Voordelen van flexibele PCB's en Rigid-Flex PCB's

Volgens de IPC 6013-standaard worden flexibele platen geclassificeerd in enkelzijdige, dubbelzijdige, meerlaagse en rigide flexibele platen.

Het productieproces van rigid-flex platen omvat materiaalvoorbereiding, vormen, etsen, boren, plateren, snijden van flexibele platen en elektrisch testen.

Het productieproces van rigid-flex-platen is een ideale keuze voor het construeren van circuits in de medische, ruimtevaart-, militaire en telecommunicatie-industrie.

Door hun voordelen zoals een laag gewicht, een hoge assemblagedichtheid en miniaturisatie, neemt de vraag naar dergelijke printplaten toe. Flexibele printplaten hebben bovendien een geavanceerd mechanisch ontwerp en uitstekende elektrische en thermische prestaties. De populariteit van flexibele printplaten heeft de ontwikkeling van andere gerelateerde producten gestimuleerd, zoals HDI-flexibele printplaten, embedded flexibele printplaten en rigid-flex printplaten.

Van deze afgeleide producten worden rigid-flex printplaten veel gebruikt in de auto-, medische, militaire en ruimtevaartindustrie. De productie van rigid-flex printplaten is een tijdrovend proces, met stappen zoals materiaalvoorbereiding, etsen, boren en galvaniseren, gevolgd door de uiteindelijke productie. Deze handleiding gaat dieper in op flexibele printplaten en geeft inzicht in het productieproces van rigid-flex printplaten.

Flexibele PCB's Voordelen

Een printplaat gemaakt van flexibele basismaterialen wordt een flexibele PCB genoemd. Flexibele PCB's (of flexboards) zijn flexibel en aanpasbaar en kunnen worden gevormd om aan de eisen van verschillende toepassingen te voldoen. Vergeleken met traditionele stijve boards hebben flexboards veel voordelen, waaronder:

• Klein formaat, lichtgewicht
• Dun
• Miniaturisatie van circuits, hoge assemblagedichtheid
• Minder bedradingsfouten
• Flexibiliteit, geschikt voor het construeren van buigbare circuits
• Er zijn geen mechanische connectoren nodig
• Compatibel met 3D-verbindingen
• Hoge mate van mechanische en elektronische ontwerpvrijheid
• Hoge signaalintegriteit en circuitbetrouwbaarheid
• Goede impedantiecontrole
• Breed scala aan bedrijfstemperaturen
• Sterke schokbestendigheid
• Geschikt voor ruwe omgevingen

Ondanks dat ze al deze voordelen bezitten, hebben flexibele PCB's hogere materiaalkosten vergeleken met stijve of rigide flexplaten. Rigid-flex-platen combineren de voordelen van stijve en flexibele PCB's, waardoor ze een zegen zijn voor de productie van circuits. De volgende inhoud introduceert rigid-flex-platen en het rigid-flex-productieproces.

Rigid-flex-platen worden vaak gebruikt in de automobiel-, medische, militaire en ruimtevaartindustrie.

Wat zijn rigide-flexibele platen

Volgens de IPC 6013-standaard worden flexibele platen ingedeeld in verschillende typen, waaronder enkelzijdige, dubbelzijdige, meerlaagse en rigide flexplaten. Type 4 onder IPC 6013 spreekt van rigid-flex platen, die de voordelen van flexibele en stijve platen combineren. Ze kunnen worden omschreven als hybride boards of rigid-flex boards. Rigid-flex-platen zijn onderverdeeld in twee categorieën:

1. Flexibel montagetype – Dit type kan slechts één keer worden gebogen tijdens installatie of onderhoud.
2. Dynamisch flexibel type – Dit type kan tijdens gebruik meerdere keren worden gebogen.

Rigid-flex platen zijn geschikt voor toepassingen die een klein formaat vereisen, dwz de noodzaak om meer componenten op een kleiner oppervlak te integreren. Ontworpen in 3D-ruimte, hebben rigid-flex-platen een hogere ruimtelijke efficiëntie; ze kunnen dynamisch worden gebogen of gevouwen, waardoor de vorming van de gewenste vorm in de eindproductverpakking wordt vergemakkelijkt; ze vereisen niet veel onderlinge verbindingen, vereisen minder onderhoud en worden algemeen erkend vanwege hun betrouwbaarheid; rigid-flex platen worden het meest gebruikt in de medische, telecommunicatie- en ruimtevaartindustrie.

Rigid-flex platen zijn geschikt voor toepassingen die een klein formaat vereisen, dwz de noodzaak om meer componenten op een kleiner oppervlak te integreren.

Rigid-flex productieproces

Voordat het rigid-flex-productieproces begint, moet de PCB-ontwerplay-out worden gemaakt. Zodra de lay-out is bepaald, kan het rigide-flex-productieproces beginnen.

Het rigid-flex productieproces combineert de productietechnieken van stijve en flexibele platen. Rigid-flex-platen stapelen stijve en flexibele PCB's laag voor laag. Componenten worden in de stijve gebieden geassembleerd en via de flexibele gebieden met aangrenzende stijve platen verbonden. Verbindingen tussen lagen worden aangebracht via geplateerde gaten.

Het rigid-flex-productieproces omvat de volgende stappen:

1. Het substraat voorbereiden: De eerste stap in het rigid-flex productieproces is het voorbereiden of reinigen van het laminaat. Of er nu wel of geen lijmlaag aanwezig is, laminaten met koperlagen moeten vooraf worden gereinigd voordat ze in andere productieprocessen worden gebruikt.
2. Patroongeneratie: gedaan door middel van zeefdruk of fotobewerking.
3. Etsproces: Beide zijden van het laminaat met het circuitpatroon worden ondergedompeld in een etstank of besproeid met een etsmiddeloplossing om te etsen.
4. Mechanisch boorproces: Precisieboorsystemen of technisch boren worden gebruikt om de vereiste circuitgaten, pads en doorlopende gatenpatronen in de productiepanelen te boren. Bijvoorbeeld laserboortechnologie.
5. Koperplatingsproces: De focus van het koperplatingproces is het aanbrengen van het benodigde koper in de geplateerde gaten om elektrische verbindingen tussen de lagen van de rigid-flex plaat tot stand te brengen.
6. Deklaag aanbrengen: Het materiaal van de deklaag (meestal polyimidefilm) en de lijm worden door middel van zeefdruk op het oppervlak van de rigid-flex plaat gedrukt.
7. Lamineren van de deklaag: Het lamineren wordt uitgevoerd bij specifieke temperaturen, drukken en vacuümlimieten om een ​​goede hechting van de deklaag te garanderen.
8. Verstevigingsribben aanbrengen: Extra verstevigingsribben kunnen worden aangebracht vóór aanvullende lamineerprocessen, afhankelijk van de ontwerpvereisten van de rigid-flex plaat.
9. Flexibel karton snijden: Gebruik hydraulische ponsmethoden of gespecialiseerde ponsmessen om het flexibele karton uit het productiepaneel te snijden.
10. Elektrisch testen en valideren: Rigid-flex platen worden elektrisch getest volgens de IPC-ET-652-richtlijnen om te bevestigen dat de isolatieprestaties, onderlinge verbinding, kwaliteit en prestaties van de printplaat voldoen aan de vereisten van de ontwerpspecificaties. Testmethoden omvatten het testen van vliegende sondes en rastertestsystemen.

Het rigide-flex-productieproces is een ideale keuze voor het construeren van circuits in de medische, ruimtevaart-, militaire en telecommunicatie-industrie, omdat deze printplaten uitstekende prestaties en nauwkeurige functies bieden, vooral in zware omgevingen.

Ingenieurs bevestigen dit onderwerp doorgaans samen met aantekeningen over de fabricage van flexibele circuits en printplaten voor voedingstransformatoren bij het voorbereiden van een betrouwbare printplaat- of PCBA-constructie.