La tendance de la conception de circuits imprimés est de se développer dans une direction légère et petite. Outre la conception de cartes haute densité, il existe également des zones importantes et complexes d'assemblage de connexion tridimensionnelle de cartes flex-hard. La carte de circuit imprimé semi-rigide, avec la naissance et le développement de la technologie FPC, est progressivement utilisée à diverses occasions.
La carte rigide-flexible est une carte de circuit imprimé flexible et une carte de circuit imprimé rigide classique, qui sont combinées dans divers processus et selon les exigences de processus correspondantes pour former une carte de circuit imprimé présentant à la fois les caractéristiques FPC et les caractéristiques de PCB. Il peut être utilisé dans certains produits ayant des exigences particulières, à la fois une certaine zone flexible et une certaine zone rigide, ce qui permet de gagner de la place, de réduire le volume du produit fini et d’améliorer ses performances.
Matériel de conseil flexible
Liens rapides
- Matériel de conseil flexible
- Règles de conception pour les cartes Rigid-Flex
- 1. Via Localisation
- 2. Pad et Via Design
- 3. Trace Design
- 4. Conception de placage de cuivre
- 5. Distance entre le forage et le cuivre
- 6. Conception de la zone rigide et flexible
- 7. Le rayon de courbure de la zone de flexion de la carte Rigid-Flex
Comme le dit l'adage: «Lorsqu'un travailleur veut faire quelque chose de bien, il doit d'abord aiguiser ses outils.» Il est donc très important de bien se préparer au processus de conception et de production d'un panneau rigide-flex. Toutefois, cela nécessite une certaine expertise et une compréhension des caractéristiques des matériaux requis. Les matériaux choisis pour les plaques rigides flexibles affectent directement le processus de production ultérieur et ses performances.
Tout le monde connaît les matériaux rigides et on utilise souvent des matériaux de type FR4. Cependant, les matériaux rigides doivent également prendre en compte de nombreuses exigences. Il convient au collage et offre une bonne résistance à la chaleur pour garantir que le degré d'expansion de la partie de joint rigide-fléchie après chauffage soit uniforme et sans déformation. Le fabricant général utilise un matériau rigide de la série des résines.
Pour les matériaux flexibles, sélectionnez un substrat de taille inférieure et un film de protection. En règle générale, des matériaux en PI plus dur sont utilisés, ainsi que ceux produits en utilisant un substrat non adhésif. Le matériel de flexion est comme suit:
Matériau de base: FCCL (stratifié de cuivre flexible)
Polyimide PI. Polymide: Kapton (12, 5 um / 20 um / 25 um / 50 um / 75 um). Bonne flexibilité, résistance aux températures élevées (température d'utilisation à long terme de 260 ° C, résistance à court terme à 400 ° C), absorption élevée de l'humidité, bonnes propriétés électriques et mécaniques, bonne résistance à la déchirure. Bonne résistance aux intempéries et aux propriétés chimiques, bon pouvoir ignifuge. Le polyimide (PI) est le plus largement utilisé. 80% d'entre eux sont fabriqués par DuPont, USA.
PET polyester
Polyester (25/50/75). Bon marché, flexible et résistant à la déchirure. Bonnes propriétés mécaniques et électriques telles que résistance à la traction, bonne résistance à l'eau et hygroscopicité. Cependant, après la chaleur, le taux de retrait est important et la résistance aux températures élevées n’est pas bonne. Ne convient pas pour le soudage à haute température, point de fusion 250 ° C, moins utilisé.
Coverlay
La fonction principale du film de protection est de protéger le circuit de l’humidité, de la contamination et du soudage. Couvrir le film épaisseur de 12, 7 à 127 um (1/2 mil à 5 mils).
La couche conductrice est constituée de cuivre recuit laminé, de cuivre électrodéposé et d’encre argentée. Parmi eux, la structure cristalline de cuivre électrolytique est rugueuse, ce qui n’est pas propice à un rendement de ligne fin. La structure cristalline du cuivre est lisse mais l'adhésion au film de base est médiocre. La solution ponctuelle et la feuille de cuivre peuvent être distinguées de l'aspect. La feuille de cuivre électrolytique est rouge cuivre et la feuille de cuivre laminée est blanc grisâtre.
Matériel additionnel et raidisseurs
Les matériaux auxiliaires et les raidisseurs sont des matériaux durs partiellement pressés afin de souder des composants ou d'ajouter un renforcement pour le montage. Le film renforcé peut être renforcé avec du FR4, une plaque de résine, un adhésif sensible à la pression, une tôle d'acier et une tôle d'aluminium.
Adhésif pré-imprégné / à faible débit (Low Flow PP). Connexion rigide et flexible pour les panneaux rigides flexibles, généralement en PP très fin. Il existe généralement des spécifications de 106 (2 mil), 1080 (3.0 mil / 3.5 mil), 2116 (5.6 mil).
Structure de plaque rigide-flexible
La carte rigide-flexible est une ou plusieurs couches rigides collées sur la carte flexible, et le circuit sur la couche rigide et le circuit sur la couche flexible sont connectés l'un à l'autre par métallisation. Chaque panneau rigide-flex comporte une ou plusieurs zones rigides et une zone flexible. La combinaison de simples plaques rigides et flexibles est illustrée ci-dessous, avec plusieurs couches.
En outre, une combinaison d’une carte flexible et de quelques cartes rigides, d’une combinaison de plusieurs cartes flexibles et de plusieurs cartes rigides, utilisant des trous, des trous de placage, un procédé de laminage pour réaliser une interconnexion électrique. Selon les exigences de conception, le concept de conception est plus adapté à l'installation et à la mise au point de dispositifs ainsi qu'aux opérations de soudage. Assurez-vous que les avantages et la flexibilité de la carte rigide-flex sont mieux utilisés. Cette situation est plus compliquée et la couche de fil est supérieure à deux couches. Comme suit:
La stratification consiste à stratifier une feuille de cuivre, une pièce en P, un circuit à mémoire flexible et un circuit rigide externe en une carte multicouche. La stratification du panneau rigide-flex est différente de la stratification du seul panneau flexible ou de la stratification du panneau rigide. Il est nécessaire de prendre en compte la déformation du panneau flexible pendant le processus de laminage et la planéité de la surface du panneau rigide.
Par conséquent, en plus du choix du matériau, il est également nécessaire de prendre en compte l'épaisseur de la plaque rigide dans le processus de conception et de veiller à ce que le taux de retrait de la partie flex-rigide soit cohérent sans déformation. L'expérience prouve que l'épaisseur de 0, 8 ~ 1, 0 mm convient mieux. Dans le même temps, il convient de noter que la plaque rigide et la plaque flexible sont placées à une certaine distance de la partie de joint afin de ne pas affecter la partie de joint rigide.
Processus de production de cartes combinées rigides et flexibles
La production de rigid-flex devrait comporter à la fois un équipement de production de FPC et un équipement de traitement de PCB. En premier lieu, l’ingénieur en électronique dessine la ligne et la forme de la carte flexible en fonction des besoins, puis la transmet à l’usine qui peut produire la carte rigide-flexible. Une fois que les ingénieurs FAO ont traité et planifié les documents pertinents, la ligne de production FPC est organisée. Les lignes de production de FPC et de PCB sont nécessaires pour produire des PCB. Une fois que les panneaux flexibles et rigides sont sortis, conformément aux exigences des ingénieurs en électronique en matière de planification, le FPC et le circuit imprimé sont pressés sans faille à travers la presse, puis, en une série d'étapes détaillées, le processus final est un panneau rigide-flex. .
À titre d'exemple, prenons la carte à 4 couches Motorola Mobile Display + Key Side et Keys Side (Carte à deux couches rigide et carte flexible à deux couches). Les exigences en matière de fabrication de plaques sont une conception HDI avec un pas BGA de 0, 5 mm. L'épaisseur du panneau flexible est de 25 µm et il existe un trou IVH (Interstitial Via Hole). L'épaisseur de la plaque entière: 0, 295 +/- 0, 052 mm. La couche intérieure LW / SP est 3/3 mil.
Règles de conception pour les cartes Rigid-Flex
La conception du panneau rigide-flex est beaucoup plus compliquée que celle du circuit imprimé traditionnel, et il existe de nombreux endroits à surveiller. En particulier, les zones de transition à transition rigide, ainsi que les itinéraires, vias, etc. associés, sont soumis aux exigences des règles de conception correspondantes.
1. Via Localisation
Dans le cas d'une utilisation dynamique, en particulier lorsque la carte flexible est souvent pliée, les trous traversants de la carte flexible sont évités autant que possible et les trous traversants sont facilement cassés. Cependant, la zone renforcée sur le panneau flexible peut toujours être perforée, mais évite également le voisinage du bord de la zone renforcée. Par conséquent, il est nécessaire d’éviter une certaine distance de la zone de collage lors de la perforation de trous dans la conception des cartes flex et hard. Comme indiqué ci-dessous.
Pour les exigences de distance du via et du rigid-flex, les règles à suivre dans la conception sont les suivantes:
- Une distance d'au moins 50 mils doit être maintenue et une application à haute fiabilité nécessite au moins 70 mils.
- La plupart des processeurs n'accepteront pas les distances extrêmes inférieures à 30 mil.
- Suivez les mêmes règles pour les vias sur un tableau souple.
- C’est la règle de conception la plus importante dans le tableau rigide-flex.
2. Pad et Via Design
Les plaquettes et les vias gagnent la valeur maximale lorsque les exigences électriques sont satisfaites, et une ligne de transition lisse est utilisée à la jonction entre la plaquette et le conducteur pour éviter un angle droit. Des coussinets séparés doivent être ajoutés à l'orteil pour améliorer le soutien.
Dans la conception du panneau rigide-flex, les vias ou les pads sont facilement endommagés. Les règles à suivre pour réduire ce risque:
- Le plot de soudure du plot ou via est exposé à un anneau de cuivre, le plus gros sera le mieux.
- Les traces traversant ajoutent autant que possible des larmes pour augmenter le support mécanique.
- Ajouter un orteil pour renforcer.
3. Trace Design
S'il y a des traces sur différentes couches de la zone flexible (Flex), essayez d'éviter un fil en haut et l'autre sur le même chemin en bas. De cette manière, lorsque la carte flexible est pliée, la force des couches supérieure et inférieure du fil de cuivre est inconsistante, ce qui risque de causer des dommages mécaniques à la ligne. Au lieu de cela, vous devez échelonner les chemins et les croiser. Comme indiqué ci-dessous.
La conception du routage dans la zone de flexion (Flex) nécessite que la ligne d'arc soit la meilleure, pas la ligne d'angle. Contrairement aux recommandations dans la zone Rigide. Cela peut protéger la section de la pièce flexible de la carte d'être facilement cassée lorsqu'elle est pliée. La ligne doit également éviter une contraction ou une expansion soudaine, et les lignes épaisses et fines doivent être reliées par un arc en forme de goutte.
4. Conception de placage de cuivre
Pour le pliage flexible de la carte flexible renforcée, la couche de cuivre ou plate est de préférence une structure en treillis. Cependant, pour le contrôle d'impédance ou d'autres applications, la structure du maillage n'est pas satisfaisante en termes de qualité électrique. Par conséquent, dans la conception spécifique, le concepteur doit émettre un jugement qui correspond aux exigences de la conception. Utilise-t-il du cuivre ou un tissu plein? Cependant, pour la zone de déchets, il est encore possible de concevoir autant de cuivre solide que possible. Comme indiqué ci-dessous.
5. Distance entre le forage et le cuivre
Cette distance fait référence à la distance entre un trou et la peau de cuivre. C'est ce que l'on appelle la «distance entre trous de cuivre». Le matériau de la carte flexible est différent de celui de la carte rigide, de sorte que la distance entre les trous et le cuivre est trop difficile à gérer. En général, la distance entre les trous de cuivre standard devrait être de 10 mils.
Pour la zone rigide-flexible, les deux distances les plus importantes ne doivent pas être ignorées. Le premier est le foret en cuivre mentionné ici, qui respecte la norme minimale de 10 mil. L'autre est le trou au bord de la carte flexible (Hole to Flex), qui est généralement recommandé d'être 50mil.
6. Conception de la zone rigide et flexible
Dans la zone flexible-rigide, la carte flexible est de préférence conçue pour être connectée au panneau dur au milieu de la pile. Les vias de la carte souple sont considérés comme des trous enterrés dans la zone de liaison rigide-flexible. Les zones à remarquer dans la zone rigide-flexible sont les suivantes:
- La ligne doit être facilement reliée et la direction de la ligne doit être perpendiculaire à la direction du virage.
- La disposition doit être uniformément répartie dans toute la zone de pliage.
- La largeur du fil doit être maximisée dans toute la zone de pliage.
- La zone de transition à transition rigide doit essayer de ne pas adopter la conception de la PTH.
7. Le rayon de courbure de la zone de flexion de la carte Rigid-Flex
La zone de flexion flexible du panneau rigide-flexible doit pouvoir supporter 100 000 déformations sans coupures, courts-circuits, performances réduites ou délaminage inacceptable. La résistance à la flexion est mesurée par un équipement spécial et peut également être mesurée par des instruments équivalents. Les échantillons testés doivent satisfaire aux exigences des spécifications techniques pertinentes.
Dans la conception, le rayon de courbure doit être référencé comme indiqué dans la figure ci-dessous. La conception du rayon de courbure doit être liée à l'épaisseur de la carte flexible dans la zone de flexion flexible et au nombre de couches de la carte flexible. Un standard de référence simple est R = WxT. T est l'épaisseur totale du flex board. Le panneau simple W est égal à 6, le panneau double 12 et la carte multicouche 24. Par conséquent, le rayon de courbure minimal d'un panneau unique est 6 fois, le panneau double est 12 fois plus épais et la carte multicouche 24 fois. Tous ne devraient pas être moins de 1, 6 mm.
En résumé, il est particulièrement important que la conception du panneau souple et rigide soit en relation avec la conception du circuit imprimé souple. La conception des cartes flexibles nécessite de prendre en compte les différents matériaux, épaisseurs et combinaisons du substrat, de la couche de liaison, du film de cuivre, de la couche de recouvrement et de la plaque de renforcement, ainsi que de leurs propriétés de traitement, ainsi que de leurs propriétés telles que la résistance au pelage et la résistance à la flexion. . Propriétés de flexion, propriétés chimiques, températures de fonctionnement, etc. L'assemblage et l'application spécifique de la plaque flexible conçue doivent faire l'objet d'une attention particulière. Les règles de conception spécifiques à cet égard peuvent faire référence aux normes IPC: IPC-D-249 et IPC-2233.
En outre, pour la précision de traitement des cartes flexibles, la précision de traitement à l'étranger est la suivante: largeur du circuit: 50 µm, ouverture: 0, 1 mm et nombre des couches supérieur à 10. Domestique: largeur de circuit: 75μm, ouverture: 0.2mm, 4 couches. Celles-ci doivent être comprises et référencées dans la conception spécifique.
Une application normale d'une carte rigide-flexible est la conception de carte de circuit imprimé pour iPhone. Apple utilise une carte souple rigide pour connecter l'écran mobile de l'appareil à la carte principale. Si vous souhaitez en savoir plus sur les applications de carte rigide-flex pour des industries telles que les dispositifs médicaux, l’armée ou l’optoélectronique, visitez RayMing.
