Impulsada por la tendencia de miniaturización de los productos electrónicos portátiles, la PCB rígido-flexible (placa de circuito impreso) ha encontrado una amplia gama de aplicaciones. Además, la industria de las PCB se ha enfrentado a una competencia cada vez más dura, lo que ha llevado a que se ponga mayor énfasis en el progreso de la tecnología de fabricación de PCB rígido-flexibles. Debido al complejo proceso de fabricación de las PCB rígido-flexibles, algunos fabricantes de PCB especializados únicamente en la fabricación de PCB rígidas no logran satisfacer las demandas de la fabricación de PCB flexibles. La PCB semirrígida FR4 que se presentará en este artículo es un tipo de placa de circuito que se caracteriza por su flexibilidad, capacidad de ensamblaje en 3D y capacidad de doblarse.
Propiedades de la PCB semirrígida FR4
• La PCB semirrígida FR4 ofrece flexibilidad, es capaz de ensamblaje en 3D y puede cambiar su forma según las limitaciones de espacio.
• La PCB semirrígida FR4 es flexible y se puede doblar sin afectar la transmisión de la señal.
• Basándose en el diseño del producto en cuestión, se puede reducir la mano de obra o los errores en la planta de ensamblaje y mejorar la vida útil del producto.
• El volumen del producto se reducirá, el peso disminuirá drásticamente, las funciones aumentarán y el costo se reducirá.
• La PCB semirrígida FR4 comparte un procedimiento de fabricación sencillo, compatible con las capacidades de fabricación actuales de los fabricantes de PCB rígidas.
Procedimiento de fabricación de PCB semirrígido FR4
Se utiliza material FR4 de Tg media que contiene relleno como material de sustrato para fabricar una PCB semirrígida de 6 capas, producida mediante el mecanizado mecánico de una ranura de fresado. El espesor restante debe controlarse para mantenerse en un rango de 0,25 mm ± 0,025 mm. Además, la PCB semirrígida de FR4 debe ser capaz de doblarse a 90° más de 10 veces sin que se generen grietas.
El procedimiento de fabricación de la PCB semirrígida FR4 incluye las siguientes fases: corte del material, recubrimiento con película seca,inspección óptica automatizada (AOI), pardeamiento, laminación, inspección por rayos X, perforación de orificios, galvanoplastia, conversión de gráficos, grabado, serigrafía, exposición y revelado,acabado superficial, fresado con control de profundidad, prueba eléctrica, FQC (control de calidad final), embalaje.
Problemas principales y sus soluciones durante el procedimiento de fabricación de PCB semirrígidas de FR4
El principal problema que se presenta en las PCB semirrígidas flexibles de FR4 radica en cómo controlar la precisión y la tolerancia del fresado de control de profundidad. Debido al efecto de la estructura y las características del material, las PCB rígidas deben contar con suficiente flexibilidad para lograr un rendimiento excelente después del ensamblaje 3D, sin grietas en la resina ni desprendimiento de la tinta, que podrían considerarse riesgos potenciales de calidad. Por lo tanto, durante el proceso de fresado de control de profundidad, deben considerarse plenamente la uniformidad del espesor de la placa, el espesor del prepreg, el contenido de resina y la tolerancia de fresado, y debe definirse el rango óptimo de espesor remanente.
• Prueba A de fresado con control de profundidad
El fresado de espesor residual se lleva a cabo mediante el método de mapeo y se realiza respectivamente de acuerdo con espesores residuales de 0,25 mm, 0,275 mm y 0,3 mm, tras lo cual la placa se someterá a una prueba de flexión a 90°. Los espesores residuales de 0,275 mm y 0,3 mm no cumplen el requisito. Según el análisis de microsección, la causa principal de que la placa no sea flexible radica en el daño del haz de fibra de vidrio. Cuando el espesor residual alcanza 0,283 mm, la fibra de vidrio ya ha sufrido daños. Por lo tanto, el fresado en profundidad debe realizarse teniendo en cuenta el espesor de la placa, el espesor de la fibra de vidrio y la situación del dieléctrico. Dado que el espesor entre la superficie de la tinta de máscara de soldadura y el cobre del plano L2 está en el rango de 0,188 mm a 0,213 mm, no se cumplirá el requisito de fiabilidad cuando el espesor residual sea superior a 0,275 mm.
• Prueba B de fresado con control de profundidad
Según el análisis de las pruebas anteriores y de la microsección, el espesor dieléctrico de cobre entre la máscara de soldadura y la capa L2 se encuentra en el rango de 0,188 mm a 0,213 mm, y no es posible realizar un doblado de 90° cuando el espesor remanente supera los 0,283 mm. Por lo tanto, el mecanizado puede llevarse a cabo cuando el espesor remanente se controla dentro del rango de tolerancia de 0,245 mm ± 0,213 mm. Debido a que los paneles son relativamente grandes en tamaño (400 mm x 450 mm), no pueden ajustarse completamente a la máquina debido al espesor de la placa y a la deformación durante el mantenimiento del espesor remanente mediante el método de mapeo. Esto reducirá directamente la uniformidad del espesor remanente.
• Prueba C de fresado con control de profundidad
La reducción de tamaño adelanta el efecto sobre la deformación de la placa y la uniformidad de la máquina. Primero se realiza un prototipo del panel y se lleva a cabo un fresado con control de profundidad de acuerdo con el tamaño establecido de 6,3"x10,5". Luego, la uniformidad de la máquina se medirá mediante medición de puntos de mapeo con un intervalo vertical y horizontal de 20 mm.
Basado en la fabricación de PCB semirrígidas de 6 capas en FR4, se aplica y desarrolla un método de fabricación especial para controlar mecánicamente la profundidad y mantener el espesor restante. Como resultado, el procedimiento de fabricación se simplifica; los demás procesos se ajustan a parámetros habituales; la tolerancia de control de profundidad del espesor restante se ha mantenido dentro del rango de ±20 μm.
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