Pemasangan tegar-fleksibelsemakin banyak digunakan untuk papan burn-in, papan beban, dan perkakasan antara muka ATE di mana ketumpatan penyambung, peralihan paksi-Z, dan pematuhan mekanikal kepada geometri kepala ujian lebih memihak kepada sambungan fleksibel berbanding pendawaian diskret. Komprominya ialah satu struktur dengan dua kawasan yang berbeza dari segi bahan — FR-4 tegar (atau setara Tg tinggi) danpoliamida fleksibel— diikat bersama dan kemudian dikenakan kitaran terma berulang, selalunya dalam julat yang luas. Gabungan itu meletakkan ketakserasian CTE sebagai tumpuan utama dalam perbincangan kebolehpercayaan bagi kelas papan ini.
Mekanisme Fizikal: Mengapa Bahagian Lentur Gagal Terlebih Dahulu
Ketidakpadanan CTE dalam litar tegar-fleks bukanlah masalah satu nilai tunggal — ia bersifat berarah dan bergantung kepada kawasan.
CTE dalam satah berbeza mengikut kawasan.Laminat FR-4 tegar biasanya berada dalam julat CTE yang lebih rendah dan lebih terkawal pada arah X/Y disebabkan oleh penguat gentian kaca, manakala poliimid fleksibel tanpa penguat mempunyai CTE satah yang relatif lebih tinggi dan kurang terkawal.Lapisan kerajang tembaga dan pelekatduduk di antara.
Zon peralihan/lengkungan ialah pemusat tegasan.Semasa pembakaran awal (Burn-In) atau kitaran terma ATE (dari ambien ke setpoint tinggi, kadangkala dengan penurunan ke suhu sejuk bergantung pada profil ujian), bahagian tegar dan bahagian fleks berkembang dan mengecut pada kadar yang berbeza. Oleh kerana kedua-duanya bersambung secara mekanikal merentasi zon peralihan, pengembangan berbeza itu tidak menjadi purata — ia tertumpu sebagai tegasan ricih dan kupasan tepat di sempadan tegar-ke-fleks dan pada sebarang sambungan pateri atau ciri kuprum yang berhampirannya.
Pengumpulan berkitar, bukan kegagalan satu peristiwa.Satu kenaikan suhu tunggal jarang menyebabkan keretakan pada satu sambungan. Apa yang penting ialah bilangan kitaran yang dialami oleh pemasangan sepanjang tempoh kelayakan dan hayat perkhidmatannya — setiap kitaran menambah regangan plastik secara beransur-ansur pada sambungan pateri dan jejak kuprum di kawasan lenturan, mengikut tingkah laku keletihan kitaran rendah klasik (pengumpulan regangan jenis Coffin-Manson) sehinggalah retakan bermula dan merebak sehingga menyebabkan kegagalan elektrik.
Pekali pengembangan terma paksi-Z (melalui ketebalan) menambah lagi masalah dalam lubang berlapis tembus.Apabila via atau PTH berada berhampiran peralihan tegar-fleksibel, ketakselarasan pengembangan paksi-Z antara tong tembaga dan resin di sekelilingnya menambah vektor tegasan kedua di atas tegasan kawasan lenturan dalam satah.
Untuk perkakasan Burn-In dan ATE secara khusus, perkara ini lebih penting berbanding dalam aplikasi rigid-flex biasa kerana papan itu dikitar mengikut reka bentuk — selalunya selama berjam-jam bagi setiap kitaran, merentasi banyak papan, sepanjang hayat operasi sel ujian — dan bukannya hanya terdedah kepada perubahan suhu lapangan sekali-sekala.
Cabaran Pemasangan Rigid-Flex yang Khusus untuk Aplikasi Ini
Kawalan lengkungan kawasan fleksibel
Lentur tanpa sokongan, terutamanya dalam binaan yang nipis, mudah melengkung semasa reflow dan semasa pengendalian seterusnya. Dalam proses kami, pemasangan tegar-fleks yang sensitif terhadap lengkungan disokong sepanjang reflow menggunakan fiusyen batu sintetik, yang mengekalkan koplanariti bahagian tegar dan mengehadkan pergerakan fleks tanpa menyebabkan variasi jisim terma setempat seperti yang boleh berlaku dengan fiusyen logam. Ini amat berkaitan untukKomponen BGA dan jarak halusdipasang berhampiran sempadan tegar-fleks, di mana walaupun lencongan kecil diterjemahkan secara langsung kepada tekanan sambungan pateri yang didorong oleh koplanariti pada penghidupan kuasa pertama.
Peraturan zon lenturan yang perlu dielakkan
Sambungan pateri, via, dan ciri tembaga tidak seharusnya berada di dalam kawasan lenturan dinamik atau zon peralihan terdekatnya. Sebagai satureka-bentuk-untuk-pembuatangaris dasar:
Tiada pad pateri, kaki komponen, atau jejak SMT dalam jejari lenturan ditambah margin peralihan (ditakrifkan mengikut susunan lapisan dan berat kuprum, bukan nombor sejagat yang tetap).
Tembaga di kawasan lenturan fleksibel harus menggunakan geometri jejak yang bulat, berbentuk titisan air mata, atau bentuk lain yang mengurangkan tekanan dan bukannya sudut tajam atau peralihan lebar yang mendadak.
Tepi pengeras (apabila digunakan untuk merigidkan secara setempat zon penyambung atau komponen pada fleksi) hendaklah dicamfer dan dilekatkan dengan pelekat yang sendiri tidak menjadi punca tegasan baharu pada bahagian hujung penamatnya.
Peralihan berat kuprum pada sempadan tegar-fleksibel hendaklah beransur-ansur apabila susunan lapisan membenarkan, dan bukannya perubahan mendadak.
Ini ialah amalan reka bentuk rigid-flex piawai yang selaras dengan IPC-2223, bukan peraturan proprietari, tetapi inilah amalan yang paling kerap dilanggar dalam susun atur papan ATE/Burn-In lulus pertama yang diadaptasi daripada reka bentuk jenis rigid sahaja.
Pemilihan Aloi Pateri untuk Rintangan Keletihan Terma
Pemilihan aloi pada sambungan BGA dan padang halus dalam atau berhampiran zon yang terjejas oleh lenturan mempunyai kesan yang boleh diukur ke atas jangka hayat kitaran terma. Kajian pecutan kitaran terma yang diterbitkan yang membandingkan aloi bebas plumbum yang biasa digunakan merupakan titik rujukan yang berguna (data ujian akademik/industri yang diterbitkan, bukan angka dalaman):
SAC305(Sn-3.0Ag-0.5Cu):Kajian ATC perbandingan ke atas sambungan BGA mendapati bahawa aloi SAC305 lebih berkemungkinan menahan beban kitaran terma untuk tempoh yang lebih lama berbanding SAC105, yang mengumpul regangan rayapan pada kadar yang lebih cepat. SAC305 kekal sebagai pilihan garis dasar yang biasa apabila rintangan keletihan terma diutamakan berbanding kos atau kemudahan kerja semula.
SAC105 (Sn-1.0Ag-0.5Cu):Kumpulan hasil kerja yang diterbitkan yang sama menunjukkan bahawa SAC105 secara umumnya mempunyai jangka hayat keletihan terma dipercepat yang lebih rendah berbanding aloi bersilver tinggi di bawah kitaran, walaupun ia boleh menawarkan kelebihan dalam rintangan kejutan/jatuhan mekanikal — satu pertukaran yang lebih penting untuk produk mudah alih berbanding perkakasan ATE pegun. Para penyelidik yang mengkaji SAC105 secara umumnya tidak menolaknya untuk semua aplikasi, dengan menyatakan bahawa ia mungkin masih memenuhi keperluan kebolehpercayaan di lapangan dalam kes penggunaan yang kurang agresif dari segi terma.
Sistem hibrid SnBi dan SAC-SnBi:Kajian perbandingan yang diterbitkan mengenai pemasangan BGA Sn-Bi, hibrid Sn-Bi/SAC dan SAC telah mendapati bahawa pemasangan SnBi eutektik homogen boleh menunjukkan kebolehpercayaan kitaran terma terbaik dalam kalangan sistem aloi yang diuji, manakala sambungan SAC-SnBi bercampur/hibrid (bebola SAC yang direfluks dengan pes SnBi) menunjukkan jangka hayat keletihan yang lebih pendek secara perbandingan dalam kajian yang sama — satu perbezaan penting, kerana "menggunakan SnBi" dan "menggunakan sambungan hibrid SAC/SnBi" tidak setara dari sudut keletihan.
Intip praktikal untuk papan Burn-In/ATE: pemilihan aloi pada sambungan bersebelahan lenturan harus disesuaikan dengan profil terma sebenar dan bilangan kitaran yang akan dialami papan tersebut dalam penggunaan, bukannya dipilih secara lalai daripada aresepi proses SMT tujuan umum.
Pemeriksaan Gelung Tertutup: Menangani Titik Buta Rigid-Flex
Geometri tegar-fleksibel menimbulkan cabaran pemeriksaan yang tidak wujud pada papan tegar rata — ketakselanjaran ketinggian pada bahagian peralihan tegar-fleksibel, potensi kecondongan kawasan fleksibel pada pentas pemeriksaan, dan pembayangan pada tepi pengukuh.
3D SPIdigunakan sebelum reflow untuk mengesahkan isipadu pes dan pendaftarannya pada sambungan berhampiran peralihan tegar-fleksibel, di mana pelepasan pes boleh menjadi tidak konsisten disebabkan oleh variasi jurang setempat antara stensil dan papan pada bahagian penurunan.
AOI 3D, jalankan gelung tertutup terhadap data SPI, menyemak kedudukan komponen selepas penempatan dan selepas refluks, koplanariti, dan geometri fillet pateri, dengan memberi perhatian khusus kepada komponen bersebelahan zon bengkok di mana kecacatan yang didorong oleh herotan tertumpu.
Sinar-X luar taliandengan keupayaan sudut serongmengatasi kawasan yang sinar-X 2D pandang atas tidak dapat jelaskan dengan baik — kekosongan BGA dan QFN di bawah badan pakej yang terletak berhampiran langkah rigid-flex, di mana geometri sebaliknya boleh mengaburkan corak kekosongan dalam pandangan atas tegak lurus.
MES Pintardengan kebolehkesanan UID dan penandaan lasermengaitkan setiap keputusan pemeriksaan papan, termasuk rekod kekosongan X-ray bagi pakej BGA/QFN, kepada identiti papan yang unik — berkaitan untuk pelanggan ATE/Burn-In yang perlu menghubungkan sejarah fabrikasi dan pemeriksaan papan tertentu dengan kegagalan di lapangan atau kelayakan pada masa akan datang.
JESD22-A104 dan Penentuan Kegagalan
JESD22-A104 ialah piawaian JEDEC yang paling kerap dirujuk untuk kelayakan kitaran suhu bagi pemasangan semikonduktor dan peringkat papan, yang mentakrifkan profil kitaran (suhu ekstrem, kadar kenaikan, masa tinggal) dan menyediakan rangka kerja di bawah mana data kitar-ke-kegagalan dijana dan dilaporkan. Untuk papan Bakar Masuk/ATE jenis fleks-kaku, pemantauan kesinambungan elektrik semasa kitaran (dan bukannya hanya pemeriksaan pada akhir ujian) ialah kaedah yang lebih sensitif untuk mengesan litar terbuka berselang-seli pada sambungan di kawasan lenturan sebelum ia menjadi kegagalan kekal — ambang kenaikan rintangan, bukan hanya keadaan litar terbuka sepenuhnya, ialah kriteria kegagalan yang lebih konservatif, selaras dengan cara sebahagian besar data perbandingan SAC/SnBi yang diterbitkan seperti yang disebut di atas mentakrifkan “kegagalan” pada asasnya.
Lima Peraturan DFM untuk Papan ATE/Burn-In Rigid-Flex
Pastikan semua sambungan pateri, via, dan tapak komponen berada di luar jejari lenturan ditambah margin peralihan yang ditakrifkan untuk susunan lapisan khusus.
Tentukan geometri kuprum zon bengkok dengan ciri lega-tekanan (berbucu bulat/berbentuk titisan air mata), dan elakkan perubahan mendadak pada lebar jejak atau berat kuprum di sempadan tegar-fleks.
Padankan pemilihan aloi pateri pada sambungan berhampiran selekoh dengan profil kitaran haba sebenar dan jangkaan bilangan kitaran, bukannya menggunakan aloi serba guna lalai.
Sokong kawasan fleksibel melalui aliran semula dengan pemasangan yang direka untuk kawalan kopelanaran, dan sahkan kerataan selepas aliran semula sebelum meneruskan ke pemeriksaan.
Bina liputan pemeriksaan — SPI 3D, AOI 3D gelung tertutup, dan X-ray sudut serong — di sekeliling titik buta geometri khusus yang terhasil daripada langkah rigid-flex, bukan sekadar rutin pemeriksaan papan rata standard.
Jika anda sedang memulakan papan tegar-fleks untuk aplikasi Burn-In atau ATE dan mahukan semakan kedua terhadap susun atur zon lentur, pemilihan aloi atau liputan pemeriksaan sebelum ia dihantar untuk fabrikasi,Pasukan kejuruteraan PCBCartboleh menyemak susunan lapisan dan fail DFM anda sebagai sebahagian daripada sebut harga projek.
Sumber berguna
•Permudah Pemasangan dan Tingkatkan Kebolehpercayaan dengan PCB Fleksibel dan Fleksibel-Kaku
•Aplikasi Papan Litar Bercetak Fleksibel dan Fleks-Rigid
•PCB Rigid-Flex Kebolehpercayaan Tinggi untuk Instrumentasi Sains Hayat Perubatan
•Pemeriksaan AOI vs. X-Ray: Yang Manakah Sesuai untuk Pemasangan PCB Anda?
