Technologie PCB - Quels sont les facteurs de coût pour Flex PCB?

L'optimisation des coûts est l'un des principaux objectifs de la conception de PCB. Pour atteindre cet objectif, chaque concepteur doit comprendre les principaux moteurs de coûts de la carte. Les principaux facteurs de coût pour les PCB flexibles comprennent le matériau de la plaque, le nombre de couches, l'utilisation efficace du panneau, le type de nervures et la finition de surface.

Qu'est - ce qui motive le coût des PCB flexibles?

Le coût total d'une carte dépend principalement du type de carte (rigide ou flexible), des matériaux utilisés, du nombre de couches dans l'empilement et de la combinaison de structures HDI ou elic (interconnexion par couche). Voici quelques paramètres qui affectent le prix global de la plaque flexible:

Matériel de carte de circuit imprimé

Les matériaux de PCB utilisés pour la fabrication sont l'un des principaux facteurs de coût des plaques flexibles. Les plaques rigides standard sont laminées à l'aide d'un substrat fr - 4. La base en polyimide est le matériau le plus couramment utilisé pour la fabrication de noyaux flexibles et de revêtements. Les substrats flexibles ont de meilleures propriétés thermiques et électriques que les stratifiés fr4 standard. L'épaisseur du matériau souple est uniforme sur l'ensemble du substrat. Ces substrats fournissent également des valeurs DK améliorées comprises entre 3,2 et 3,4. L'absence de renfort de verre tissé réduit la variation de D K. typiquement, l'épaisseur de la couche souple est comprise entre 1 Mil et 5 mil. Les stratifiés flexibles peuvent coûter 2 à 3 fois plus cher que les matériaux rigides standard.

Noyau flexible sans adhésif et à base d'adhésif

Une âme flexible à base de colle utilise une couche de colle flexible pour relier chaque couche de cuivre à une âme en polyimide à chaud et sous pression. Les adhésifs sont généralement à base de résine époxy ou acrylique et ont des épaisseurs allant de 00005 "à 0001". Ces matériaux sont moins chers que les matériaux sans adhésif.

Le cuivre est collé directement sur le noyau en polyimide, éliminant la nécessité d'utiliser des adhésifs dans le noyau flexible sans adhésif. Bien que les matériaux sans adhésif soient coûteux, ils présentent de nombreux avantages tels qu'une épaisseur de déflexion réduite (grâce à l'absence de couche adhésive), une température nominale améliorée et une excellente fiabilité du placage.

Facteurs influençant le choix du matériau flexible PCB

Fiabilité thermique: choisissez toujours un matériau qui répond aux attentes de la température d'application. Si la carte est destinée à fonctionner dans un environnement à haute température, le matériau doit être capable de résister à une chaleur intense sans transmettre de chaleur aux composants adjacents.

Propriétés mécaniques: ce facteur détermine la capacité d'un matériau à résister à des contraintes physiques lors de l'assemblage ou de l'exploitation. Le rayon de courbure est l'un des paramètres physiques importants d'une carte de circuit imprimé flexible.

Performance du signal: fait référence à la capacité du matériau à faciliter la propagation ininterrompue du signal tout au long du cycle de fonctionnement. Ceci est essentiel dans les plaques à haute vitesse et à impédance contrôlable.

Si le coût est la principale considération, évitez de trop spécifier les exigences matérielles.

Nombre de couches de circuit

Le nombre de couches est un autre facteur de coût important pour les PCB flexibles. Comme le nombre de couches de circuit augmente, le coût total de la carte augmente. Comme plus de couches sont ajoutées à la plaque, le processus de laminage devient compliqué. Cela prendra plus de temps et nécessitera plus de matériel. Les problèmes de traitement dus au nombre élevé de couches sont:

Alignement couche par couche

Intégrité des trous plaqués

Dilatation thermique sur l'axe Z

Défauts de stratification

La forme et les dimensions de la carte (contour de la carte) sont déterminées par le concepteur de PCB. Plus la surface est grande, plus le prix est élevé. Lorsque plusieurs panneaux sont fabriqués dans un panneau, la surface du panneau doit être utilisée efficacement. Les plaques flexibles sont fabriquées dans différentes formes telles que carrées, rectangulaires, rondes et de nombreuses formes aléatoires. La fabrication de PCB de forme aléatoire peut augmenter les coûts, car l'utilisation du panneau peut être réduite.

Largeur et espacement des traces

Le signal a besoin d'une largeur de trace appropriée pour se propager à travers les traces sans risque de surchauffe. Plus l'espacement est petit, plus il est difficile de graver de manière fiable les traces et les Plots. Cela augmente le coût total de la carte.

Épaisseur de feuille de cuivre

Le coût de la carte augmente avec l'épaisseur de la couche de cuivre. Lors de la mise en oeuvre d'une couche épaisse de cuivre sur la couche interne, une plus grande quantité de préimprégné est nécessaire lors du laminage. Ces préimprégnés évitent le manque de résine en comblant les interstices entre les pièces en cuivre. Le prix des PCB augmente lorsque la couche interne contient plus de ½ once de cuivre et que la couche externe contient plus de 1 once de cuivre fini.

Un autre inconvénient de l'utilisation de cuivre plus épais est qu'un espacement suffisant doit être maintenu entre les traces. Un cuivre plus épais nécessite une largeur de trace plus large. Cependant, l'utilisation de cuivre très mince (moins de 1 / 4 d'once) peut entraîner une flambée des coûts en raison des coûts de traitement supplémentaires.

Les forets standard ont un diamètre de 8 mils, tandis que les forets Premium ont un diamètre de 5 mils. Plus la taille du perçage est petite, plus la durée du perçage est longue. Il en résulte un coût total plus élevé.

Cuivre foré dans un PCB flexible

Le perçage au cuivre fait référence à la distance entre le bord du perçage et les caractéristiques les plus proches du cuivre sur la couche (rembourrage, coulée, traces, etc.). Typiquement, l'écart entre le trou et le cuivre est de 8 mils. Plus le trou de cuivre est petit, plus le processus de fabrication de PCB est coûteux.

Traitement de surface

La finition de surface PCB fait référence à la connexion métal à métal entre la carte de circuit imprimé et le cuivre nu de la zone soudable du composant. Le choix de la finition de surface doit améliorer les performances du produit tout en tenant compte des coûts.

Types de traitement de surface PCB

Enig (nickelage chimique / trempage d'or): C'est le type le plus courant de traitement de surface de carte de circuit imprimé. Il est très populaire car il ne change pas de couleur et est fiable. Enig est plus cher que les autres traitements de surface, mais il offre une excellente soudabilité des PCB. Cette finition de surface conduit parfois à la formation de tapis noirs. C'est là que le phosphore s'accumule entre les couches de nickel et d'or. Il peut en résulter une déconnexion et une connexion incorrecte de la carte.

Argent imprégné: l'argent est un matériau de finition robuste qui peut être utilisé dans une variété d'applications. En raison de sa popularité croissante, ce matériau est devenu plus gratuit, ce qui a permis de réduire et de stabiliser le prix.

Trempage d'étain: ce traitement de surface consiste à déposer une fine couche d'étain sur la carte. L'étain imprégné offre un traitement de surface cohérent. L'inconvénient est la courte durée de vie. Cependant, il offre d'excellentes performances à un coût optimal.

Type de renfort

Le coût total d'un PCB flexible dépend également du type de renfort utilisé. Dans la conception flexible, les renforts sont utilisés aux fins suivantes:

Modifier l'épaisseur pour répondre aux spécifications du connecteur ZIF

Support de zone de composant / connecteur

Favorise la dissipation de chaleur

Le fr4 et le Polyimide sont les deux renforts les plus courants. Bien que l'aluminium et l'acier inoxydable soient utilisés dans certaines conceptions, ils sont plus chers que le fr4 et le Polyimide. L'aluminium est un matériau couramment utilisé pour dissiper la chaleur.

Les nervures sont collées par un adhésif thermocollant ou un adhésif sensible à la pression (PSA). Les adhésifs thermocollants sont préférés, bien que des contraintes de conception puissent nécessiter l'utilisation de PSA. Un adhésif thermique est un adhésif souple époxy ou acrylique utilisé pour relier la couche de recouvrement à un circuit électrique flexible et assurer une adhésion permanente. Ils sont moins chers que PSA.

Comment réduire le coût global des PCB flexibles et rigides

Gardez le moins de couches possible

Comme le nombre de couches de conception diminue, le nombre de couches préimprégnées nécessaires diminue également. Limiter le nombre de couches du circuit flexible réduira le coût total. Dans le même temps, moins de couches améliorent la capacité des fabricants à augmenter leur production de fabrication.

Utilisation d'une base rigide pour obtenir une épaisseur globale dans une conception de liaison rigide et souple

Si vous devez atteindre une épaisseur totale spécifique, utilisez un stratifié rigide plutôt qu'un préimprégné sans écoulement ou un stratifié flexible. Les stratifiés flexibles sont plus chers que les stratifiés rigides.

Utilisation efficace des panneaux

Conception de panneau efficace et flexible pour réduire le coût global

Un tableau de panneau ou de carte est un matériau massif contenant plusieurs PCB indépendants. En utilisant efficacement la surface du panneau, le coût global de fabrication peut être réduit.

Les trous borgnes et enterrés nécessitent plus d'étapes de fabrication que les trous traversants, ce qui augmente le temps de traitement et réduit le rendement. La réduction du nombre de trous sur la plaque flexible peut réduire le coût total.

L'optimisation des coûts doit être prise en compte au stade initial de la conception de la carte. L'identification des facteurs de coûts les moins chers pour les PCB flexibles nécessite des solutions de conception précises et une stratégie d'ingénierie claire. Comprendre les avantages et les inconvénients de l'utilisation de matériaux spécifiques, des techniques de forage, des types de renforts, de la largeur et de l'espacement des traces, etc., peut aider à prévenir les pannes de production futures. Planifier à l'avance et avoir des discussions cohérentes avec votre fabricant de PCB vous aidera à optimiser le temps et les coûts.