ภายใต้แรงขับเคลื่อนของแนวโน้มการพัฒนาผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาให้มีขนาดเล็กลง แผงวงจรพิมพ์แบบเฟล็กซ์-ริจิด (flex-rigid PCB) ได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลาย อีกทั้งอุตสาหกรรม PCB ยังเผชิญกับการแข่งขันที่รุนแรงมากขึ้น ซึ่งทำให้เทคโนโลยีการผลิตแผงวงจรแบบเฟล็กซ์-ริจิดได้รับความสำคัญสูงสุด เนื่องจากกระบวนการผลิตแผงวงจรแบบเฟล็กซ์-ริจิดมีความซับซ้อน ผู้ผลิต PCB บางรายที่เชี่ยวชาญเฉพาะการผลิตแผงวงจรแข็ง (rigid PCB) เพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านการผลิตแผงวงจรยืดหยุ่นได้ แผงวงจร FR4 แบบกึ่งยืดหยุ่น (semi-flexible PCB) ที่จะแนะนำในบทความนี้ เป็นแผงวงจรประเภทหนึ่งที่มีคุณสมบัติด้านความยืดหยุ่น ความสามารถในการประกอบแบบสามมิติ (3D) และการโค้งงอได้
คุณสมบัติของแผ่นวงจรพิมพ์กึ่งยืดหยุ่น FR4
• แผ่นวงจรพิมพ์กึ่งยืดหยุ่น FR4 มีคุณสมบัติยืดหยุ่น สามารถประกอบแบบสามมิติได้ และสามารถเปลี่ยนรูปทรงให้สอดคล้องกับข้อจำกัดของพื้นที่ได้
• แผ่นวงจรพิมพ์กึ่งยืดหยุ่น FR4 สามารถโค้งงอได้โดยไม่ส่งผลต่อการส่งสัญญาณ
• จากการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง สามารถลดแรงงานหรือความผิดพลาดในสายการประกอบของโรงงาน และช่วยยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ได้
• ปริมาตรของผลิตภัณฑ์จะถูกย่อให้เล็กลง น้ำหนักจะลดลงอย่างมาก ฟังก์ชันการทำงานจะเพิ่มขึ้น และต้นทุนจะลดลง
• แผ่นวงจรพิมพ์กึ่งยืดหยุ่น FR4 มีขั้นตอนการผลิตที่เรียบง่าย และเข้ากันได้กับความสามารถในการผลิตปัจจุบันของผู้ผลิตแผ่นวงจรพิมพ์แข็ง
ขั้นตอนการผลิตแผงวงจรพิมพ์กึ่งยืดหยุ่น FR4
ใช้วัสดุ FR4 mid-Tg ที่มีสารเติมแต่งเป็นวัสดุฐานในการผลิตแผ่น PCB แบบแข็งกึ่งยืดหยุ่น 6 ชั้น ซึ่งผลิตโดยการกัดร่องด้วยวิธีการทางกล ความหนาที่เหลือควรถูกควบคุมให้อยู่ในช่วง 0.25 มม.±0.025 มม. นอกจากนี้ แผ่น FR4 แบบกึ่งยืดหยุ่นต้องสามารถโค้งงอได้ที่มุม 90° มากกว่า 10 ครั้งโดยไม่เกิดรอยร้าว
ขั้นตอนการผลิตแผงวงจรพิมพ์กึ่งยืดหยุ่น FR4 ประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้: การตัดวัสดุ การเคลือบฟิล์มแห้งการตรวจสอบด้วยกล้องอัตโนมัติ (AOI: automated optical inspection)การทำสีน้ำตาล, การเคลือบลามิเนต, การตรวจสอบด้วยเอกซเรย์, การเจาะรู, การชุบด้วยไฟฟ้า, การแปลงลายวงจร, การกัดลาย, การพิมพ์ซิลค์สกรีน, การอัดลายและล้างภาพ,ผิวสำเร็จการกัดควบคุมความลึก การทดสอบทางไฟฟ้า การควบคุมคุณภาพขั้นสุดท้าย (FQC) การบรรจุภัณฑ์
ปัญหาหลักและแนวทางแก้ไขระหว่างกระบวนการผลิตแผงวงจรพิมพ์กึ่งยืดหยุ่น FR4
ปัญหาหลักที่เกิดขึ้นกับแผ่นวงจรพิมพ์กึ่งยืดหยุ่นแบบ FR4 อยู่ที่การควบคุมความแม่นยำและค่าความเผื่อของการกัดควบคุมความลึก เนื่องจากโครงสร้างและคุณลักษณะของวัสดุ แผ่นวงจรแข็งจึงต้องมีความยืดหยุ่นเพียงพอเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมหลังการประกอบแบบสามมิติ โดยไม่เกิดการแตกร้าวของเรซินหรือการลอกของน้ำมันบัดกรี ซึ่งอาจถือเป็นความเสี่ยงด้านคุณภาพที่อาจเกิดขึ้นได้ ดังนั้น ในระหว่างกระบวนการกัดควบคุมความลึก จึงต้องพิจารณาความสม่ำเสมอของความหนาบอร์ด ความหนาของพรีเพรก ปริมาณเรซิน และค่าความเผื่อของการกัดอย่างรอบด้าน และต้องกำหนดช่วงความหนาที่เหลืออยู่ที่เหมาะสมให้ชัดเจน
• การทดสอบการกัดควบคุมความลึก A
การกัดความหนาที่เหลือจะดำเนินการผ่านวิธี Mapping และทำให้สำเร็จตามลำดับที่ความหนาที่เหลือ 0.25 มม., 0.275 มม. และ 0.3 มม. หลังจากนั้นแผ่นจะถูกทดสอบการดัดงอที่ 90° ความหนาที่เหลือ 0.275 มม. และ 0.3 มม. ไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้ จากการวิเคราะห์ไมโครเซกชัน สาเหตุหลักที่ทำให้แผ่นไม่สามารถโค้งงอได้คือความเสียหายของมัดเส้นใยแก้ว เมื่อความหนาที่เหลือถึง 0.283 มม. เส้นใยแก้วได้รับความเสียหาย ดังนั้นการกัดลึกจึงต้องดำเนินการโดยคำนึงถึงความหนาของแผ่น ความหนาของเส้นใยแก้ว และสภาพของไดอิเล็กทริก เนื่องจากความหนาระหว่างผิวหน้าของน้ำมันมาสก์บัดกรีกับทองแดงชั้น L2 อยู่ในช่วง 0.188 มม. ถึง 0.213 มม. ข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือจะไม่สามารถตอบสนองได้เมื่อความหนาที่เหลือมากกว่า 0.275 มม.
• การทดสอบการกัดควบคุมความลึก B
จากการทดสอบและการวิเคราะห์ไมโครเซกชันข้างต้น ความหนาของไดอิเล็กทริกของทองแดงระหว่างซอลเดอร์มาสก์และ L2 อยู่ในช่วง 0.188 มม. ถึง 0.213 มม. และการดัดงอที่ 90° ไม่สามารถทำได้เมื่อความหนาที่เหลือเกิน 0.283 มม. ดังนั้น การผลิตเชิงกลสามารถดำเนินการได้เมื่อควบคุมความหนาที่เหลือให้อยู่ภายในช่วงค่าความเผื่อ 0.245 มม.±0.213 มม. เนื่องจากแผงมีขนาดค่อนข้างใหญ่ (400 มม. x 450 มม.) จึงไม่สามารถเข้ากันได้อย่างสมบูรณ์กับเครื่องจักรเนื่องจากความหนาของบอร์ดและการโก่งตัวของบอร์ดในระหว่างการรักษาความหนาที่เหลือด้วยวิธี Mapping ซึ่งจะลดความสม่ำเสมอของความหนาที่เหลือโดยตรง
• การทดสอบการกัดควบคุมความลึก C
การย่อขนาดช่วยให้เห็นผลต่อการโก่งตัวของบอร์ดและความสม่ำเสมอของเครื่องจักรได้เร็วขึ้น แผงวงจรถูกสร้างต้นแบบก่อนและทำการกัดควบคุมความลึกตามขนาดที่กำหนด 6.3"x10.5" จากนั้นจะทำการวัดความสม่ำเสมอของเครื่องจักรด้วยการวัดแบบ Mapping point โดยมีระยะห่างแนวตั้งและแนวนอน 20 มม.
จากการผลิตแผ่น PCB แบบกึ่งยืดหยุ่น 6 ชั้นบนวัสดุ FR4 ได้มีการประยุกต์และพัฒนาวิธีการผลิตพิเศษเพื่อควบคุมความลึกทางกลและรักษาความหนาที่เหลืออยู่ ส่งผลให้ขั้นตอนการผลิตมีความง่ายขึ้น ขั้นตอนอื่น ๆ ยังคงเป็นไปตามพารามิเตอร์มาตรฐาน และความคลาดเคลื่อนของความหนาที่เหลือจากการควบคุมความลึกถูกควบคุมให้อยู่ในช่วง ±20μm
PCBCart สามารถผลิตแผงวงจรพิมพ์แบบกึ่งยืดหยุ่นได้
PCBCart มีประสบการณ์อันยาวนานในการผลิตแผงวงจรพิมพ์แบบกึ่งยืดหยุ่น หากคุณมีความต้องการที่คล้ายกัน โปรดอย่าลังเลที่จะติดต่อเราเพื่อพูดคุยเกี่ยวกับโปรเจกต์ของคุณ! เราจะจัดหาวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานได้จริงและคุ้มค่าให้โดยเร็วที่สุด
แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์
•ปรับปรุงความคล่องตัวในการประกอบและเพิ่มความเชื่อถือได้ด้วยแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นและแบบยืดหยุ่น-แข็ง
•บริการผลิตแผงวงจรพิมพ์ (PCB) แบบครบทุกฟังก์ชัน
•บริการประกอบแผงวงจรพิมพ์ขั้นสูง
•วิธีประเมินผู้ผลิตแผงวงจรพิมพ์ HDI สำหรับยานยนต์
