 2
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| RF (kW) |
2200 |
2200 |
| Zeit (Min) |
5 |
8 |
| Temperatur (°F) |
180 |
180 |
| CF4 (cc/min) |
600 |
600 |
| O₂ (cc/min) |
1300 |
1300 |
• Herstellung von Nietvorrichtungen
Da flexible Leiterplatten und starre Leiterplatten mit Nieten vernietet werden müssen, ist eine manuelle Vernietung recht schwierig, weshalb eine Vernietvorrichtung erforderlich ist. Der Durchmesser des Passstifts an der Vernietvorrichtung ist um 25 μm kleiner als der der Niete. Entsprechend der Leiterplattenlänge sind die Nieten in vier Reihen angeordnet, und der Passstift wird an zwei Reihen von Nieten auf der Vernietvorrichtung positioniert.
• Auswahl der Lötstoppmaskentechnologie und Konstruktionsanforderung
a.Was starre-flexible Leiterplatten betrifft, kann bei einer Dicke von mehr als 0,5 mm ein Sprühüberzug aufgetragen werden, während dünne Leiterplatten in der Regel von der Siebdrucktechnologie Gebrauch machen.
b.Die Lötstoppfensteröffnung auf der flexiblen Leiterplatte sollte vom Leiterplattenachsenleiter in Richtung des starren Bereichs um mehr als 4 mil bis 8 mil zurückgesetzt sein.
c.Bei der Anwendung der De-Cap-Technologie auf Starrflex-Leiterplatten sollten Lichtpunkte und Lötstoppfensteröffnungen im De-Cap-Bereich nicht umgesetzt werden. Wenn ein De-Cap-Design nicht verfügbar ist, sollte ein Siebdruck vorgesehen werden, um das Licht zu blockieren.
• Musterfräs-Design
Während des Herstellungsprozesses von Starrflex-Leiterplatten müssen flexible Materialien mit starren Materialien laminiert werden, und die oberflächlichen starren Materialien werden durch ein spezielles Verfahren entfernt, damit die flexible Leiterplatte in bestimmten Bereichen freiliegt. Anschließend wird eine Oberflächenveredelung auf den Bereichen mit freiliegender flexibler Leiterplatte durchgeführt und das vollständige Layout wird ausgefräst. Dadurch entsteht schließlich eine Starrflex-Leiterplatte.
• De-Cap-Design
Das De-Cap-Ausrichtungsziel ist tatsächlich die Ausrichtung der konformen Maskenlöcher nach der Laminierung. Ziele im flexiblen Bereich sollten nicht für De-Cap ausgewählt werden. Wenn das Design erfordert, dass flexible Ausrichtungsziele verwendet werden, darf der Durchmesser dieses Zielbildes höchstens 0,4 mm betragen. Außerdem sollte jede Lage ihre eigenen Fiduzialmarken verwenden.
• Verstärkungsdesign für Starrflex-Leiterplatten
Verbindungsteile auf starrflexiblen Leiterplatten sollten so ausgelegt werden, dass sie sich auf dem flexiblen Teil der Leiterplatte befinden. Außerdem sollte Kupfer an den Verbindungsstellen beschichtet werden, ohne dass Kupfer der Luft ausgesetzt ist. Dadurch werden sich der flexible und der starre Teil nicht voneinander lösen.
• Verstärkung und Schutzfolien-Design
Die Verstärkungsplatine dient dazu, die Steifigkeit flexibler Leiterplatten zu erhöhen. Die Herstellung der Abschirmfolie erfolgt gemäß den Designunterlagen des Kunden.
Das Design von Starrflex-Leiterplatten weist komplexe Strukturen auf und führt zu anspruchsvollen Design- und Fertigungstechnologien. Darüber hinaus erfordert die Starrflex-Leiterplatte zahlreiche Materialarten mit hohen Kosten. Die Herstellung von Starrflex-Leiterplatten macht die Genauigkeitskontrolle zu einem Schlüsselfaktor und stellt hohe Anforderungen an die Maßstabilität. Das in diesem Artikel Besprochene soll Ingenieuren als Referenz dienen, um Starrflex-Leiterplattendesigns zu optimieren und damit die Zuverlässigkeit und Leistung elektronischer Produkte sicherzustellen.
