Altium Flex Layer Stack FPC แผ่น PCB แบบยืดหยุ่น FR4 ENIG แผ่นวงจรสําหรับเครื่องเล่น PlayStation

Altium Flex Layer Stack FPC บอร์ด PCB ที่ยืดหยุ่น FR4 ENIG แผงวงจรสำหรับอุปกรณ์เล่นเกม PlayStation

พารามิเตอร์ PCB:

ยี่ห้อ: Oneseine

จำนวนชั้น: หนึ่งชั้น

วัสดุ: โพลีไมด์

ความหนาของแผ่น: 0.13 มม

รูรับแสงขั้นต่ำ: 0.2

ความกว้างบรรทัดขั้นต่ำ/ระยะห่างระหว่างบรรทัด: 0.1 มม

ความหนาของทองแดง: 1OZ

เทคโนโลยีพื้นผิว: ENIG

ความต้านทานการบัดกรี: สีเหลือง

แนวคิด PCB ที่ยืดหยุ่น:

แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นหรือที่เรียกว่า "บอร์ดอ่อน FPC" ทำจากวงจรพิมพ์ที่เป็นฉนวนที่มีความยืดหยุ่น โดยมีข้อได้เปรียบมากมายที่แผงวงจรพิมพ์แบบแข็งไม่มี

ตัวอย่างเช่น สามารถโค้งงอ ม้วน พับได้อย่างอิสระ สามารถจัดเรียงตามความต้องการของการจัดพื้นที่ใดๆ และในพื้นที่สามมิติใดๆ ที่จะเคลื่อนย้ายและยืด เพื่อให้บรรลุการรวมส่วนประกอบและสายไฟ การเชื่อมต่อ การใช้ FPC สามารถลดปริมาณของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมาก และเหมาะสำหรับความต้องการที่มีความหนาแน่นสูง ขนาดเล็ก และเชื่อถือได้สูง ดังนั้น FPC ในการบินและอวกาศ การทหาร การสื่อสารเคลื่อนที่ คอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊ก อุปกรณ์ต่อพ่วงคอมพิวเตอร์ PDA กล้องดิจิตอล และสาขาหรือผลิตภัณฑ์อื่นๆ จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นหรือที่เรียกว่าวงจรเฟล็กซ์เป็นเทคโนโลยีสำหรับการประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์โดยการติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บนพื้นผิวพลาสติกที่ยืดหยุ่น เช่น โพลีอิไมด์ PEEK หรือฟิล์มโพลีเอสเตอร์นำไฟฟ้าโปร่งใส นอกจากนี้ วงจรดิ้นสามารถสกรีนวงจรเงินบนโพลีเอสเตอร์ได้ ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบยืดหยุ่นอาจผลิตขึ้นโดยใช้ส่วนประกอบที่เหมือนกันซึ่งใช้สำหรับแผงวงจรพิมพ์แบบแข็ง ซึ่งช่วยให้บอร์ดเป็นไปตามรูปร่างที่ต้องการ หรืองอได้ในระหว่างการใช้งาน อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่น แนะนำให้ใช้เทคนิคการแกะสลักต่างๆ เพื่อลดขนาดซับสเตรตซิลิกอนแบบดั้งเดิมให้เหลือไม่กี่สิบไมโครเมตรเพื่อให้ได้ความยืดหยุ่นที่เหมาะสม (รัศมีการโค้งงอ ~ 5 มม.)

ข้อดีของ FPC

มีศักยภาพในการเปลี่ยนบอร์ดและ/หรือตัวเชื่อมต่อแบบแข็งหลายตัว

วงจรด้านเดียวเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแบบไดนามิกหรือแบบยืดหยุ่นสูง

FPC แบบเรียงซ้อนในการกำหนดค่าต่างๆ

ข้อเสียของ FPC

ต้นทุนเพิ่มขึ้นจาก PCB แบบแข็ง

เพิ่มความเสี่ยงต่อความเสียหายระหว่างการใช้งานหรือการใช้งาน

กระบวนการประกอบที่ยากขึ้น

การซ่อมแซมและการทำงานซ้ำเป็นเรื่องยากหรือเป็นไปไม่ได้

โดยทั่วไปการใช้แผงที่แย่ลงส่งผลให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น

การผลิตเอฟพีซี

วงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (FPC) ผลิตขึ้นด้วยเทคโนโลยีการพิมพ์หินด้วยแสง อีกทางเลือกหนึ่งในการสร้างวงจรฟอยล์แบบยืดหยุ่นหรือสายเคเบิลแบบแบนแบบยืดหยุ่น (FFC) คือการเคลือบแถบทองแดงที่บางมาก (0.07 มม.) ไว้ระหว่าง PET สองชั้น ชั้น PET เหล่านี้โดยทั่วไปมีความหนา 0.05 มม. จะถูกเคลือบด้วยกาวซึ่งเป็นเทอร์โมเซตติง และจะถูกกระตุ้นในระหว่างกระบวนการเคลือบ FPC และ FFC มีข้อดีหลายประการในการใช้งานหลายอย่าง:

บรรจุภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบอย่างแน่นหนา ซึ่งจำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อไฟฟ้าใน 3 แกน เช่น กล้อง (การใช้งานแบบคงที่)

การเชื่อมต่อไฟฟ้าที่จำเป็นต้องงอชุดประกอบในระหว่างการใช้งานปกติ เช่น โทรศัพท์มือถือแบบพับได้ (การใช้งานแบบไดนามิก)

การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบย่อยเพื่อทดแทนชุดสายไฟซึ่งหนักกว่าและเทอะทะกว่า เช่น ในรถยนต์ จรวด และดาวเทียม

การเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่ความหนาของบอร์ดหรือข้อจำกัดของพื้นที่เป็นปัจจัยขับเคลื่อน

Polyimide เป็นวัสดุซับสเตรตที่มีความยืดหยุ่นที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการสร้างต้นแบบและการผลิตวงจรเฟล็กซ์ และมีข้อดีที่สำคัญหลายประการ:

หนึ่ง

1. ความยืดหยุ่นและความทนทานที่เหนือกว่า:

- Polyimide มีความยืดหยุ่นดีเยี่ยม ทำให้ทนทานต่อการดัดงอซ้ำๆ โดยไม่แตกหรือแตกหัก

- มีความต้านทานต่อความล้าสูง ทำให้วงจรเฟล็กซ์ที่ใช้โพลีอิไมด์เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการงอแบบไดนามิก

2. เสถียรภาพทางความร้อน:

- โพลีอิไมด์มีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg) สูงและสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูง โดยทั่วไปจะสูงถึง 260°C

- ความเสถียรทางความร้อนนี้ทำให้พอลิอิไมด์เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมหรือกระบวนการที่มีอุณหภูมิสูง เช่น การบัดกรี

3. คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม:

- Polyimide มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและปัจจัยการกระจายต่ำ ซึ่งช่วยรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณและลดสัญญาณรบกวนในการใช้งานความถี่สูง

- นอกจากนี้ยังมีความต้านทานฉนวนสูงและความเป็นฉนวนสูง ทำให้สามารถใช้ระยะพิทช์ละเอียดและวงจรความหนาแน่นสูงได้

4. ความต้านทานต่อสารเคมีและสิ่งแวดล้อม:

- โพลิอิไมด์มีความทนทานสูงต่อสารเคมี ตัวทำละลาย และปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหลายชนิด เช่น ความชื้นและรังสียูวี

- ความต้านทานนี้ทำให้วงจรเฟล็กซ์ที่ใช้โพลีอิไมด์เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงหรือในบริเวณที่อาจสัมผัสกับสารเคมีต่างๆ

5. ความเสถียรของมิติ:

- Polyimide มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อน (CTE) ต่ำ ซึ่งช่วยรักษาความเสถียรของขนาดและลดการบิดเบือนระหว่างการผลิตและการประกอบ

- คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในการบรรลุวงจรที่มีความแม่นยำสูงและมีความหนาแน่นสูง

6. ความพร้อมใช้งานและการปรับแต่ง:

- วัสดุวงจรเฟล็กซ์ที่ใช้โพลีอิไมด์มีจำหน่ายอย่างกว้างขวางจากซัพพลายเออร์หลายราย ทำให้สามารถเข้าถึงได้สำหรับการสร้างต้นแบบและการผลิต

- วัสดุเหล่านี้ยังสามารถปรับแต่งได้ในแง่ของความหนา น้ำหนักฟอยล์ทองแดง และข้อกำหนดอื่นๆ เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบเฉพาะ

การรวมกันของคุณสมบัติทางกล ความร้อน ไฟฟ้า และสิ่งแวดล้อมที่เหนือกว่า ทำให้โพลิอิไมด์เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการสร้างต้นแบบและการผลิตวงจรเฟล็กซ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือ ความยืดหยุ่น และประสิทธิภาพสูง

ต่อไปนี้เป็นคำสำคัญบางส่วนที่เกี่ยวข้องกับแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (Flex PCBs):

1. ความยืดหยุ่น/ความโค้งงอได้

- รัศมีการโค้งงอ

- ความเมื่อยล้าจากการดัดงอ

- พับ/ม้วน

2. วัสดุพื้นผิว

- โพลิอิไมด์ (PI)

- โพลีเอสเตอร์ (PET)

- โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET)

- โพลีเมอร์ผลึกเหลว (LCP)

3. คุณสมบัติทางไฟฟ้า

- ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก

- ปัจจัยการกระจาย

- ความต้านทาน

- ความสมบูรณ์ของสัญญาณ

- ครอสทอล์ค

4. ลักษณะทางความร้อน

- อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg)

- ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE)

- ทนความร้อน

5. กระบวนการผลิต

- การพิมพ์หินด้วยแสง

- การแกะสลัก

- การชุบ

- การตัดด้วยเลเซอร์

- โครงสร้างหลายชั้น

6. ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

- ข้อกำหนดการติดตาม/พื้นที่

- ผ่านทางตำแหน่ง

- บรรเทาความเครียด

- บูรณาการแบบแข็ง-ดิ้น

7. การใช้งาน

- อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้

- อุปกรณ์การแพทย์

- การบินและอวกาศและการป้องกัน

- อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์

- เครื่องใช้ไฟฟ้า

8. มาตรฐานและข้อมูลจำเพาะ

- IPC-2223 (คู่มือการออกแบบวงจรแบบยืดหยุ่น)

- IPC-6013 (ข้อกำหนดคุณสมบัติและประสิทธิภาพสำหรับบอร์ดพิมพ์แบบยืดหยุ่น)

9. การทดสอบและความน่าเชื่อถือ

- การทดสอบแรงดัดงอ

- การทดสอบด้านสิ่งแวดล้อม

- การคาดการณ์ตลอดชีวิต

- โหมดความล้มเหลว

10. การผลิตและห่วงโซ่อุปทาน

- การสร้างต้นแบบ

- ปริมาณการผลิต

- ซัพพลายเออร์วัสดุ

- รับจ้างผลิต

คำสำคัญเหล่านี้ครอบคลุมประเด็นสำคัญของ PCB แบบยืดหยุ่น รวมถึงวัสดุ การออกแบบ การผลิต การใช้งาน และมาตรฐานอุตสาหกรรม ความคุ้นเคยกับข้อกำหนดเหล่านี้สามารถช่วยให้คุณสำรวจระบบนิเวศ Flex PCB ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ต่อไปนี้เป็นภาพรวมของกระบวนการผลิต PCB แบบยืดหยุ่นและความท้าทายหลักบางส่วนที่เกี่ยวข้อง:

1. การออกแบบและการเตรียมการ:

- ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ PCB แบบยืดหยุ่น เช่น ข้อกำหนดในการติดตาม/พื้นที่ ผ่านการจัดวาง และการรวมแบบแข็งและยืดหยุ่น

- การสร้างไฟล์การออกแบบโดยละเอียด รวมถึงข้อมูล Gerber รายการวัสดุ และแบบร่างการประกอบ

- การเลือกวัสดุพื้นผิวที่มีความยืดหยุ่นที่เหมาะสม (เช่น โพลิอิไมด์ โพลีเอสเตอร์) ตามความต้องการในการใช้งาน

2. การพิมพ์หินด้วยแสงและการแกะสลัก:

- การใช้สารไวแสงบนพื้นผิวที่ยืดหยุ่น

- การเปิดรับแสงและการพัฒนาของโฟโตรีซิสต์เพื่อสร้างรูปแบบวงจรที่ต้องการ

- การแกะสลักด้วยทองแดงเพื่อขจัดทองแดงที่ไม่ต้องการและสร้างร่องรอยของวงจร

- ความท้าทาย: การรักษาความแม่นยำของมิติและหลีกเลี่ยงการตัดราคาระหว่างการแกะสลัก

3. การชุบและการตกแต่ง:

- การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าเพื่อเพิ่มความหนาและปรับปรุงการนำไฟฟ้า

- การใช้การตกแต่งพื้นผิว เช่น ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) หรือ HASL (Hot Air Solder Leveling)

- ความท้าทาย: การดูแลให้มีการชุบสม่ำเสมอและหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องหรือการเปลี่ยนสี

4. โครงสร้างหลายชั้น (ถ้ามี):

- การเคลือบชั้นยืดหยุ่นหลายชั้นด้วยวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและอิเล็กทริก

- การเจาะและการชุบจุดแวะเพื่อสร้างการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างชั้น

- ความท้าทาย: การควบคุมการลงทะเบียนและการจัดตำแหน่งระหว่างชั้น การจัดการฉนวนแบบชั้นต่อชั้น

5. การตัดและการสร้าง:

- การตัดและการปรับรูปร่างของ Flex PCB อย่างแม่นยำโดยใช้เทคนิค เช่น การตัดด้วยเลเซอร์หรือการตัดด้วยไดคัท

- ความท้าทาย: การรักษาความแม่นยำของมิติ หลีกเลี่ยงการเสียรูปของวัสดุ และรับประกันการตัดที่สะอาด

6. การประกอบและการทดสอบ:

- การวางชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บน PCB แบบยืดหยุ่นโดยใช้เทคนิค เช่น การยึดบนพื้นผิวหรือการประกอบแบบรวม

- การทดสอบทางไฟฟ้าเพื่อให้แน่ใจว่าวงจรมีความสมบูรณ์และสอดคล้องกับข้อกำหนดการออกแบบ

- ความท้าทาย: การจัดการความยืดหยุ่นของซับสเตรตในระหว่างการประกอบ การรักษาความน่าเชื่อถือของข้อต่อบัดกรี และทำการทดสอบที่แม่นยำ

7. มาตรการบรรจุภัณฑ์และการป้องกัน:

- การใช้สารเคลือบป้องกัน การห่อหุ้ม หรือสารทำให้แข็งเพื่อเพิ่มความทนทานและความน่าเชื่อถือของ Flex PCB

- ความท้าทาย: การรับรองความเข้ากันได้ระหว่างมาตรการป้องกันและวัสดุ PCB แบบยืดหยุ่น รักษาความยืดหยุ่น และหลีกเลี่ยงการหลุดล่อน

ความท้าทายที่สำคัญในการผลิต PCB แบบยืดหยุ่น:

- รักษาความแม่นยำของมิติและหลีกเลี่ยงการบิดเบือนในระหว่างกระบวนการผลิต

- รับประกันการเชื่อมต่อไฟฟ้าที่เชื่อถือได้และลดปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณ

- จัดการกับข้อกังวลเรื่องการยึดเกาะและการแยกชั้นระหว่างชั้นและส่วนประกอบ

- การจัดการความยืดหยุ่นและความเปราะบางของซับสเตรตในระหว่างขั้นตอนการผลิตต่างๆ

- เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิตเพื่อให้ได้ผลผลิตสูงและมีคุณภาพสม่ำเสมอ

การเอาชนะความท้าทายเหล่านี้ต้องใช้อุปกรณ์ กระบวนการ และความเชี่ยวชาญพิเศษในการออกแบบและการผลิต PCB แบบยืดหยุ่น ความร่วมมือกับผู้ผลิตวงจรเฟล็กซ์ที่มีประสบการณ์สามารถช่วยจัดการกับความซับซ้อนเหล่านี้ และรับประกันความสำเร็จในการผลิต PCB เฟล็กซ์ประสิทธิภาพสูงที่เชื่อถือได้