PCB aggiunto con successo al carrello
PCB flessibile e la sua tecnologia di assemblaggio
I PCB flessibili si sviluppano e ricevono un’ampia gamma di applicazioni grazie ai loro notevoli vantaggi, tra cui struttura flessibile, volume ridotto e peso leggero, in linea con la tendenza di sviluppo dell’elettronica verso la miniaturizzazione. Oltre alla flessibilità statica, il PCB flessibile è anche in grado di realizzare flessibilità dinamica, arrotolamento e piegatura. Essendo in grado di estendersi nello spazio 3D, il PCB flessibile aumenta il grado di libertà nella progettazione dei circuiti e nella progettazione meccanica. Inoltre, il tracciamento può essere effettuato sulle superfici X, Y e Z con una riduzione dei punti di connessione, il che consente sia di ridurre il lavoro meccanico e gli errori di assemblaggio, sia di migliorare notevolmente l’affidabilità e la stabilità dell’intero sistema impiegato nei dispositivi elettronici. Di conseguenza, i PCB flessibili sono ampiamente utilizzati in campi quali computer, dispositivi di comunicazione, strumenti, apparecchiature sanitarie, ambito militare e aerospaziale, ecc. Inoltre, i nuovi campi di applicazione dei PCB flessibili, tra cui testine flottanti wireless, ripetitori, fotocamere digitali, telefoni cellulari, display a pannello piatto e PCB HDI, portano rapidamente i PCB flessibili a fiorire e a rappresentare una quota sempre maggiore dell’intera industria dei PCB.
• Struttura del PCB flessibile
In base ai tipi strutturali, i PCB flessibili possono essere classificati nelle seguenti categorie:
a. PCB flessibile monofaccia, che presenta una struttura semplice ed è facile da fabbricare.
b. PCB flessibile a doppia facciache presenta una struttura molto più complessa rispetto al PCB flessibile a singola faccia, richiedendo un controllo molto più difficile.
c. PCB flessibile multistratoche presenta una struttura più complessa rispetto al PCB flessibile a 2 strati e la cui qualità di fabbricazione è più difficile da controllare.
d. PCB rigido-flessibile monofaccia
e. PCB rigido-flessibile a doppia faccia
f. PCB rigido-flessibile multistrato
I PCB rigido-flessibili monofaccia, i PCB rigido-flessibili bifaccia e i PCB rigido-flessibili multistrato sono più difficili da fabbricare rispetto ai primi tre tipi di PCB flessibili, presentando strutture molto più complesse. Le strutture del PCB flessibile e del PCB rigido-flessibile sono illustrate nella Figura 1 qui sotto.
• Materiale del PCB flessibile
In base alla struttura del PCB flessibile, i materiali che contribuiscono al PCB flessibile includono il materiale del substrato isolante, l’adesivo, lo strato conduttore metallico (foglio di rame) e lo strato di copertura. Il materiale principale per il PCB flessibile deve essere un film isolante flessibile che svolge il ruolo di supporto con eccellenti prestazioni meccaniche ed elettriche. I materiali comuni includono film in poliestere e in poliimmide, e quest’ultimo è utilizzato nella maggior parte dei casi. Con la ricerca e lo sviluppo di nuovi materiali, la scelta dei materiali è diventata così diversificata che sono disponibili altri tipi di materiali di substrato, come PEN e FR4 sottile, oltre ai materiali ordinari. I parametri di prestazione dei materiali principali sono riassunti nella seguente tabella.
| Articoli | FR4 | Poliestere | Poliimmide |
| Temperatura di saldabilità [°C(10s)] | 260 | 230 | 260 |
| Temperatura massima costante di esercizio (°C) | 150 | centodieci | 220 |
| Resistenza a trazione (kPa) | 1750 | 1500 | 1700 |
| Allungamento (%) | 3 | 130 | 70 |
| Resistenza al distacco del rame (kPa) | 4,5 | 1,8 | 1,3 |
| Assorbimento di umidità (%) | 0,5 | 0,8 | 2,5 |
| Coefficiente di dilatazione lineare | 1,1x10-5 | 1,5x10-5 | 1,5x10-5 |
| Costante dielettrica (60 Hz) | 3.400 | 3,250 | 3.500 |
| Fattore di perdita dielettrica (1 kHz) | 0,037 | 0,006 | 0,003 |
| Resistività (Ω) | 1,6x1013 | 1,0x1017 | 1,4x1016 |
| Nota | Resistenza massima a trazione e allungamento minimo. Instabile sotto flessione costante. | Basso costo e facile da danneggiare durante la saldatura. Eccellenti prestazioni fisiche ed elettriche | Eccellenti prestazioni fisiche ed elettriche, materiale non infiammabile |
Assemblaggio di PCB flessibili
• Processo di assemblaggio del PCB flessibile
I PCB flessibili condividono lo stesso processo di assemblaggio dei PCB rigidi, ad eccezione di alcune operazioni speciali in base a diversi requisiti tecnici. Il normale processo di assemblaggio su PCB flessibili monofaccia è illustrato nella Figura 2 qui sotto.
• Proprietà dell'assemblaggio di PCB flessibili
a. Da PCB flessibile a PCB rigido
Il PCB flessibile tende a deformarsi a causa del suo peso ridotto e del suo spessore sottile, risultando impossibile da assemblare direttamente sulla linea di produzione SMT come un PCB rigido. Pertanto, per eseguire con successo l’assemblaggio su PCB flessibile, esso deve essere fissato su un supporto o vassoio rigido in modo che possa essere trattato come un PCB rigido. La planarità, la precisione di posizionamento e la coerenza del supporto della scheda svolgono un ruolo fondamentale nel garantire la qualità del prodotto, che è il principale punto di attenzione nell’assemblaggio di PCB flessibili.
b. Bassa densità
Fino ad ora, poiché il PCB flessibile presenta un costo più elevato rispetto al PCB rigido, la maggior parte dei PCB flessibili viene utilizzata solo per i collegamenti tra moduli con funzioni diverse, in considerazione dei costi del prodotto. Di conseguenza, il numero di componenti da assemblare sul PCB flessibile è relativamente basso, con una bassa densità di assemblaggio. In generale, il numero di componenti è inferiore a 50 e alcune schede contengono solo due connettori.
c. Grande numero di pannelli
Il PCB flessibile è utilizzato principalmente in prodotti elettronici miniaturizzati come telefoni cellulari e fotocamere digitali, in modo che l’area della singola scheda sia ridotta. Inoltre, il numero di componenti assemblati su una singola scheda è piuttosto basso, quindi, per migliorare l’efficienza di assemblaggio, si ricorre solitamente all’assemblaggio in pannelli, che vengono poi separati tramite punzonatura.
d. Ampia applicazione di dispositivi ausiliari durante il processo di assemblaggio
Numerosi dispositivi ausiliari partecipano all’assemblaggio di PCB flessibili a causa delle loro caratteristiche di deformazione e danneggiamento, tra cui il dispositivo di cottura per PCB flessibili, il vassoio di trasporto schede, i dispositivi per test elettrici, i dispositivi per test funzionali e i dispositivi di taglio.
e. Requisito elevato sulla qualità del prodotto
Poiché il PCB flessibile viene solitamente utilizzato in ambienti che richiedono piegature ripetute e precisione di controllo, i componenti assemblati su PCB flessibile devono essere in grado di soddisfare le esigenze del loro ambiente di applicazione. Di conseguenza, il PCB flessibile richiede requisiti più elevati in termini di pulizia, precauzioni antistatiche e affidabilità della saldatura rispetto al PCB rigido. Inoltre, a causa della diffusione e dell’accettazione delle tecnologie di produzione senza piombo, l’assemblaggio di PCB flessibili deve affrontare alcune sfide tecniche.
f. Alto costo di assemblaggio
Rispetto all’assemblaggio di PCB rigidi, l’assemblaggio di PCB flessibili comporta un costo complessivo elevato, il che è particolarmente vero nella fase iniziale a causa dell’ampia gamma di applicazioni di attrezzature, del lungo periodo di produzione, del basso tasso di utilizzo delle apparecchiature, delle maggiori esigenze in termini di accessori e personale e dei requisiti più elevati per l’ambiente di produzione e la qualità del prodotto.
L’ambito di applicazione diventa sempre più ampio con lo sviluppo dei prodotti elettronici e il continuo miglioramento e ottimizzazione della tecnologia di assemblaggio dei PCB flessibili, mentre i costi di produzione e assemblaggio diminuiscono gradualmente, il che porterà i PCB flessibili a entrare ulteriormente in una gamma ancora più vasta di applicazioni.
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Risorse utili
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