นับตั้งแต่มีการใช้งานครั้งแรกในอุปกรณ์ทางทหารที่มีความน่าเชื่อถือสูงในช่วงทศวรรษ 1980แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น-แข็งถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านเทคโนโลยีชั้นสูง จนถึงปัจจุบัน แผงวงจรแบบยืดหยุ่น-แข็งได้กลายเป็นหนึ่งในหัวข้อวิจัยที่ได้รับความสนใจในอุตสาหกรรม PCB โดยการผสานหน้าที่การรองรับที่ได้จากแผงวงจรแข็งเข้ากับคุณสมบัติความหนาแน่นสูงและความยืดหยุ่นที่ได้จากแผงวงจรยืดหยุ่น แผงวงจรแบบยืดหยุ่น-แข็งจึงสามารถรองรับการประกอบแบบสามมิติภายใต้เงื่อนไขการประกอบที่แตกต่างกันได้ ตอบสนองความต้องการด้านความเบา ความบาง และขนาดเล็กของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้น แผงวงจรแบบยืดหยุ่น-แข็งจึงมีขอบเขตการใช้งานที่กว้างขวาง
แผงวงจรแบบยืดหยุ่น-แข็งส่วนใหญ่มักมีถูกฝังและมืดบอด ผ่านเมื่อเลือกประเภทของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) คุณมีโอกาสมากมายในการเลือกใช้บอร์ดแบบเฟล็กซ์-ริจิดที่มีวิอาฝังตัว/วิอาตาบอด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ก่อนการขอใบเสนอราคา
ข้อดีและประโยชน์ของแผงวงจรแบบยืดหยุ่น-แข็ง
ปัจจุบัน แผงวงจรพิมพ์แบบเฟล็กซ์-ริจิดถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์พกพา การแพทย์ และการทหาร ในบรรดาแผงวงจรพิมพ์ทุกประเภท แผงวงจรพิมพ์แบบเฟล็กซ์-ริจิดมีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมการใช้งานที่รุนแรงได้ดีที่สุด ซึ่งทำให้ขอบเขตการใช้งานของมันกว้างขึ้น ด้วยคุณสมบัติที่ยืดหยุ่น ทำให้สามารถลดขนาดพื้นที่และน้ำหนักของระบบให้เหลือน้อยที่สุดได้ด้วยการประยุกต์ใช้โครงสร้างแบบสามมิติ
ในด้านการออกแบบบอร์ดเฟล็กซ์-ริจิด แนวโน้มหลักคือมีความต้องการใช้วิอาบอด/วิอาฝัง (blind/buried via) และการเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง (High Density Interconnect: HDI) บนบอร์ดเฟล็กซ์-ริจิด เนื่องจากมีประเภทของแผงวงจรพิมพ์เฟล็กซ์-ริจิด (flex-rigid PCB) จำนวนมาก เนื้อหาต่อไปนี้จะนำเสนอโดยใช้บอร์ดเฟล็กซ์-ริจิดแบบ 6 ชั้นที่ไม่สมมาตรเป็นตัวอย่าง
การเตรียมวัสดุที่บอบบาง
ชั้นแรกของบอร์ดเฟล็กซ์-ริจิดแบบไม่สมมาตร 6 ชั้นเป็นบอร์ดเฟล็กซ์ ในขณะที่อีกห้าชั้นที่เหลือเป็นบอร์ดแข็ง ความกว้างและระยะห่างของลายวงจรคือ 0.1 มม. และมีบลายด์/เบอรีด์เวียจำนวนมากในบริเวณบอร์ดแข็งและบริเวณเฟล็กซ์-ริจิด วัสดุพื้นฐานแสดงไว้ในตารางที่ 1:
|
เลเยอร์ 3 และ 4
|
ฟอยล์ทองแดงชั้นที่ 2, 5 และ 6
|
เลเยอร์ 1 (ยืดหยุ่น)
|
| ชั้นในทองแดงสองด้าน FR-4 |
ฟอยล์ทองแดง (ด้านเดียวผ่านการทำสีน้ำตาล) |
แผ่นเคลือบทองแดงด้านเดียว PI สำหรับทำปฏิทิน |
เนื่องจากแผ่นวงจรแบบยืดหยุ่น-แข็งเกิดการลอกชั้นได้ง่าย จึงควรเลือกใช้กาวอะคริลิกเป็นพรีเพรกของส่วนเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่น-แข็งเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความหนืด สำหรับชั้นแข็งจะไม่เลือกใช้พรีเพรกแบบไร้การไหล ตารางที่ 2 แสดงคุณลักษณะของพรีเพรกแบบไร้การไหล
|
รายการทดสอบ
|
หน่วย
|
เงื่อนไขการปฏิบัติงาน
|
ดัชนีประสิทธิภาพ
|
|
ค่ามาตรฐาน
|
มูลค่าการคุ้มครอง
|
| ปริมาณการไหลของเรซิน |
%
มม |
TPC TM650 2.3.17.2 |
<3.0
<1.0 |
<3.0
<2.0 |
| อุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านแก้ว |
°C |
DSC
TMA |
160
๑๔๐ |
>160
>155 |
แกน X ของ CTE
แกน Y ของ CTE
แกน Z ของ CTE |
10-6/°C |
แอมเบียนต์ถึง Tg |
15
13
60 |
<20
<15
<80 |
| การขยายแกน z |
% |
5°C-260°C |
4.5 |
<4.0 |
| ความไวไฟ |
|
UL94
(C-96/20/65)+(C-96/40/90) |
V-0
0.010-0.015 |
V-0
<0.025 |
| การลอยบัดกรี (260°C) |
s |
A |
>180 |
>120 |
| ความแข็งแรงในการลอก |
กก./ซม. |
A |
1.4-1.6 |
>1.43 |
| กำลังดัด |
กก/มม2
|
A |
40-50 |
<32.7 |
| การดูดซึมน้ำ |
% |
A |
0.01-0.14 |
<0.20 |
เทคนิควิอาฝัง/ฝังลึก
• วิธีการลามิเนต
มีวิธีการเคลือบสองประเภท ได้แก่ การเคลือบแบบขั้นตอนเดียวและการเคลือบแบบทีละขั้นตอน การเคลือบแบบขั้นตอนเดียวหมายถึงกระบวนการเคลือบทุกชั้นด้านในในครั้งเดียว สั้นระยะเวลาในการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB)และต้นทุนต่ำเป็นข้อได้เปรียบของวิธีนี้ อย่างไรก็ตาม การจัดวางตำแหน่งของแผ่นปิดในกระบวนการลามิเนตทำได้ยาก และข้อบกพร่องของการลามิเนต การแยกชั้น และการเสียรูปของชั้นใน ไม่สามารถตรวจพบได้จนกว่าจะถึงขั้นตอนการกัดลาย PCB ในทางตรงกันข้าม การลามิเนตแบบทีละขั้นหมายถึงการลามิเนตของชั้นเฟล็กซ์และชั้นแข็งแยกจากกัน ซึ่งช่วยลดความยากในการจัดตำแหน่งของชั้นปิดและการเยื้องของลายวงจรในชั้นใน และสามารถตรวจพบข้อบกพร่องของการลามิเนตได้ทันท่วงที ทำให้สามารถใช้ประโยชน์จากคุณลักษณะของวัสดุบอร์ดแข็งและบอร์ดเฟล็กซ์ได้อย่างเต็มที่ อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับการลามิเนตแบบขั้นตอนเดียว การลามิเนตแบบทีละขั้นต้องการขั้นตอนการปฏิบัติงานมากกว่า ใช้เวลามากกว่า และต้องใช้วัสดุสิ้นเปลืองเพิ่มเติม ส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้น
• วัสดุ
สำหรับบอร์ดเฟล็กซ์–ริจิดที่มีบลายด์/เบอรีด์เวีย แนะนำให้ใช้การกดลามิเนตแบบทีละขั้นตอนเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของบลายด์เวียและความแม่นยำในการจัดแนวที่สูง โดยจะทำการลามิเนตชั้นในก่อน จากนั้นจึงลามิเนตชั้นใน–ชั้นนอก โดยใช้ยางซิลิโคนเป็นวัสดุลามิเนต และใช้ฟิล์มถอดแบบ PET เป็นตัวทำความสะอาดแม่พิมพ์ในกระบวนการลามิเนตทั้งสองขั้นตอน
• เทคนิคการเจาะ
การเจาะด้วยเครื่อง NC และการเจาะด้วยเลเซอร์จำเป็นต้องทำอย่างละสองครั้งสำหรับบอร์ดเฟล็กซ์-ริจิดแบบ 6 ชั้นที่ไม่สมมาตรชนิดนี้ และมีการใช้การเจาะด้วยรังสี UV สำหรับการเจาะรูบอดไวอา เนื่องจากการเจาะด้วยรังสี UV เป็นเทคโนโลยีขั้นสูงที่มีขั้นตอนการปฏิบัติการค่อนข้างซับซ้อน โรงงานผลิตแผ่น PCB จึงมักคิดค่าบริการเพิ่มเติมในอัตราที่เหมาะสม
• การทำความสะอาดด้วยพลาสมา
การทำความสะอาดด้วยพลาสมาใช้เพื่อกำจัดสิ่งสกปรกบนผนังเวียของบอร์ดเฟล็กซ์-ริจิด การทำความสะอาดด้วยพลาสมาตามกระบวนการที่พลาสมาซึ่งมีสภาวะว่องไวสูงจะทำให้เกิดปฏิกิริยาก๊าซ-ของแข็งร่วมกับกรดอะคริลิก โพลีอิไมด์ อีพ็อกซี และเส้นใยแก้ว จากนั้นก๊าซที่เกิดขึ้นและพลาสมาที่ไม่เกิดปฏิกิริยาจะถูกกำจัดออกด้วยปั๊มลม นี่เป็นปฏิกิริยาทางกายภาพ-เคมีที่ซับซ้อน โดยสรุป มีบางสิ่งที่คุณควรทราบเกี่ยวกับเวียฝัง/เวียบอดในแผ่นวงจร HDI แบบเฟล็กซ์-ริจิดก่อนการขอใบเสนอราคา เพราะทุกสิ่งเหล่านี้เชื่อมโยงกับต้นทุน ระยะเวลาในการผลิต และประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ของคุณอย่างใกล้ชิด
