Технология PCB - обработка паяного диска PCB и использование материалов FPC

Гибкая печатная схема FPC - это форма схемы, выполненная на гибкой режущей поверхности, которая может быть покрыта или не покрыта (обычно используется для защиты схем FPC). Поскольку FPC можно многократно сгибать, складывать или перемещать различными способами, она находит все более широкое применение.

Пленка-основа FPC обычно изготавливается из полиимида (polyimide, PI) (сокращенно) и полиэстера. (Polyester, сокращенно PET), толщина материала составляет 12,5/25/50/75/125 мм, обычно используются 12,5 и 25 мм. Если FPC необходимо паять при высокой температуре, то материал обычно изготавливается из PI, а подложкой для печатной платы обычно служит FR4.

Покровный слой FPC изготавливается из диэлектрической пленки и клеевой пленки или гибкого диэлектрического покрытия для защиты от загрязнения, влаги, царапин и т.д. Основной материал тот же, что и в базовом варианте, а именно полиимид. Амин (полиимид) и полиэстер (полиэфир), толщина обычно используемых материалов составляет 12,5 мм.

При проектировании FPC необходимо скреплять слои между собой, для этого необходим клей (адгезив) FPC. Для гибких плат обычно используются акриловые, модифицированные эпоксидные, фенол-бутиральные, армированные пластики, чувствительные к давлению клеи и т.д., в то время как в однослойных FPC клеи для склеивания не используются.

Во многих областях применения, например в сварочных аппаратах, гибкие платы нуждаются в усиливающих элементах для внешней поддержки. Основными материалами являются полиэфирная пленка, стекловолокно, полимерный материал, стальная пластина, алюминиевая пластина и т.д. Для армирования гибких плат обычно используется полиэфирная пленка (PI), толщина которой обычно составляет 125 мм. Твердость армированной стекловолокном (FR4) платы выше, чем у PI или полиэстера, и она используется в более жестких местах.

Существует множество способов решения проблемы расположения площадки FPC относительно площадки печатной платы. Распространенными являются следующие:

1. Химическое никелевое золото, называемое также химическим иммерсионным золотом или иммерсионным золотом. Как правило, толщина слоя электролитического никеля, наносимого на металлическую медную поверхность печатной платы, составляет 2,5-5,0um, а толщина слоя иммерсионного золота (99,9% чистого золота) - 0,05um-0,1um (ранее PCB). Работники завода используют альтернативные методы. Заменяют золотые монеты в бассейне PCB. Технические преимущества: гладкая поверхность, длительное время хранения, легкая пайка; подходит для компонентов с мелким шагом и более тонких печатных плат. Для FPC она подходит больше, так как она тоньше. Недостатки: не является экологически чистым.

2. Преимущества оловянно-свинцового гальванического покрытия: плоский свинец-олово может быть непосредственно добавлен к площадке, что обеспечивает хорошую паяемость и однородность. Для некоторых процессов (например, HOTBAR) этот метод должен использоваться на FPC. Недостатки: свинец легко окисляется, и время его хранения невелико; требуется протягивать гальваническую линию; этот метод не является экологически чистым.

3. Селективное золотое гальваническое покрытие (SEG) Селективное золотое гальваническое покрытие означает, что на некоторые участки печатной платы наносится золотое покрытие, а другие участки подвергаются другой обработке поверхности. Гальваническое покрытие золотом подразумевает нанесение никелевого слоя на медную поверхность печатной платы, а затем гальваническое покрытие золотом. Толщина никелевого слоя составляет от 2,5 мкм до 5,0 мкм, а толщина золотого слоя обычно составляет от 0,05 мкм до 0,1 мкм. Преимущества: Позолоченный слой более толстый, обладает высокой стойкостью к окислению и износостойкостью. "Золотые пальцы", как правило, используют этот вид обработки. Недостатки: не экологичен, загрязнение цианидами.

4. Защитный слой органического припоя (OSP) Под этим процессом понимается нанесение на медную поверхность голой печатной платы слоя покрытия из специальных органических веществ. 

- Преимущества: Обеспечивает очень ровную поверхность печатной платы, что соответствует экологическим требованиям. Подходит для печатных плат с компонентами с мелким шагом.

- Недостатки: Необходимо использовать традиционные процессы пайки волной и селективной пайки, а обработка поверхности OSP не допускается.

5. Выравнивание горячим воздухом (HASL) Этот процесс подразумевает покрытие открытой металлической поверхности печатной платы свинцово-оловянным сплавом 63/37. Толщина оловянного покрытия при выравнивании горячим воздухом составляет 1um-25um. В процессе выравнивания горячим воздухом трудно контролировать толщину слоя покрытия и рисунок земли. Он не рекомендуется для печатных плат с мелкошаговыми компонентами, поскольку мелкошаговые компоненты требуют высокой плоскостности площадки; процесс выравнивания горячим воздухом подходит для тонких FPC.

При проектировании FPC часто приходится использовать вместе с печатными платами. Для соединения между ними обычно используются разъемы "плата-плата", разъемы и "золотые пальцы", HOTBAR, платы с мягкой и жесткой связью, а также ручная пайка. С точки зрения окружающей среды разработчики могут использовать соответствующий метод соединения.

В реальных приложениях необходимо определить, требуется ли экранирование ESD в соответствии с требованиями приложения. Если гибкость FPC невелика, ее можно достичь с помощью сплошной меди и толстых носителей. При высоких требованиях к гибкости.

Из-за мягкости FPC он легко ломается под давлением, поэтому для защиты FPC требуются специальные средства.

Общими методами являются:

1. Минимальный радиус внутреннего угла на гибком профиле составляет 1,6 мм. Чем больше радиус, тем выше надежность и сильнее сопротивление разрыву. На углах формы можно добавить линию у края платы, чтобы предотвратить разрыв FPC.

2. Трещины или канавки на FPC должны заканчиваться круглым отверстием диаметром не менее 1,5 мм, что также необходимо, когда нужно переместить две соседние части FPC по отдельности.

3. Для достижения лучшей гибкости необходимо выбирать зону гибки в области равномерной ширины и по возможности исключить изменение ширины ФПК и неравномерную плотность трасс в зоне гибки.

4. Жесткий элемент, также известный как ребра жесткости, в основном используется для получения внешней поддержки. Используются такие материалы, как ПИ, полиэстер, стекловолокно, полимерные материалы, алюминий, сталь и т.д. Разумное проектирование положения, площади и материала армирующей плиты оказывает большое влияние на предотвращение разрыва FPC.

5. В многослойной конструкции FPC необходимо выполнять прослойку с воздушным зазором в той области, которая часто изгибается в процессе эксплуатации изделия. Старайтесь использовать тонкий PI-материал, чтобы увеличить мягкость FPC и предотвратить растрескивание FPC при многократном изгибе.

6. Если позволяет место, на стыке золотого пальца и разъема следует предусмотреть место для крепления двусторонней ленты, чтобы предотвратить отпадание золотого пальца и разъема в процессе сгибания.

7. Для предотвращения перекоса FPC в процессе сборки на стыке между FPC и разъемом следует предусмотреть экран для позиционирования FPC.