Per implementare più funzioni dei dispositivi elettronici, il tracciamento dei PCB (printed circuit board) diventa più denso con il miglioramento della densità di I/O dei componenti, portando all’aumento del numero di strati build-up del PCB da uno, due a tre o anche di più, il che deriva dall’aumento della densità di interconnessione e dalla riduzione del passo. Per eliminare linee e passi fini, è stata sviluppata la tecnologia di via impilata utilizzando microvia riempiti galvanicamente. Tutte le tecnologie di via impilata offrono ai progettisti di PCB un grado maggiore di libertà in termini di disposizione dei componenti con passo fine e strati build-up ottimali. Per ottenere le migliori capacità produttive, la tecnologia di via impilata è in grado di consentire tracciati/spaziature adeguati. Tuttavia, questo tipo di PCB build-up non solo presenta problemi in termini di dimensioni e prestazioni, ma il suo costo di produzione difficilmente soddisfa le esigenze dei clienti.
I progressi nella tecnologia di interconnessione influiscono anche sulle esigenze relative alle caratteristiche dei materiali. Nel processo di fabbricazione dei PCB, il materiale dielettrico deve soddisfare i requisiti di produzione e tutte le caratteristiche del materiale presentano tolleranze rigorose. La stabilità dimensionale del substrato utilizzato per la fabbricazione e l’assemblaggio dei PCB è una proprietà di grande importanza. Per rendere una serie di diversi materiali dielettrici efficacemente applicabili alla produzione stratificata, è importante soddisfare le esigenze sia degli OEM (original equipment manufacturers) sia dei progettisti prima di determinare quale tipo di materiale speciale utilizzare.
Contesto di mercato
La domanda sia per i PCB flessibili che per i PCB rigido‑flessibili è aumentata vertiginosamente insieme al rapido sviluppo di una serie di prodotti elettronici come telefoni cellulari, fotocamere digitali, tablet, schermi al plasma ecc. I circuiti rigido‑flessibili presentano enormi vantaggi: non richiedono connettori né cavi e riducono le procedure di assemblaggio; peso più leggero, eccellente flessibilità e assemblaggio 3D, tutti aspetti che non possono essere ottenuti con i PCB rigidi. Naturalmente, ogni medaglia ha due facce. Rispetto ai PCB rigidi,i circuiti flessibili presentano bassa intensità meccanica e affidabilitàInoltre, è difficile e complicato gestire e produrre circuiti flessibili così sottili e leggeri. Tuttavia, fino ad ora, il merito essenziale del PCB rigido-flessibile è prevedibile, in quanto è vantaggioso in termini di costo, qualità e affidabilità.
Negli ultimi anni si è assistito a un’evidente espansione dei campi di applicazione dei circuiti flessibili e le soluzioni tecniche, in continua innovazione, sono state in grado di soddisfare i requisiti legati alla sfida dei costi. Sebbene il costo di produzione dei PCB rigido-flessibili non sarà mai inferiore a quello dei circuiti rigidi e dei cavi, essi apporteranno sicuramente maggiori vantaggi agli EMS (servizi di produzione elettronica) e agli OEM in termini di tecnologia e capacità. Per quanto riguarda l’intera catena di fornitura, ilvantaggi dei PCB flessibili-rigididiventa ancora più prezioso in base ai requisiti stabiliti dai fornitori di materiali e dagli OEM.
Nuove soluzioni per PCB flessibili-rigidi
Un metodo ordinario per fabbricare PCB rigido-flessibili inizia con un materiale flessibile che verrà ricoperto su una scheda rigida. Questa tecnologia richiede che tutte le apparecchiature siano in grado di gestire il materiale flessibile, includendo numerose operazioni manuali o lavorazioni da bobina a bobina. Una produzione complicata porta inevitabilmente a un aumento dei costi. Poiché il materiale flessibile presenta instabilità dimensionale nella produzione a strati (build-up), la densità di connessione risulta quindi limitata dalle regole di progettazione. La maggior parte dell’adesione degli strati tradizionali di build-up dipende da bondply adesivi non supportati, per cui i vias contenenti strati adesivi devono eliminare il desmear tramite plasma. A causa dell’elevato CTE (coefficiente di dilatazione termica) dell’adesivo, per ottenere l’affidabilità dei PTH (plated through hole) e dei fori realizzati al laser, anche lo spessore del rame placcato deve essere molto elevato. È noto che, poiché i bondply adesivi non supportati presentano un CTE elevato, la deformazione si verifica ripetutamente, portando infine alla formazione di cricche all’interno del foro ramato, in particolare negli angoli del via.
Fino ad ora, quasi tutti i telefoni cellulari, le fotocamere digitali, i display LCD e al plasma sfruttano PCB HDI (high density interconnect) flessibili contenenti strati HDI sovrapposti. Tutte le nuove tecnologie richiedono soluzioni a bassa complessità che possano essere prodotte con le normali apparecchiature utilizzate per la produzione di PCB rigidi.
PCB flessibile-rigido a rottura controllata
La fabbricazione di PCB snap-off flex-rigid inizia dalla produzione degli strati di core rigido, che vanno da 2 a 12 strati e includono PTH e altri vias. Lo strato flessibile, composto da prepreg flessibile in PI o resina epossidica, deve essere incollato agli strati di core rigido, mentre l’area puramente flessibile non deve esserlo. Di conseguenza, il prepreg deve corrispondere alle immagini e viene sottoposto a fresatura. L’adesione viene effettuata applicando una normale laminazione e la litografia viene eseguita dopo la produzione del build-up; poiché gli strati di core rigido sono piuttosto stabili, la stabilità dimensionale del materiale flessibile non comporterà problemi di sporgenza, consentendo l’impiego di foratura tradizionale o foratura laser. Poiché la laminazione del prepreg in resina epossidica non coinvolge l’adesione, è possibile applicare i normali processi di rimozione del fango (desmear) e di rame placcato. Grazie all’applicazione di questa tecnologia senza l’uso di adesivi, anche i PCB senza spessi strati di rame placcato presentano un’elevata affidabilità.
Lo strato di copertura selettivo deve essere applicato prima del rivestimento della solder mask, operazione che può essere completata tramite una normale laminazione multistrato, ed è applicabile ai PCB rigido-flessibili per situazioni di flessione dinamica.
Selezione dei materiali
Diversamente dal materiale flessibile che richiede flessibilità dinamica, il PCB rigido-flessibile, che richiede flessibilità statica, dovrebbe avvalersi di una nuova terminologia.
Il PCB semi-flessibile rigido-flessibile si riferisce a un tipo di PCB rigido-flessibile che deve essere piegato solo durante l’assemblaggio o per applicazioni statiche. La flessibilità deve essere ottenuta solo un paio di volte. Il PCB rigido-flessibile si riferisce a circuiti stampati che richiedono una flessibilità dinamica.
Quando si tratta di applicazioni semi‑flessibili, non è necessario utilizzare un materiale di substrato flessibile ed è sufficiente implementare la piegabilità. I limiti dei circuiti semi‑flessibili riguardano il numero di cicli di flessione e il raggio di flessione. La scelta di materiali diversi dipende dalle loro condizioni di applicazione. Il materiale FR4 è adatto per i circuiti semi‑flessibili, ma il suo numero di piegature e il raggio di curvatura sono limitati. In generale, la flessibilità del materiale FR4 dipende da fibra di vetro sottile (1080) o da materiali speciali appartenenti a un sistema di resina modificata.
Il materiale aramidico presenta una flessibilità migliore rispetto al materiale FR4 e le sue applicazioni dipendono dal numero di piegature sopportabili. Rispetto al PI, l’aramide presenta un CTE migliore, offrendo quindi una finestra di produzione più ampia. L’aramide deve essere utilizzata in modo stabile per applicazioni che non richiedono flessibilità dinamica.
Lo spessore e la qualità del rame influenzeranno l’affidabilità del test di flessibilità e dell’applicazione. In generale, per i requisiti di elevata flessibilità del rame si dovrebbe scegliere il foglio di rame RA.
Lascia che i professionisti facciano il loro lavoro.
PCBCart ha una ricca esperienza nella produzione di circuiti stampati rigido-flessibili. Se hai un nuovo progetto di PCB rigido-flessibile pronto per la prototipazione o la produzione, non esitare acontattaciper discutere del tuo progetto! Forniremo una soluzione pratica ed economica il prima possibile.
Risorse utili
•Capacità di produzione di PCB flessibili-rigidi
•Servizi avanzati di assemblaggio PCB
•Ottimizza l’assemblaggio e migliora l’affidabilità con PCB flessibili e rigido‑flessibili
