Технология PCB - Каков фактор затрат Flex печатных плат?

Оптимизация затрат является одной из основных целей при проектировании ПКС. Для достижения этой цели каждый дизайнер должен понимать основные факторы стоимости платы. Основными факторами затрат на гибкие ПХД являются материал для платы, количество слоев, эффективное использование панели, тип ребра и отделка поверхности. 

Какова движущая сила стоимости гибких плат?

Общая стоимость платы в основном зависит от типа платы (жесткой или гибкой), используемых материалов,количества слоев в стеке и комбинации HDI или ELIC (интерконнекта на слой) структуры. Ниже приведены некоторые параметры,которые влияют на общую цену гибких плат:

(1) Материал для монтажной платы

ПХД-материал, используемый для производства, является одним из основных факторов стоимости гибких плат. Стандартные жесткие платы ламинируются с использованием субстрата FR-4. Полимидные субстраты являются наиболее часто используемыми материалами для изготовления гибких образцов и слоев покрытия. По сравнению со стандартными ламинатами FR4 гибкие субstrates имеют лучшие тепловые и электрические свойства. Толщина мягкого материала однородна по всему субстрату. Эти субстраты также обеспечивают более высокие значения D k в пределах 3,2 − 3,4. Отсутствие заплетенного стеклянного армирования уменьшает изменение D k. Как правило, толщина гибкого слоя составляет от 1 до 5 миль. Стоимость гибких ламинатов может в 2-3 раза превышать стоимость стандартных жестких материалов.

(2) Гибкое ядро без клея и на его основе

Эластичное ядро на основе клея использует эластичный клеевой слой для соединения каждого медного слоя с полимидным ядром под воздействием тепла и давления.Клеи обычно имеют эпоксидную или акриловую толщину от 0.0005 "до 0.001 ".Эти материалы дешевле, чем безымянные материалы.

Медь соединяется непосредственно с сердечником полиамида,устраняя необходимость использования клея в гибких сердечниках без клея. Несмотря на высокую стоимость материалов без клея,они имеют много преимуществ,таких как уменьшение толщины отклонения (из - за отсутствия связующего слоя), повышение номинальной температуры и отличная надежность покрытия.

(3) Факторы, влияющие на выбор гибких материалов PCB

Термическая надежность: всегда выбирайте материал, который соответствует температурным ожиданиям применения. Если монтажная плата предназначена для работы в высокотемпературной среде, материал должен выдерживать тепло высокой интенсивности, не передавая тепло соседним частям.

Механические свойства: Этот фактор определяет способность материала выдерживать физические напряжения во время сборки или эксплуатации. Радиус изгиба является одним из важных физических параметров гибкой печатной платы. Производительность сигнала - способность материала способствовать непрерывному распространению сигнала в течение всего рабочего цикла. Это необходимо в высокоскоростных и управляемых импедансных панелях. Если стоимость является основным соображением, избегайте чрезмерного указания требований к материалам.

(4) Количество слоев в цепи

Слоистость является еще одним важным фактором стоимости гибкого PCB. По мере увеличения количества слоя общая стоимость платы увеличивается. По мере того, как к доске добавляется больше слоев, процесс ламинации становится сложным. Это займет больше времени и потребует дополнительных поставок материалов. Проблемы обработки, возникающие из - за большого количества слоев, включают:

-Выровнять слои по слоям

-целостность покрытия

-тепловое расширение на оси z

-дефект ламинации

Форма и размер платы (контур платы) определяются дизайнером PCB. Чем больше площадь поверхности, тем выше цена. При изготовлении нескольких панелей в одной панели следует эффективно использовать поверхность панели. Гибкие пластины изготавливаются в различных формах, таких как квадраты, прямоугольники, круглые и многие случайные формы. Изготовление случайных форм PCB может увеличить затраты, поскольку использование панелей может быть уменьшено.

(5) Ширина и расстояние

Сигнал должен иметь соответствующую ширину для передачи по маршруту без риска перегрева. Чем меньше интервал, тем труднее надежно травить линию и сварочный диск. Это увеличивает общую стоимость платы.

(6) Толщина медной фольги

Стоимость монтажных плат увеличивается с увеличением толщины медного слоя. При осуществлении толстого слоя меди на внутреннем слое во время ламинации требуется большее количество предварительно пропитанного материала. Эти предварительно пропитанные материалы предотвращают нехватку смолы, заполняя зазоры между медными компонентами. Когда содержание меди во внутреннем слое превышает ½ унции, а содержание готовой меди во внешнем слое превышает 1 унцию, цены на ПХБ растут.

Другим недостатком использования более толстой меди является необходимость поддержания достаточного расстояния между следами. Более толстая медь требует более широкой ширины следа. Однако из - за дополнительных затрат на обработку использование очень тонкой меди (менее 1 / 4 унции) может привести к резкому росту затрат.

Диаметр стандартного долота составляет 8 м, в то время как диаметр верхнего долота - 5 м. Чем меньше размер скважины, тем дольше она длится. Это приводит к более высоким общим затратам.

(7) Бурение меди в гибких ПХБ

Перебурение скважины в медь означает расстояние от края скважины до ближайших медных характеристик слоя (прокладка, заливка, следы и т.д.). Обычно промежуток между отверстием и медью составляет 8 футов уха. Чем меньше медное отверстие, тем дороже процесс изготовления ПХБ.

(8) Обработка поверхностей

Чистота поверхности PCB означает соединение металла с металлом между печатными платами и голой медью в сварных зонах деталей. Выбор чистоты поверхности должен улучшать производительность продукта с учетом затрат.

(9) Типы обработки поверхностей PCB

ENIG (химическое никелирование / выщелачивание): Это наиболее распространенный тип обработки поверхности платы. Он очень популярен, потому что он не меняет цвета и надежен. ENIG дороже, чем другие виды обработки поверхности, но он обеспечивает отличную свариваемость PCB. Такая чистота поверхности иногда приводит к образованию черных прокладок. Это место, где фосфор накапливается между никелевым и золотым слоями. Это может привести к отключению и неправильному соединению платы.

-Погруженное серебро: серебро является прочным отделочным материалом, который может использоваться для различных применений. Поскольку он становится все более популярным, этот материал становится более бесплатным, что снижает и стабилизирует цены.

-Окисление: Эта поверхностная обработка включает в себя осаждение тонкого слоя олова на монтажную плату. Пропущенное олово обеспечивает последовательную обработку поверхности. Недостатком является короткий срок службы. Тем не менее, он обеспечивает превосходную производительность с наилучшей стоимостью.

(10)Тип усиливающего ребра

Общая стоимость гибкой печатной платы также зависит от типа используемого твердого элемента. В гибком дизайне жесткие ленты используются для следующих целей:

-Изменить толщину, с тем чтобы она соответствовала спецификациям соединителя ZIF

-Поддержка области компонента/коннектора

-Способствовать рассеиванию тепла

FR4 и полимид являются двумя наиболее распространенными армирующими материалами. Хотя алюминий и нержавеющая сталь используются в некоторых конструкций, они более дорогие, чем FR4 и полиамид. Алюминий является популярным материалом для распыления тепла. Ребра соединяются термическим клеем или клеем, чувствительным к давлению (PSA). Предпочтение отдается термическим связующим клеям, хотя ограничения в отношении конструкции могут потребовать использования СРП. Тепловые клеи — это гибкие эпоксидные или акриловые клеи, которые используются для соединения крышки с гибкой цепью и обеспечивают постоянную связь. Они дешевле, чем PSA.

Как сократить общую стоимость гибкой и гибкой печатной платы?

(1) Держите как можно меньше слоев

По мере уменьшения числа конструкционных слоев уменьшается и количество требуемых слоев препрег. Ограничение количества слоев гибких схем позволит снизить общую стоимость. В то же время меньшее количество слоев улучшает способность производителя увеличивать объем выпускаемой продукции.

(2) Использовать жесткие субстраты для достижения общей толщины в жесткой гибкой конструкции

Если вам необходимо достичь определенной общей толщины стенок, используйте жесткие слоистые материалы вместо беспотоковых препреггеров или гибких слоистых материалов. Гибкие ламинаты стоят дороже, чем жесткие ламинаты.

(3) Эффективное использование группы экспертов

Эффективная гибкая групповая дискуссия в целях сокращения общих расходов. Панель или схема платы массив большой кусок материала, который содержит несколько независимых ПХД. Общая стоимость производства может быть снижена за счет эффективного использования поверхности панели. По сравнению с отверстиями, слепые vias и зарытые vias требуют больше производственных шагов, что увеличивает время обработки и снижает урожайность. Сокращение числа vias на гибкой доске может снизить общую стоимость.

Оптимизацию затрат следует рассматривать на начальном этапе проектирования плат. Определение самых дешевых гибких драйверов стоимости ПХД требует точных проектных решений и четких инженерных стратегий. Понимание плюсов и минусов использования конкретных материалов, методов бурения, типов жесткости, ширины трассировки и интервалов и т.д., может помочь предотвратить будущие производственные сбои. Планирование на будущее и постоянное обсуждение с производителем печатной продукции поможет вам оптимизировать затраты времени и средств.