ข้อดีของ PCB แบบยืดหยุ่นและ PCB แบบแข็ง

ตามมาตรฐาน IPC 6013 แผงวงจรแบบยืดหยุ่นจะถูกแบ่งออกเป็นแผงวงจรด้านเดียว แผงวงจรสองด้าน แผงวงจรหลายชั้น และแผงวงจรแบบยืดหยุ่นแข็ง

กระบวนการผลิตแผ่นกระดานแบบแข็ง-ยืดหยุ่นประกอบด้วยการเตรียมวัสดุ การขึ้นรูป การแกะสลัก การเจาะ การชุบ การตัดแผ่นกระดานแบบยืดหยุ่น และการทดสอบไฟฟ้า

กระบวนการผลิตบอร์ดแบบแข็ง-ยืดหยุ่นถือเป็นทางเลือกที่เหมาะสำหรับการสร้างวงจรในอุตสาหกรรมการแพทย์ อวกาศ การทหาร และโทรคมนาคม

เนื่องจากข้อดีต่างๆ เช่น น้ำหนักเบา ความหนาแน่นในการประกอบสูง และขนาดเล็ก ทำให้ความต้องการแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (Flexible PCB) เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นยังมีดีไซน์เชิงกลที่ล้ำหน้า และประสิทธิภาพทางไฟฟ้าและความร้อนที่ยอดเยี่ยม ความนิยมของแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นได้ผลักดันให้เกิดการพัฒนาผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง เช่น แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น HDI แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นฝังตัว และแผงวงจรพิมพ์แบบแข็ง-ยืดหยุ่น (Rigid-Flex PCB)

ในบรรดาผลิตภัณฑ์อนุพันธ์เหล่านี้แผงวงจรพิมพ์แบบแข็งและยืดหยุ่น (rigid-flex PCBs)นิยมใช้กันในอุตสาหกรรมยานยนต์ การแพทย์ การทหาร และอวกาศ การผลิตแผงวงจรแบบแข็งและยืดหยุ่นเป็นกระบวนการที่ใช้เวลานาน โดยมีขั้นตอนต่างๆ เช่น การเตรียมวัสดุ การกัด การเจาะ และการชุบ ตามด้วยการผลิตผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย คู่มือนี้จะสำรวจแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (flexible PCBs) และทำความเข้าใจกระบวนการผลิตแผงวงจรแบบแข็งและยืดหยุ่น

ข้อดีของ PCB แบบยืดหยุ่น

แผงวงจรที่ทำจากวัสดุฐานที่ยืดหยุ่นได้เรียกว่า PCB แบบยืดหยุ่น PCB แบบยืดหยุ่น (หรือบอร์ดแบบยืดหยุ่น) มีความยืดหยุ่นและปรับเปลี่ยนได้ สามารถปรับรูปทรงให้ตรงตามข้อกำหนดของการใช้งานต่างๆ ได้ เมื่อเปรียบเทียบกับบอร์ดแบบแข็งแบบดั้งเดิมแล้ว บอร์ดแบบยืดหยุ่นมีข้อดีหลายประการ ได้แก่:

• ขนาดเล็กน้ำหนักเบา
• บาง
• การย่อขนาดของวงจร ความหนาแน่นของการประกอบสูง
• ข้อผิดพลาดในการเดินสายน้อยลง
• ความยืดหยุ่น เหมาะสำหรับการสร้างวงจรแบบโค้งงอได้
• ไม่ต้องใช้ขั้วต่อเชิงกล
• รองรับการเชื่อมต่อแบบ 3D
• อิสระในการออกแบบเชิงกลและอิเล็กทรอนิกส์ในระดับสูง
• ความสมบูรณ์ของสัญญาณสูงและความน่าเชื่อถือของวงจร
• ควบคุมอิมพีแดนซ์ได้ดี
• อุณหภูมิในการทำงานที่หลากหลาย
• ทนต่อแรงกระแทกได้ดี
• เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

แม้จะมีข้อดีทั้งหมดนี้ แต่ PCB แบบยืดหยุ่นก็มีต้นทุนวัสดุที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับ PCB แบบแข็งหรือแบบยืดหยุ่น PCB แบบแข็งรวมข้อดีของ PCB แบบแข็งและแบบยืดหยุ่นเข้าด้วยกัน ทำให้เป็นประโยชน์ต่อการผลิตวงจร เนื้อหาต่อไปนี้จะแนะนำ PCB แบบแข็งและแบบยืดหยุ่น

แผ่นแข็งแบบยืดหยุ่นมักใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ การแพทย์ การทหาร และการบินและอวกาศ

Rigid-Flexible Board คืออะไร

ตามมาตรฐาน IPC 6013 แผ่นบอร์ดแบบยืดหยุ่นจะถูกแบ่งประเภทออกเป็นหลายประเภท ได้แก่ แผ่นด้านเดียว แผ่นสองด้าน แผ่นหลายชั้น และแผ่นแบบแข็ง-ยืดหยุ่น ประเภทที่ 4 ภายใต้ IPC 6013 กล่าวถึงแผ่นบอร์ดแบบแข็ง-ยืดหยุ่น ซึ่งรวมข้อดีของแผ่นแบบยืดหยุ่นและแบบแข็งเข้าด้วยกัน แผ่นบอร์ดเหล่านี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นแผ่นไฮบริดหรือแผ่นแบบแข็ง-ยืดหยุ่น แผ่นบอร์ดแบบแข็ง-ยืดหยุ่นแบ่งออกเป็น XNUMX ประเภท ได้แก่

1. ประเภทการติดตั้งแบบยืดหยุ่น – ประเภทนี้สามารถดัดงอได้เพียงครั้งเดียวเท่านั้นระหว่างการติดตั้งหรือการบำรุงรักษา
2. ประเภทยืดหยุ่นแบบไดนามิก – ประเภทนี้สามารถงอได้หลายครั้งระหว่างการใช้งาน

แผ่นแข็งแบบยืดหยุ่นเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการขนาดเล็ก เช่น ความจำเป็นในการรวมส่วนประกอบต่างๆ เข้าด้วยกันในพื้นที่ที่เล็กลง แผ่นแข็งแบบยืดหยุ่นได้รับการออกแบบในพื้นที่ 3 มิติ จึงมีประสิทธิภาพเชิงพื้นที่ที่สูงกว่า สามารถดัดหรือพับแบบไดนามิกได้ ช่วยให้สร้างรูปร่างที่ต้องการในบรรจุภัณฑ์ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายได้ง่ายขึ้น ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกันมากนัก ต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า และเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางว่ามีความน่าเชื่อถือ แผ่นแข็งแบบยืดหยุ่นมักใช้ในอุตสาหกรรมการแพทย์ โทรคมนาคม และอวกาศ

แผ่นแข็งแบบยืดหยุ่นเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการขนาดเล็ก เช่น ความจำเป็นในการรวมส่วนประกอบจำนวนมากขึ้นในพื้นที่ที่เล็กลง

กระบวนการผลิตแบบยืดหยุ่น

ก่อนที่จะเริ่มกระบวนการผลิตแบบ Rigid-Flex จะต้องดำเนินการออกแบบ PCB ก่อน เมื่อกำหนดรูปแบบแล้ว ก็สามารถเริ่มกระบวนการผลิตแบบ Rigid-Flex ได้

กระบวนการผลิตแบบ Rigid-Flex เป็นการผสมผสานเทคนิคการผลิตของแผงวงจรแบบแข็งและแบบยืดหยุ่น แผงวงจรแบบ Rigid-Flex จะวางแผงวงจรพิมพ์แบบแข็งและแบบยืดหยุ่นซ้อนกันเป็นชั้นๆ ส่วนประกอบต่างๆ จะถูกประกอบเข้าด้วยกันในพื้นที่แข็งและเชื่อมต่อกันกับแผงวงจรพิมพ์แบบแข็งที่อยู่ติดกันผ่านพื้นที่ยืดหยุ่น การเชื่อมต่อระหว่างชั้นต่างๆ จะถูกใส่เข้าไปผ่านรูทะลุที่ชุบด้วยไฟฟ้า

กระบวนการผลิตแบบแข็งและยืดหยุ่นประกอบด้วยขั้นตอนต่างๆ ต่อไปนี้:

1. เตรียมพื้นผิว: ขั้นตอนแรกในกระบวนการผลิตแบบยืดหยุ่นแข็งคือการเตรียมหรือทำความสะอาดแผ่นลามิเนต ไม่ว่าจะมีการเคลือบกาวหรือไม่ก็ตาม แผ่นลามิเนตที่มีชั้นทองแดงต้องได้รับการทำความสะอาดล่วงหน้าก่อนนำไปใช้ในกระบวนการผลิตอื่นๆ
2. การสร้างรูปแบบ: ทำได้โดยการพิมพ์สกรีนหรือการถ่ายภาพ
3. กระบวนการแกะสลัก: ทั้งสองด้านของลามิเนตที่มีรูปแบบวงจรจะถูกจุ่มลงในถังแกะสลักหรือพ่นด้วยสารละลายตัวแทนแกะสลักเพื่อแกะสลัก
4. กระบวนการเจาะเชิงกล: ระบบการเจาะที่แม่นยำหรือการเจาะทางเทคนิคใช้ในการเจาะรูวงจร แผ่นวงจร และรูปแบบรูทะลุที่จำเป็นในแผงการผลิต ตัวอย่างเช่น เทคโนโลยีการเจาะด้วยเลเซอร์
5. กระบวนการชุบทองแดง: จุดเน้นของกระบวนการชุบทองแดงคือการสะสมทองแดงที่จำเป็นภายในรูทะลุที่ชุบเพื่อสร้างการเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างชั้นต่างๆ ของแผงแบบแข็ง-ยืดหยุ่น
6. สมัครชั้นปกคลุม: วัสดุของชั้นปกคลุม (โดยทั่วไปคือฟิล์มโพลิอิไมด์) และกาวจะถูกพิมพ์ลงบนพื้นผิวของแผ่นแข็งแบบยืดหยุ่นด้วยการพิมพ์สกรีน
7. การเคลือบชั้นปิด: การเคลือบจะดำเนินการภายใต้อุณหภูมิ แรงดัน และขีดจำกัดสุญญากาศที่เฉพาะเจาะจง เพื่อให้แน่ใจว่าชั้นปิดจะยึดเกาะได้อย่างเหมาะสม
8. ใช้ซี่โครงเสริมแรง: อาจใช้ซี่โครงเสริมแรงเพิ่มเติมก่อนกระบวนการลามิเนตเพิ่มเติม ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการออกแบบของแผ่นแข็ง-ยืดหยุ่น
9. การตัดบอร์ดแบบยืดหยุ่น: ใช้วิธีการเจาะรูแบบไฮดรอลิกหรือมีดเจาะเฉพาะทางเพื่อตัดบอร์ดแบบยืดหยุ่นจากแผงการผลิต
10. การทดสอบและการตรวจสอบระบบไฟฟ้า: แผงวงจรแบบ Rigid-flex จะได้รับการทดสอบระบบไฟฟ้าตามแนวทาง IPC-ET-652 เพื่อยืนยันว่าประสิทธิภาพของฉนวน การเชื่อมต่อ คุณภาพ และประสิทธิภาพของแผงวงจรเป็นไปตามข้อกำหนดของข้อกำหนดการออกแบบ วิธีการทดสอบได้แก่ การทดสอบด้วยโพรบบินและระบบทดสอบกริด

กระบวนการผลิตแบบแข็ง-ยืดหยุ่นเป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับการสร้างวงจรในอุตสาหกรรมการแพทย์ อวกาศ การทหาร และโทรคมนาคม เนื่องจากแผงวงจรเหล่านี้มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและฟังก์ชันที่แม่นยำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

โดยปกติแล้ว วิศวกรจะตรวจสอบข้อมูลในหัวข้อนี้ร่วมกับ ข้อมูล การผลิตวงจรแบบยืดหยุ่นและเอกสารเกี่ยวกับแผงวงจรพิมพ์สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าเมื่อเตรียมการสร้างแผงวงจรพิมพ์หรือแผงวงจรประกอบที่น่าเชื่อถือ