Технология PCB - Практическая глава FPC Design Design

Гибкая печатная схема (FPCFlexible PrintedCircuit) - это электрическая форма, изготовленная на гибкой разрезной поверхности, которая может иметь или не иметь покрытия (обычно используется для питания FPC). Поскольку FPC может сгибаться, складываться или повторно перемещаться несколькими способами, он имеет преимущества легкого веса, тонкой толщины и высокой гибкости по сравнению с обычной жесткой пластиной (PCB), поэтому его применение становится все более распространенным.

Материалы FPC на низовом уровне (BaseFilm) обычно используют полиамид (polyimide, сокращенно PI), а также полиэфиры (polymester, сокращенно PET), толщина материала 12,5 / 25 / 50 / 75 / 125 um, как правило, 12,5 и 25um. Если FPC требует сварки при высоких температурах, PI обычно выбирается в качестве материала, а FR4 обычно выбирается в качестве основы для PCB.

Покрытие FPC (CoverLayer) - это слоистый слой диэлектрической пленки и клея, или покрытие гибкой среды, с функцией предотвращения загрязнения, влаги, царапин и т. Д. Основной материал такой же, как и материал на низовом уровне, а именно полиамид (полиамид) и полиэфир (полиэфир), толщина обычно используемого материала составляет 12,5um.

Конструкция FPC требует склеивания каждого слоя вместе, и на этот раз требуется клей FPC (клей). Часто используемые клеи для гибких пластин включают акриловую кислоту, модифицированный эпоксид, фенолформальдегид - бутилальдегид, усиленный клей, прессоустойчивый клей и т. Д., В то время как однослойный FPC не требует склеивания.

Во многих приложениях, таких как сварка оборудования, гибкие пластины требуют использования арматуры для получения внешней поддержки. Основными используемыми материалами являются PI или полиэфирные пленки, стекловолокно, полимерные материалы, стальные листы, алюминиевые листы и т.д. PI или полиэфирные пленки являются обычными материалами для крепления гибких пластин, толщина которых обычно составляет 125um. Стекловолокнистые (FR4) армированные пластины имеют более высокую твердость, чем PI или полиэфиры, и их обработка относительно сложна, когда они используются там, где требуется более жесткое покрытие.

По сравнению с методом обработки PCB сварочных дисков, обработка сварных дисков FPC также имеет несколько методов, распространенных из следующих:

Химическое никелевое золото также называется химическим выщелачиванием или выщелачиванием. Обычно толщина химического никелевого покрытия, используемого на медно - металлических поверхностях ПХБ, составляет от 2,5 до 5,0 мкм, а толщина слоя, погруженного в золото (99,9% чистого золота), составляет от 0,05 мкм до 0,1 мкм. Замена золота в пуле PCB). Технические преимущества: плоская поверхность, длительное время хранения, простая сварка; Применяется для деталей с тонким интервалом и более тонких PCB. Для FPC он более подходит для использования из - за его тонкой толщины. Недостатки: неэкологичные.

Преимущества оловянно - свинцового покрытия: плоский свинец и олово могут быть добавлены непосредственно на сварочный диск с хорошей свариваемостью и однородностью. Для некоторых технологий обработки, таких как Hotbar, этот метод должен быть принят на FPC. Недостатки: свинец легко окисляется, короткое время хранения; Он должен тянуть гальванические провода; Это неэкологично.

Избирательное золочение (SEG) означает использование гальванического золочения в локальной области PCB и другого метода обработки поверхности в других областях. Позолочение означает нанесение никелевого покрытия на медную поверхность печатной платы, а затем гальваническое покрытие. Толщина никелевого слоя составляет 2,5 - 5,0 мкм, а толщина золотого слоя обычно составляет 0,05 - 0,1 мкм. Преимущества: Толщина покрытия, сильная антиоксидантность, износостойкость. "Золотые пальцы" обычно используют этот метод обработки. Недостатки: неэкологичные, цианидные загрязнения.

Органический свариваемый слой (OSP) Этот процесс означает покрытие подвергающейся воздействию медной поверхности ПХД конкретным органическим веществом. Преимущества: Вы можете обеспечить очень плоскую поверхность PCB, которая отвечает экологическим требованиям. Применяется для PCB с элементами с тонким интервалом.

Недостатки: PCBA требует обычного процесса сварки на волнах и избирательного процесса сварки на волнах и не позволяет использовать процесс обработки поверхности OSP.

Термическая воздушная выравнивание (HASL) - это процесс, при котором металлическая поверхность конечного воздействия ПХБ покрыта свинцово - оловянным сплавом 63 / 37. Толщина термовентиляционного выравнивания покрытия из свинцово - оловянного сплава должна составлять 1um - 25um. Процесс выравнивания горячего воздуха затрудняет контроль толщины покрытия и рисунков поверхности. Не рекомендуется использовать на PCB с компонентами с тонким интервалом, так как детали с тонким интервалом требуют высокой выравнивания сварного диска; Процесс выравнивания горячего воздуха предназначен для тонкого FPC. Воздействие велико, и такая обработка поверхности не рекомендуется.

При проектировании FPC часто необходимо использовать в сочетании с PCB. В соединениях между ними обычно используются пластины для соединения пластинчатых разъемов, разъемов с золотыми пальцами, HOTBAR, мягких и жестких пластин и ручной сварки. Для различных приложений дизайнеры могут использовать соответствующие методы подключения.

В практическом применении необходимо определить, требуется ли ESD - экран в соответствии с требованиями приложения. Когда требования к гибкости FPC невелики, это может быть достигнуто с использованием твердой меди и толстой среды. Когда требования к гибкости высоки, это может быть достигнуто с помощью медной решетки и проводящей серебряной пасты.

Из - за гибкости FPC он может легко ломаться при стрессе, поэтому для FPC требуется особый подход.

Обычными методами являются:

Минимальный радиус внутреннего угла на гибком профиле составляет 1,6 мм. Чем больше радиус, тем выше надежность, тем сильнее сопротивление разрыву. На углу формы можно добавить след вблизи края пластины, чтобы предотвратить разрыв FPC.

Трещины или щели на FPC должны заканчиваться круглыми отверстиями диаметром не менее 1,5 мм. Это также необходимо, когда две соседние части FPC должны перемещаться отдельно.

Для большей гибкости область изгиба должна быть выбрана в области равномерной ширины и, насколько это возможно, избегать изменений ширины FPC и неравномерности плотности проводки в области изгиба.

4. ребро жесткости, также известное как ребро жесткости, в основном используется для получения внешней поддержки. Используемые материалы включают PI, полиэфиры, стекловолокно, полимерные материалы, алюминиевые листы, стальные листы и т. Д. Рациональная конструкция армированных пластин, площадь и материалы оказывают большое влияние на предотвращение разрыва FPC.

В многослойной конструкции FPC зоны, требующие частых изгибов во время использования продукта, должны быть спроектированы с воздушным зазором. Старайтесь использовать тонкий PI - материал, чтобы увеличить гибкость FPC и предотвратить разрушение при повторном изгибе.

Когда это позволяет пространство, на стыке золотого пальца с разъемом должна быть сконструирована двухсторонняя ленточная фиксация, чтобы предотвратить выпадение золотого пальца и разъема во время изгиба.

Линия для определения местоположения FPC должна быть сконструирована на стыке между FPC и разъемом, чтобы предотвратить перекосы и неправильную вставку FPC во время сборки. Это облегчает проверку производства.

Из - за особенностей FPC при проводке необходимо обратить внимание на следующие моменты:

Правила проводки: сигнальная проводка отдает приоритет плавному скольжению, в соответствии с принципом короткой, прямой, меньше перфорации, старайтесь избегать длинной, тонкой, круглой проводки, в основном горизонтальной, вертикальной и 45 градусов линии, избегая любого угла. Изгибающаяся часть следует дуге. Эти условия подробно описаны ниже:

Ширина линии: с учетом несоответствия требований к ширине линии линии передачи данных и линии электропитания зарезервированное пространство для проводки составляет в среднем 0,15 мм

2. Расстояние между линиями: расчетное расстояние между линиями (pitch) составляет 0,10 мм в соответствии с текущими производственными мощностями большинства производителей

Запас линий: расстояние между самой внешней линией и контуром FPC рассчитано на 0,30 мм, и чем больше пространство, тем лучше

Внутренний угол: минимальный внутренний угол на профиле FPC рассчитан на радиус R = 1,5 мм.

5. Провод перпендикулярен направлению изгиба

6. Провода должны проходить равномерно через область изгиба

Провода должны быть как можно более полными в зоне изгиба

8. В зоне изгиба не должно быть дополнительного гальванического металла (провода в зоне изгиба не имеют гальванического покрытия).

9. Поддержание согласованности ширины линии

Следы двухсторонней пластины не могут перекрываться, чтобы сформировать форму « I»

11. Сведение к минимуму количества слоев в зоне изгиба

12. Область изгиба не может иметь сквозных и металлизированных отверстий

Центральная ось изгиба должна быть установлена в центре провода. Материальные коэффициенты и толщина по обеим сторонам провода должны быть как можно более одинаковыми. Это очень важно при применении динамического изгиба.

14. Горизонтальное скручивание осуществляется в соответствии со следующими принципами, уменьшая сечение изгиба для увеличения гибкости или частично увеличивая площадь медной фольги для увеличения вязкости.

15. Для вертикального изгиба увеличивайте радиус изгиба и уменьшайте количество слоев в центральной области изгиба.

Для продуктов с требованиями EMI, если на FPC есть высокочастотные линии излучения, такие как USB и MIPI, на FPC следует добавить проводящую серебряную фольгу в соответствии с измерениями EMI и заземлеть проводящую серебряную фольгу, чтобы предотвратить EMI.

По мере того, как приложения FPC расширяются, вышеупомянутый контент будет продолжать обогащаться или неприменим, но до тех пор, пока вы тщательно проектируете, думаете больше и обобщаете больше в своей работе, я считаю, что проектирование FPC не является сложной задачей, которую вы можете легко начать.