Tecnología de PCB - ¿¿ cuáles son los impulsores de costos de los PCB flexibles?

La optimización de costos es uno de los principales objetivos del diseño de pcb. Para lograr este objetivo, cada diseñador debe comprender los principales impulsores de costos de la placa de circuito. Los principales factores impulsores de costos de los PCB flexibles incluyen el material de la placa, el número de capas, la utilización efectiva del panel, el tipo de costillas y la limpieza de la superficie.

¿¿ Qué impulsa el costo de los PCB flexibles?

El coste total de la placa depende principalmente del tipo de placa (rígida o flexible), del material utilizado, del número de capas en la pila y de la combinación de estructuras HDI o elic (interconexión por capa). Los siguientes son algunos de los parámetros que afectan el precio general de la placa flexible:

Material de placa de circuito

El material de PCB utilizado para la fabricación es uno de los principales impulsores de costos de las placas flexibles. La placa rígida estándar se lamina con un sustrato FR - 4. El sustrato de poliimida es el material más utilizado para fabricar núcleos y recubrimientos flexibles. En comparación con los laminados fr4 estándar, los sustratos flexibles tienen mejores propiedades térmicas y eléctricas. El espesor del material flexible es uniforme en todo el sustrato. Estos sustratos también proporcionan valores DK mejorados entre 3.2 y 3.4. La falta de refuerzos de vidrio tejido reduce la variación del dk. en general, el espesor de la capa flexible oscila entre 1 y 5 milímetros. Los laminados flexibles pueden costar entre dos y tres veces más que los materiales rígidos estándar.

Núcleo flexible sin adhesivo y basado en adhesivo

El núcleo flexible basado en el adhesivo utiliza una capa adhesiva flexible para conectar cada capa de cobre al núcleo de poliimida bajo calor y presión. Los adhesivos suelen basarse en resina epoxi o acrílica, con un grosor que oscila entre 00005 "y 0001". estos materiales son más baratos que los sin adhesivos.

El cobre se une directamente al núcleo de poliimida, eliminando la necesidad de usar adhesivos en núcleos flexibles sin adhesivos. Aunque los materiales sin adhesivo son caros, tienen muchas ventajas, como la reducción del espesor de la desviación (debido a la ausencia de una capa adhesiva), el aumento de la temperatura nominal y una excelente fiabilidad del agujero de chapado.

Factores que afectan la selección de materiales flexibles de PCB

Fiabilidad térmica: siempre elija materiales que cumplan con las expectativas de temperatura de aplicación. Si la placa de circuito tiene la intención de funcionar en un ambiente de alta temperatura, el material debe ser capaz de soportar el calor de alta resistencia sin transmitirlo a los componentes adyacentes.

Propiedad mecánica: este factor determina la capacidad del material para soportar tensiones físicas durante el montaje o operación. El radio de flexión es uno de los parámetros físicos importantes de la placa de circuito impreso flexible.

Rendimiento de la señal: se refiere a la capacidad del material para promover la propagación ininterrumpida de la señal durante todo el ciclo de trabajo. Esto es crucial en placas de resistencia de alta velocidad y controlables.

Si el costo es la consideración principal, evite especificar excesivamente los requisitos materiales.

Número de capas de circuito

El número de capas es otro importante motor de costos de los PCB flexibles. A medida que aumenta el número de capas de circuito, el costo total de la placa de circuito aumenta. A medida que se añaden más capas a la placa, el proceso de laminación se complica. Esto llevará más tiempo y requerirá más suministro de materiales. Los problemas de procesamiento debido al gran número de capas son:

Alinear capa por capa

Integridad del agujero de chapado

Expansión térmica en el eje Z

Defectos laminados

La forma y el tamaño de la placa de circuito (contorno de la placa de circuito) son determinados por el diseñador del pcb. Cuanto mayor sea la superficie, mayor será el precio. Cuando se fabrican varios paneles en un solo panel, se debe utilizar eficazmente la superficie del panel. Las placas flexibles se fabrican en diferentes formas, como cuadrados, rectángulos, círculos y muchas formas aleatorias. La fabricación de PCB con formas aleatorias puede aumentar los costos, ya que la utilización de los paneles puede reducirse.

Ancho y espaciamiento de la traza

La señal requiere un ancho de rastro adecuado para propagarse a través del rastro sin riesgo de sobrecalentamiento. Cuanto menor sea la distancia, más difícil será grabar de manera confiable los rastros y las almohadillas. Esto aumenta el costo total de la placa de circuito.

Espesor de la lámina de cobre

El costo de la placa de circuito aumenta a medida que aumenta el espesor de la capa de cobre. Cuando se implementa una gruesa capa de cobre en la capa interior, se necesita una mayor cantidad de prepreg durante el proceso de laminación. Estos preimpregnados evitan la falta de resina llenando las brechas entre los componentes de cobre. Cuando el contenido de cobre de la capa interior supera la media Onza y el contenido de cobre terminado de la capa exterior supera la onza, el precio del PCB aumentará.

Otra desventaja del uso de cobre más grueso es que debe mantenerse una distancia suficiente entre los rastros. El cobre más grueso requiere un ancho de rastro más amplio. Sin embargo, debido a los costos adicionales de procesamiento, el uso de cobre muy delgado (menos de 1 / 4 onzas) puede provocar un aumento de los costos.

El diámetro del taladro estándar es de 8 milímetros, mientras que el diámetro del taladro avanzado es de 5 milímetros. Cuanto menor sea el tamaño de la perforación, mayor será la duración de la perforación. Esto conduce a un mayor costo total.

Cobre perforado en PCB flexibles

La perforación al cobre se refiere a la distancia desde el borde de la perforación hasta las características de cobre más cercanas en la capa (almohadillas, fundición, marcas, etc.). Por lo general, la brecha entre el agujero y el cobre es de 8 orejas. Cuanto más pequeño sea el agujero de cobre, más caro será el proceso de fabricación de pcb.

Tratamiento de superficie

La limpieza de la superficie de los PCB se refiere a la conexión metal a metal entre el cobre desnudo en la zona soldable de la placa de circuito impreso y el componente. La elección de la limpieza de la superficie debe mejorar el rendimiento del producto teniendo en cuenta el costo.

Tipo de tratamiento de superficie de PCB

Enig (níquel sin electrodomésticos / inmersión en oro): este es el tipo de tratamiento de superficie de la placa de circuito más común. Es muy popular porque no cambia de color y es confiable. Enig es más caro que otros tratamientos de superficie, pero ofrece una excelente soldabilidad de pcb. Este acabado superficial a veces conduce a la formación de almohadillas negras. Este es el lugar donde el fósforo se acumula entre las capas de níquel y oro. Puede causar que la conexión de la placa de circuito esté desconectada e incorrecta.

Plata impregnada: la plata es un material de acabado sólido que se puede utilizar en diversas aplicaciones. A medida que se hizo cada vez más popular, este material se hizo más gratuito, lo que redujo y estabilizó los precios.

Inmersión en estaño: este tratamiento de superficie incluye la deposición de una fina capa de estaño en la placa de circuito. El estaño impregnado puede proporcionar un tratamiento de superficie consistente. La desventaja es que la vida útil es corta. Sin embargo, ofrece un excelente rendimiento al mejor costo.

Tipo de tendón reforzado

El coste total del PCB flexible también depende del tipo de refuerzo utilizado. En el diseño flexible, las barras de refuerzo se utilizan para los siguientes fines:

Modificar el grosor para cumplir con las especificaciones del conector ZIF

Soporte de área de componentes / conectores

Promover la disipación de calor

Fr4 y poliimida son los dos refuerzos más comunes. Aunque en algunos diseños se utilizan aluminio y acero inoxidable, son más caros que fr4 y poliimida. El aluminio es un material de disipación de calor de uso común.

Las costillas se unen a través de un adhesivo de unión térmica o un adhesivo sensible a la presión (psa). Los adhesivos de unión térmica son preferidos, aunque las restricciones de diseño pueden requerir el uso de psa. Los adhesivos térmicos son adhesivos flexibles de resina epoxi o acrílica para conectar la capa de cobertura a un circuito flexible y proporcionar una unión permanente. Son más baratos que el psa.

Cómo reducir el costo general de los PCB flexibles y rígidos

Mantener el menor número posible de capas

A medida que disminuye el número de capas de diseño, también disminuye el número de capas preimpregnadas necesarias. Limitar el número de capas de circuitos flexibles reducirá el costo total. Al mismo tiempo, menos capas mejoran la capacidad de los fabricantes para aumentar la producción manufacturera.

Uso de una base rígida para lograr el espesor General en el diseño de combinación rígida y suave

Si necesita alcanzar un grosor total específico, use laminados rígidos en lugar de preimpregnados sin flujo o laminados flexibles. Los laminados flexibles son más caros que los laminados rígidos.

Utilización eficiente de los paneles

Diseño de panel eficiente y flexible para reducir el costo general

Los paneles o conjuntos de placas de circuito son materiales grandes que contienen múltiples PCB independientes. Al utilizar eficazmente la superficie del panel, se puede reducir el costo general de fabricación.

Los agujeros ciegos y enterrados requieren más pasos de fabricación que a través de los agujeros, lo que aumenta el tiempo de procesamiento y reduce la producción. Reducir el número de agujeros en la placa flexible puede reducir el costo total.

La optimización de costos debe considerarse en la etapa inicial del diseño de la placa de circuito. La determinación de los impulsores de costos de los PCB flexibles más baratos requiere soluciones de diseño precisas y estrategias de ingeniería claras. Comprender las ventajas y desventajas del uso de materiales específicos, técnicas de perforación, tipos de tendones de refuerzo, anchos de trazas y espaciamientos, etc., ayuda a prevenir futuras fallas de producción. Planificar con antelación y tener conversaciones consistentes con su fabricante de PCB le ayudará a optimizar el tiempo y los costos.