הבנת יסודות PCB שונים

לפני צלילה לאסטרטגיות עיצוב, חשוב לתפוס את המאפיינים הבסיסיים של כל גירסאות PCB.כל סוג משרת תפקיד מכני וחשמלי מובהק, ומגבלותיהם מגדירות את גבולות האינטגרציה.

ריג'י PCB

ריגיד PCB הם עמוד השדרה המסורתי של אלקטרוניקה.הם בנויים על תת-שכבות מוצקות, לא גמישות כגון FR-4 (fiberglass-reinforced epoxy) או גבוה-FLT:0 (TggigFLT:1 חומרים היתרון העיקרי שלהם הוא יציבות מכנית, אשר מאפשר מיקום מדויק, מפרקים מוכרים, ובקרת עקבית של רריג'יד.

PCB גמיש

PCB גמיש להשתמש פולימד (למשל, קפטון) או פוליסטר substrates, בדרך כלל 12-50 מיקרומטר עבה. שלהם טבע דק, חד משמעי מאפשר להם לקפל לתוך חללים הדוקים, מסלול בין לוחות מעוות, או ליצור צירים דינמיים ביישומים כמו מדפסת, מצלמות, ומכשירים גמישים יכולים להיות חד-צדדיים, כפולים, או רב-צדדיים, אבל הם דורשים טיפול מכני יותר.

ריגיד-Flexs

ה- PCBs של ריידיד משלב שכבות קשיחות וגמישות לתוך מבחנה אחת.השכבות גמישות משתרעות מאזור נוקשה אחד למשנהו, ויצרו חיבורים אינטגרליים המסלקים את המחברים ואת ה- wirete trete wiring. גישה היברידית זו מפחיתה את עלות ההרכבה, משפרת את השלמות האות על ידי הימנעות ממשקי חיבורים מחוברים, ומאפשרת שלושה-מפלקסים הם נפוצים בחלל, אלקטרוניקה, אלקטרוניקה, וגבוהה במקום שבו הם משקל גבוה.

אסטרטגיות עיצוב חיוניות לשילוב ללא ים

שילוב של אלמנטים נוקשים, גמישים, קשיחים ונוקשות גמישים דורש גישה הוליסטית המתייחסת לפריסה, חומרים, מעברים, ו routing. להלן הן האסטרטגיות הקריטיות, כל אחת מהן התרחבה עם הדרכה מעשית.

1. תכנון ליברט אסטרטגי ו- Stackup

התחל עם מעטפת מכנית מלאה המגדירה את הצורה הסופית מקופלת.הפריסה חייבת לכבד את גרזן המסתובב ואת הקרנית הנדרשת. השתמש בשיטות הטובות ביותר הבאות:

מקום מקביל

מניחים את כל הרכיבים הנוקשות באזורים נוקשים.אל תרכיבו רכיבים על חלקים גמישים שיחלפו - מתח יכול לפצח מפרקי מכר או לפגוע בגוף הרכיב.עבור עיצובים גמישים קשיחים, רכיבים עשויים להיות ממוקמים על החלקים הנוקשות רק, בעוד אזורים גמישים שמורים לעקבות חיבור.אם מרכיב חייב להזיז את הגבול, להשתמש במשמריש או תיקון חיזוק מקומי.

עיצוב שכבתי

Define theשכבה ערימה מוקדם. עבור לוחות גמישים, שכבות הליבה גמישות (בדרך כלל 2-4 שכבות) מוטבעות בין שכבות קשיחות.השכבות גמישות חייבות להיות משקל נחושת מספיק (0.5 oz או 1 oz) עבור אמינות, ואת הערימה צריך להיות סימטרי כדי להפחית את עמוד המלחמה. השתמש עובי אדפטי עקבי על פני חלקים גמישים כדי לשלוט.

אוריינטציה ופאנליזציה

אל הזר את הציר הגמי עם הכיוון של לוח הייצור (בדרך כלל מימד פאנל ארוך יותר) כדי למזער את הלחץ. עבור הפלינליזציה, כולל חורים כלי וחילונות על חלקים נוקשים בלבד. אזורים גמישים צריכים להיות ברורים של תיקונים מכניים אלה כדי למנוע עיוות במהלך ההרכבה.

בחירת חומרים והתאמה

אפשרויות חומריות משפיעות ישירות על אמינות, על אמינות, ועלות.הפרמטרים המרכזיים כדי להתאים בין חלקים נוקשים וגמישים הם יעילים של התרחבות תרמית (ראה FLT:0CTEIRFLT:1), טמפרטורת מעבר זכוכית (FLT:2TgigreaFLT 3: 3), ומודולים של גמישות.

חומרים ריגידיים

  • (ב) [15] ויקרא י"ד): "[ה]" (ב"ד:2TgigcioFLT: 3,364°C,FLT:4,FLT:4:5]5 14-17 בין 2 ל-UVS (z-axis) מתאים לתכנוןים זולים, נמוכים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

חומרים גמישים

  • (ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] (ב) ,ב"ה) ,[דרוש מקור], ב[[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]

(ב) השתמשו בזרעים חסרי דבקות בשכבות גמישות ככל האפשר (למשל, התגלגלו חיבור נחושת נחושה נחושת ישירות לפולימנימאיד) בנייה ללא סייג מספקת יותר טובה:0CTEFLT:1 (המתאם, כוח קלף גבוה יותר, ושיפור חיי flex דינמיים.

חיבור ו-Via Materials

עבור מעברים, השתמש ב-High-temperature מדורג מכרמאק (LPI) או כיסוי פולימידי. להימנע מ- ENIG לסיים על חלקים גמישים אם כיפוף דינמי צפוי; במקום זאת, השתמש בזהב רך או OSP.עבור דרך המעבר מקשה ל- flex, בחר דרך חור באמצעות טבעות annular כי הם לפחות 150 מיקרומטר רחב יותר מאשר התרגיל כדי לשמור על שלמות מבנית.

3.עיצוב אזורי המעבר האופטימלי

המעבר בין חלקים נוקשים וגמישים הוא האזור הכשל ביותר.עקוב אחר הכללים האלה:

מעברים גרפיים ו-Beld Radii

לעולם אל מעבר בפתאומיות מלוח נוקשה עבה זנב גמיש דק. השתמש במצוץ של לפחות 2-3 מ"מ שבו עובי החומרי הקשיח בהדרגה מופחת למתח.רדיוס הנדק של החלק הגמיש חייב להיות פי עשרה עובי עבור קידוד דינמי (למשל, אם הערימה הוא 0.2 מ"מ עובי, רדיוס 2 מ"מ עבור החלק הגמ סטטי (one-one) להיות מקובל על פינות מתוחים חמש פעמים רוחב עובי; הוא מרוכז; הוא מרוכז.

Teardrop and Fillet Design

בכל דרך כריית או מדפים הנמצאים בתוך או בסמוך לאזור ה-flex, משתמשים בממלאי דמערופ.קשרי נחושת נוספים אלה מרחיבים את מפרק החילון-ל-הגזע, המחלקים מתח מכני הרחק מהחבית והממשק הדיאלקטרי.המלאט צריך להיות רדיוס של לפחות 0.2 מ"מ על כל צד.

סיוע סטריינס

כולל תכונות להקלה על זנים בגבול נוקשה גמיש: תפרים דרך (אם אישורי העיצוב), נוקשות בחצי הדרך דרך אזור ה- flex אם זה יהיה קלוש, ופינות מרווחים מעוגלות כדי להימנע מהפצת דמעה.טכניקה נפוצה היא להרחיב את ה- 1-2 מ"מ נוקשה מעבר לגבול כטיפול זמני, ולאחר מכן להסיר אותו במהלך depaneling.זה מונע את הגמישות מלהיות מלחיצה במהלך ההתאספות.

4.ההנחיות למועצת טכנולוגיה מעורבת

כללי עיצוב חשמל שונים בין חלקים נוקשים ו גמישים בשל הבדלים קבוע דיאלקטרי, גסות נחושת, ומגבלות מכניות.

Trace Width ו-ספאג

על שכבות גמישות, להשתמש בשרידים רחבים יותר עבור כוח וקרקע (מינימום 0.15 מ"מ עבור אות, 0.3 מ"מ עבור כוח) כדי להפחית את ההתנגדות ולשפר את החיים גמישים. לשמור על ספיגה של לפחות 0.15 מ"מ בין עקבות סמוכים באזורים bend. עבור זוגות שונים, להבטיח כי הדחף נשלט על פני אזורים נוקשים ו גמישים - זה דורש לעתים קרובות מסלולים שונים או ספאם בתוך החלק עקב מעודת.

סוגי ומיקומים

להימנע הצבת דרך באזור הנדנדה.כל דרך צריכה להיות ממוקמת לפחות 1 מ"מ הרחק מן קו ההתחלה של הנדנד.Prefer דרך חור דרך מיקרו-vias לאמינות באזורי גמיש, אבל מיקרו-vias ניתן להשתמש אם מלא פס מוליכות התנהגותית. כאשר מסירים אותות מקטע קשיח לחלק גמיש, נתב על אותה שכבה ככל האפשר כדי למנוע שינויים נוספים.

הגנה ומטוסים

מעגלים גמישים רגישים יותר להפרעה אלקטרומגנטית בגלל הדיאלקטרי הדק שלהם ולעתים קרובות משטח צף. Include מטוס קרקע על שכבה אחת גמישה (עדיף את השכבה הפנימית) עם שנאה לחצות כדי לשמור על גמישות.תבנית ה"בטן" צריכה להיות 70-80% צפיפות נחושת עם 0.3 מ"מ ו - 0.2 מ"מ חללים.בעיצובים גבוהים, להשתמש במטוס מוצק על שכבה נפרדת, אבל להגביל את האזור הנחושה רציפה כדי למנוע נוקשות.

5.חיבור ושילוב Stiffener

מחברים לעתים קרובות לגשר על התחומים הנוקשות והגמישים.בחר אפס-inertion-force (ZIF) מחברים לזנבים גמישים כדי להימנע מפגיעה בחוד החנית.עבור לוחות גמישים קשיחים, החיבור האינטגראלי בדרך כלל מבטל את הצורך במחברים, אבל לפעמים מחברים חיצוניים נדרשים עבור סוללות או ממשקי תצוגה.במקרים כאלה, מחזקים את הקצה עם פולימוס או 4 מ"מ"מ.

בחירת ה-Stiffener הנכון

  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0FR-4 נוקשות: FLT:1 Thicker (0.5-1.0 מ"מ), מספק קשיחות עבור מחברים קצה או חורים ברגים.
  • (ב) נוקשות:0 (Metalנוקשותenerrea): אלומיניום 1 (FLT:1) או נירוסטה עבור יישומים בעלי כוח גבוה; חייב להיות מבודד מבחינה חשמלית אם הם יוצרים קשר עם עקבות.

נוקשות מצורף באמצעות דבק רגיש ללחץ (PSA) עבור יישומים עובי נמוך, או להשתמש נוקשות מעוקלת כיפוף עבור כוח קליפ גבוה יותר.וודא שהנוקשות אינה משתרעת לתוך אזור הנדנדה - פער של לפחות 2 מ"מ נדרש.

תכנון ובדיקה

אפילו העיצוב הטוב ביותר יכשל אם לא ניתן לבנות אותו באופן אמין.תתתחיל עם בית הבד שלך מוקדם, שיתוף מודל 3D מכני ופרטי הערימה הסופיים.

עיצוב כללי יכולת (DFM)

לספק את היצרן עם המידע הבא בחוברת נפרדת או ציור של ייצור:

  • רצף שכבתי וערעור חומרי עם עוביים עבור כל שכבת נוקשה וגמישות.
  • בנד קורני וזווית (מדינה אם דינמי או סטטי).
  • מיקומים ועוביים של Stiffener.
  • גדלים וסובלנות - תרגילים חומריים גמישים באופן שונה בשל התרחבות תרמית.
  • מיקום נקודות מבחן - רצוי על חלקים קשיחים.

מלכודות DFM נפוצות כוללות שימוש בתרגילים קטנים מדי (נמוכים 0.2 מ"מ) באזורי גמיש, הצבת חריצים ללא תמיכה, או לציין את מיצוי לייזר מיותר.רוב המדגמים מעדיפים routing או אגרוף עבור קווי מתאר גמישים; לבקש את השיטה המועדפת עליהם.

בדיקה חוזרת

לאחר הדבקה, הכפוף לתכנון למערך של בדיקות קפדניות:

דינמיקה Flex Test

השתמש בתיקון מכני כדי לכופף שוב ושוב את הגמישות בזווית וברדיוס המפורטים לפחות 10,000 מחזורים תוך מדידה של המשכיות ההתנגדות. 10% שינוי בהתנגדות מצביע על אי ספיקת קוצר ראייה.

אופניים חמים

מחזור בין -40 מעלות C ו +125 ° C עבור 1000 מחזורים עבור IPC-9701A. Monitor ממשק גמיש נוקשה עבור דלמינציה או רִיק באמצעות מיקרוסקופיה אקוסטית.

מבחן חוזק

מדדו את הדבקות בין שכבת גמישות לבין מלוטש נוקשה במעבר.השיט-TM-650 שיטת 2.4.8 סטנדרט דורש כוח קליפה מינימלי של 0.7 N/mm עבור נחושת oz אחד על פולימד.

בדיקות חשמל

לבצע בדיקות אימפולסים על זוגות שונים ובדיקות המשכיות על כל הרשתות. השתמש בודק בדיקות מעופפות עבור מעגלים גמישים כדי למנוע בדיקות מכניות שעלולות להזיק למשטח.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

אפילו מעצבים מנוסים עושים טעויות בעת שילוב אלמנטים גמישים ונוקשות גמישים.כאן הם הנושאים השכיחים ביותר:

  • (FLT:0) רדיוס צנד גמיש: ⁇ 1 (בשיתוף רדיוס גמיש סטטי עבור יישום דינמי מוביל לפצח מוקדם.תמיד מתפוגג על ידי גורם של 2 עבור דינמי.
  • (FLT:0) אבחון של מתח Z-axis:cioFLT:1) מפלט דרך חורות בחלק נוקשה ליד אזור המעבר יכול לסבול שברים חבית אם הלוח הוא מכווץ.
  • (FLT:0)Uneven נחושת הפצה: 1FLT:1 מטוסים חזקים גדולים נחושת על שכבות גמישות לגרום לדירקטוריון להתנדנד בזינוק של סכין ולא קשת חלקה. השתמש בתבניות חצי-שנאה או מחוספסות.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מסקנה

שילוב רכיבי PCB גמישים, גמישים ונוקשות בעיצוב יחיד הוא משימה מאתגרת אך מתגמל הנדסה.המפתח להצלחה הוא בגישה ממושמעת: להתחיל עם מעטפה מכנית ברורה, בחירת חומרים תואמים, עיצוב מעברים הדרגתיים עם רדיוני בונד הנכון, לדבוק בהנחיות DFM.

לקריאה נוספת, מומלץ להתייעץ עם תקן ה-FLT:0 (IPC-2223) עבור עיצוב מעגלים גמישים (FLT:1 ו-FLT:2 Altium-flex design guideFLT 3) 3 יכולות ייצור עבור גמישים מתקדמים ניתן לבדוק ב-FLT:4PCBWayFLT:5 או FLT6JLCBalph 7.