บทบาทของสารทำให้แข็ง PCB ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

ตัวเสริมความแข็งแรงของ PCBคือชิ้นส่วนเสริมแรงเฉพาะจุดที่ยึดติดกับแผ่นวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นหรือแบบแข็ง-ยืดหยุ่น เพื่อสร้างบริเวณที่แข็งแรงในบริเวณที่การออกแบบต้องการความเสถียรทางกล หากไม่มีตัวเสริมความแข็งแรง วงจรแบบยืดหยุ่นจะขาดความเรียบที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้ ขาดการรองรับโครงสร้างที่จำเป็นสำหรับการวางชิ้นส่วน SMT และขาดความแข็งแรงในการจัดการที่อุปกรณ์ประกอบอัตโนมัติต้องการ

แม้ว่าตัวเสริมความแข็งแรงจะมีความสำคัญ แต่กลับเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ถูกระบุรายละเอียดน้อยที่สุดในแพ็คเกจการออกแบบ PCB แบบยืดหยุ่น ซึ่งนำไปสู่ปัญหาด้านผลผลิตในการประกอบ ความล้มเหลวของความน่าเชื่อถือของตัวเชื่อมต่อ และการแก้ไขการออกแบบโดยไม่จำเป็น คู่มือนี้ครอบคลุมถึงการเลือกวัสดุ ข้อกำหนดความหนา วิธีการยึด กฎการออกแบบ และการบูรณาการการผลิตในรายละเอียดที่วิศวกรต้องการเพื่อให้ได้ตัวเสริมความแข็งแรงที่ถูกต้องตั้งแต่การผลิตครั้งแรก

---

1) ตัวเสริมความแข็งแรงของแผงวงจรพิมพ์ (PCB Stiffeners) ทำหน้าที่อะไร และทำไมจึงมีความสำคัญ

1.1 ฟังก์ชั่นหลัก

ชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงมีหน้าที่ทางวิศวกรรมที่แตกต่างกันสี่ประการในแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นและแบบแข็ง-ยืดหยุ่น :

• การรองรับตัวเชื่อมต่อ: คอนเนคเตอร์ ZIF, คอนเนคเตอร์แบบบอร์ดต่อบอร์ด และอินเทอร์เฟซแบบขอบการ์ด ล้วนต้องการพื้นผิวสัมผัสที่เรียบและแข็งแรง หากไม่มีวัสดุเสริมความแข็งแรงรองรับบริเวณคอนเนคเตอร์ วงจรแบบยืดหยุ่นจะโก่งงอระหว่างการเสียบ ทำให้เกิดการสัมผัสที่ไม่ต่อเนื่องหรือคอนเนคเตอร์เสียหายได้
• ความเรียบของชิ้นส่วน SMT: ชิ้นส่วนแบบติดตั้งบนพื้นผิว — โดยเฉพาะอย่างยิ่ง QFP, BGA และชิ้นส่วนพาสซีฟขนาด 0201/01005 ที่มีระยะห่างขาแคบ — จำเป็นต้องมีพื้นผิวเรียบในระหว่างการบัดกรีแบบรีโฟลว์ ตัวเสริมความแข็งแรงจะสร้างฐานที่มั่นคงซึ่งป้องกันการบิดเบี้ยวและรับประกันความเรียบเสมอกันทั่วบริเวณที่วางวางน้ำยาบัดกรี
• ความแข็งแรงในการรับน้ำหนัก: เครื่องจักรหยิบและวางอัตโนมัติ เตาอบรีโฟลว์ และระบบ AOI ถูกออกแบบมาสำหรับวัสดุแข็ง ตัวเสริมความแข็งแรงช่วยให้วงจรแบบยืดหยุ่นมีความแข็งแรงชั่วคราวหรือถาวรตามที่ต้องการ เพื่อให้สามารถเคลื่อนผ่านเครื่องจักรเหล่านี้ได้โดยไม่ติดขัด ป้อนผิดพลาด หรือข้อผิดพลาดในการตรวจสอบ
• บรรเทาความเครียด: บริเวณรอยต่อระหว่างโซนยืดหยุ่นและโซนแข็ง (หรือระหว่างส่วนปลายยืดหยุ่นและตัวเชื่อมต่อตัวเรือน) ตัวเสริมความแข็งแรงจะกระจายแรงเค้นทางกลไปทั่วพื้นที่ขนาดใหญ่ขึ้น ป้องกันการแตกร้าวจากความล้าที่บริเวณรอยต่อระหว่างโซนยืดหยุ่นและโซนแข็ง

1.2 ในกรณีที่ตัวเสริมความแข็งแรงไม่ใช่คำตอบ

แผ่นเสริมความแข็งแรงจะเพิ่มความหนา น้ำหนัก และต้นทุน ไม่ควรใช้เป็นวิธีแก้ปัญหาเฉพาะหน้าสำหรับปัญหาที่ควรแก้ไขด้วยการออกแบบโครงสร้างหรือการเลือกวัสดุที่เหมาะสม หากวงจรแบบยืดหยุ่นทั้งหมดของคุณต้องการความแข็งแรง คุณอาจต้องใช้ PCB แบบแข็ง ไม่ใช่บอร์ดแบบยืดหยุ่นที่หุ้มด้วยแผ่นเสริมความแข็งแรง หากบริเวณใดบริเวณหนึ่งต้องการการรองรับปานกลางแต่ไม่ต้องการความแข็งแรงเต็มที่ แผ่นเสริมความแข็งแรงโพลีอิไมด์ที่บางกว่าหรือการเสริมชั้นวัสดุอาจเหมาะสมกว่าแผง FR4 ที่หนา

---

2) วัสดุเสริมความแข็งแรง: คุณสมบัติ ข้อดีข้อเสีย และเกณฑ์การเลือกใช้

2.1 การเปรียบเทียบวัสดุ

2.2 ตัวเสริมความแข็งแรง FR4

FR4 เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับงานเสริมความแข็งแรงของแผงวงจรพิมพ์ (PCB) ส่วนใหญ่ เนื่องจากให้การรองรับทางกลที่แข็งแรง ต้นทุนต่ำ และเข้ากันได้ดีกับอุณหภูมิการหลอมแบบไร้สารตะกั่ว (ค่า Tg อยู่ที่ 130–180°C ขึ้นอยู่กับเกรด) แผ่นเสริมความแข็งแรง FR4 สามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนได้ง่าย รองรับรูทะลุและช่องเจาะ และสามารถตกแต่งพื้นผิวได้หากจำเป็น

เหมาะสำหรับ:การรองรับตัวเชื่อมต่อ พื้นที่ติดตั้งชิ้นส่วนทั่วไป พื้นที่สำหรับการจัดการในกระบวนการประกอบอัตโนมัติ FR4 เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับงานเสริมความแข็งแรงประมาณ 70%

ข้อจำกัด: FR4 มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนตามแกน Z ต่ำ (~60 ppm/°C) ซึ่งอาจทำให้เกิดความเครียดในรอยเชื่อมบัดกรีในชิ้นงานหนาที่ต้องเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว สำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูงและต้องทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมาก ควรประเมินความไม่ตรงกันของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนอย่างรอบคอบ

2.3 สารเพิ่มความแข็งแรงโพลีอิไมด์ (PI)

ตัวเสริมความแข็งแรงที่ทำจากโพลีอิไมด์ให้การรองรับในระดับปานกลาง ในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้กับวัสดุพื้นฐานที่ยืดหยุ่นได้ เนื่องจากทั้งวัสดุพื้นฐานที่ยืดหยุ่นได้และตัวเสริมความแข็งแรงทำจากโพลีอิไมด์ การจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนจึงดีกว่าตัวเลือก FR4 หรือโลหะโดยธรรมชาติ ซึ่งช่วยลดความเครียดที่บริเวณรอยต่อระหว่างวัสดุในระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

เหมาะสำหรับ:โปรไฟล์บางที่ต้องการลดความหนาเพิ่มเติมให้น้อยที่สุด บริเวณที่มีความยืดหยุ่นสูงที่ต้องการการเสริมความแข็งแรงเฉพาะจุด และการใช้งานที่วัสดุเสริมความแข็งแรงต้องผ่านกระบวนการหลอมเหลวโดยไม่เกิดการแยกชั้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 260°C

ข้อจำกัด:แผ่นเสริมความแข็งแรง PI มีความแข็งแกร่งต่อหน่วยความหนาน้อยกว่า FR4 หรือโลหะ สำหรับการใช้งานที่ต้องการการรองรับทางกลอย่างมาก อาจจำเป็นต้องใช้แผ่น PI ที่หนากว่ามาก หรือเสริมด้วยวัสดุอื่น

2.4 ตัวเสริมความแข็งแรงสแตนเลส

เหล็กกล้าไร้สนิม (โดยทั่วไปคือ SUS 304 หรือ SUS 301) ให้ความแข็งแกร่งและความเรียบสูงสุดต่อหน่วยความหนา แผ่นเสริมความแข็งแกร่งเหล็กกล้าไร้สนิมขนาด 0.2 มม. ให้ความแข็งแกร่งเทียบเท่าหรือมากกว่าแผ่นเสริมความแข็งแกร่ง FR4 ขนาด 0.8 มม. ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญเมื่อความสูงโดยรวมของโครงสร้างมีจำกัด

เหมาะสำหรับ:การออกแบบที่บางเฉียบซึ่งมีข้อจำกัดด้านความหนาอย่างมาก (สมาร์ทโฟน อุปกรณ์สวมใส่) การใช้งานที่ต้องการการป้องกัน EMI ในบริเวณเสริมความแข็งแรง (สแตนเลสเป็นตัวนำไฟฟ้า) และสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนหรือแรงกระแทกทางกลสูง (อุตสาหกรรม ยานยนต์ การบินและอวกาศ)

ข้อจำกัด:เหล็กกล้าไร้สนิมมีน้ำหนักมากกว่า (7.93 กรัม/ซม³ เทียบกับ 1.85 กรัม/ซม³ สำหรับ FR4) มีต้นทุนในการขึ้นรูปที่ซับซ้อนสูงกว่า และต้องใช้กาวนำไฟฟ้าหรือการยึดด้วยกลไกหากต้องการต่อสายดินทางไฟฟ้าผ่านตัวเสริมความแข็งแรง

2.5 ตัวเสริมความแข็งแรงอะลูมิเนียม

อะลูมิเนียมมีคุณสมบัติที่ผสมผสานความแข็งแกร่งปานกลางเข้ากับการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม (167 วัตต์/เมตร·เคลวิน) ทำให้เป็นวัสดุเสริมความแข็งแรงที่นิยมใช้เมื่อการระบายความร้อนเป็นข้อกำหนดเชิงฟังก์ชันควบคู่ไปกับการรองรับทางกล

เหมาะสำหรับ:ชุดประกอบ LED แบบยืดหยุ่นที่ต้องระบายความร้อนออกจากบริเวณตัวเปล่งแสง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังบนวงจรแบบยืดหยุ่นที่ตัวเสริมความแข็งแรงทำหน้าที่เป็นตัวกระจายความร้อน และการใช้งานที่ต้องการการต่อลงดินผ่านตัวเสริมความแข็งแรง (อะลูมิเนียมเป็นตัวนำไฟฟ้า)

ข้อจำกัด:ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ที่สูงขึ้น (23.6 ppm/°C) อาจทำให้เกิดความเครียดจากการไม่ตรงกันของ CTE กับวัสดุรองรับแบบยืดหยุ่นโพลีอิไมด์ (20–30 ppm/°C) ซึ่งมีความสำคัญน้อยกว่าเมื่อเทียบกับ FR4 (14–17 ppm/°C ในแกน X/Y) แต่จะมีความสำคัญอย่างมากในชิ้นงานที่มีความหนามากหรือช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

2.6 กรอบการตัดสินใจเลือกวัสดุ

• ☐ แอปพลิเคชันนี้เป็นแอปพลิเคชันสนับสนุนตัวเชื่อมต่อ/ส่วนประกอบทั่วไปใช่หรือไม่ → FR4 (ตัวเลือกเริ่มต้น)
• ☐ ความสูงโดยรวมของอาคารถูกจำกัดอย่างมากหรือไม่? → สแตนเลส สตีล (ความแข็งแกร่งสูงสุดต่อความหนา)
• ☐ บริเวณเสริมความแข็งแรงจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนหรือไม่? → อลูมิเนียม
• ☐ ตัวเสริมความแข็งแรงจำเป็นต้องเข้ากันได้กับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ของโพลีอิไมด์แบบยืดหยุ่นหรือไม่? → ธ เธเธฃ
• ☐ ชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงอยู่ในบริเวณที่ยืดหยุ่นได้และอาจงอได้บ้างหรือไม่? → ธ เธเธฃ
• ☐ ตัวยึดต้องมีคุณสมบัติป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือไม่? → สแตนเลส สตีล or อลูมิเนียม

---

3) ข้อกำหนดความหนาและมาตรฐานมิติ

3.1 ตัวเลือกความหนามาตรฐานตามวัสดุ

3.2 วิธีคำนวณความหนาของแผ่นเสริมความแข็งแรงที่ต้องการ

ความหนาที่ต้องการขึ้นอยู่กับปัจจัยสามประการ:

• ความหนารวมของชุดประกอบที่ต้องการ: หากชิ้นส่วนประกอบขั้นสุดท้ายต้องพอดีกับช่องว่างของตัวเรือนที่มีความลึกที่กำหนดไว้ ความหนาของตัวเสริมความแข็งแรงจะเท่ากับ ความลึกของช่องว่าง – ความหนาของวงจรแบบยืดหยุ่น – ชั้นกาว – ระยะห่างความสูงของชิ้นส่วน
• ความแข็งแกร่งที่ต้องการ: วัสดุที่แข็งกว่า (สแตนเลส, FR4) ต้องการความหนาน้อยกว่าเพื่อให้ได้ความต้านทานการโก่งตัวเท่ากับวัสดุที่อ่อนกว่า (โพลีอิไมด์) สำหรับพื้นที่ฐานและเงื่อนไขการรองรับขอบที่กำหนด การโก่งตัวจะเป็นสัดส่วนกับ 1/t³ (โดยที่ t = ความหนา) ดังนั้นการเพิ่มความหนาเป็นสองเท่าจะช่วยลดการโก่งตัวลง 8 เท่า
• ความเข้ากันได้ของการขยายตัวเนื่องจากความร้อน: แผ่นเสริมความแข็งแรงที่หนาเกินไปจะทำให้ความเค้นจากการไม่ตรงกันของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) เพิ่มมากขึ้น หากแผ่นเสริมความแข็งแรงและวัสดุรองรับมีค่า CTE ต่างกัน ควรลดความหนาของแผ่นเสริมความแข็งแรงให้น้อยที่สุดเท่าที่จำเป็นเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพทางกลที่ดี

3.3 ค่าความคลาดเคลื่อนของมิติ

ค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของขนาดสำหรับชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรง:

• โครงร่าง (X/Y): ความคลาดเคลื่อน ±0.1 มม. สำหรับวัสดุ FR4 และ PI ที่ขึ้นรูปด้วยกระบวนการเดินสาย; ±0.05 มม. สำหรับโลหะที่ขึ้นรูปด้วยการกัดกร่อนหรือการตัดด้วยเลเซอร์
• ความหนา: ±10% สำหรับ FR4 และ PI; ±0.02 มม. สำหรับสแตนเลสและอลูมิเนียม
• ตำแหน่งการติดตั้งบนวงจรแบบยืดหยุ่น: ความคลาดเคลื่อน ±0.15 มม. เมื่อเทียบกับส่วนประกอบของวงจร (การวางตำแหน่งที่แน่นกว่านี้อาจต้องใช้เครื่องมือจัดตำแหน่งด้วยแสง)

---

4) วิธีการยึดติด: วิธีที่ตัวเสริมความแข็งแรงยึดติดกับวงจรแบบยืดหยุ่น

วิธีการเชื่อมต่อส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือ ความสามารถในการแก้ไขงาน และปริมาณการผลิต โดยมีวิธีการเชื่อมต่อหลักๆ สามวิธีที่ใช้ในการผลิต:

4.1 กาวไวต่อแรงกด (PSA)

เทปกาว PSA (โดยทั่วไปคือเทปกาวอะคริลิก 3M ซีรีส์ 966x หรือเทียบเท่า) จะถูกติดลงบนตัวเสริมความแข็งแรง จากนั้นจึงกดลงบนวงจรแบบยืดหยุ่นได้ที่อุณหภูมิห้องหรือโดยใช้ความร้อนอ่อนๆ เพื่อกระตุ้นการทำงาน

• ความแข็งแรงของพันธะ: 0.8–1.5 นิวตัน/มม. (การลอก)
• ช่วงอุณหภูมิ: -40°C ถึง +120°C (กาวอะคริลิกมาตรฐาน); สูงสุด +150°C สำหรับเกรดทนความร้อนสูง
• ความหนาของกาว: 0.05–0.10 มม. (เพิ่มเข้าไปในความสูงโดยรวมของชิ้นงาน)

ข้อดี:ทาได้รวดเร็ว ไม่ต้องรอให้แห้ง สามารถแก้ไขได้ เหมาะสำหรับการสร้างต้นแบบและการผลิตในปริมาณปานกลาง

ข้อจำกัด:แรงยึดเกาะต่ำกว่ากาวเทอร์โมเซตติง ไม่เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความทนทานต่อการหลอมเหลวแบบปราศจากตะกั่ว (กาว PSA จะอ่อนตัวลงที่อุณหภูมิสูงกว่า ~180°C) โดยทั่วไปแล้วไม่แนะนำให้ใช้กาว PSA หากวัสดุที่ใช้ทำโครงสร้างจะผ่านเตาอบหลอมเหลว

4.2 กาวเทอร์โมเซตติง (อีพ็อกซี่หรืออะคริลิก)

กาวเทอร์โมเซตติงจะถูกทาลงบนวัสดุเสริมความแข็งแรงก่อน แล้วนำไปอบให้แข็งตัวด้วยความร้อนและแรงดัน (โดยทั่วไปที่อุณหภูมิ 150–180°C เป็นเวลา 30–60 นาที ในเครื่องอัดลามิเนต)

• ความแข็งแรงของพันธะ: 1.5–3.0 นิวตัน/มม. (การลอก)
• ช่วงอุณหภูมิ: -55°C ถึง +260°C (ทนต่อการหลอมแบบไร้สารตะกั่ว)
• ความหนาของกาว: 0.025 – 0.075 มม

ข้อดี:แรงยึดเกาะสูง ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม ทนต่อกระบวนการรีโฟลว์หลายรอบ นี่คือวิธีการผลิตมาตรฐานสำหรับวงจรแบบยืดหยุ่นที่จะผ่านกระบวนการประกอบ SMT

ข้อจำกัด:ต้องใช้อุปกรณ์เคลือบผิว ใช้เวลานานกว่า และไม่สามารถแก้ไขได้ง่ายเมื่อแห้งสนิทแล้ว

4.3 การยึดติดของวัสดุพรีเพรกเทอร์โมเซต (ระหว่างการเคลือบ)

สำหรับการออกแบบวัสดุแบบแข็งและยืดหยุ่นได้ สามารถรวมตัวเสริมความแข็งแรงเข้าไปในระหว่างกระบวนการเคลือบแผ่นวัสดุโดยใช้แผ่นพรีเพรกหรือแผ่นบอนด์พลาย วิธีการนี้จะยึดติดตัวเสริมความแข็งแรงไปพร้อมกับการวางชั้นวัสดุแบบแข็งและยืดหยุ่นได้ ทำให้ไม่ต้องมีขั้นตอนการติดตั้งตัวเสริมความแข็งแรงแยกต่างหาก

ข้อดี:การยึดเกาะที่แข็งแรงที่สุด ชั้นกาวบางที่สุด ไม่ต้องมีขั้นตอนเพิ่มเติม

ข้อจำกัด:ใช้ได้เฉพาะกับชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างแบบแข็ง-ยืดหยุ่นดั้งเดิมเท่านั้น ไม่สามารถใช้กับชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงที่เพิ่มเข้ามาภายหลังการเคลือบได้

4.4 การเลือกวิธีการแนบไฟล์

---

5) กฎการออกแบบ: การจัดวาง ค่าความคลาดเคลื่อน และข้อผิดพลาดที่พบบ่อย

5.1 หลักเกณฑ์การจัดวางตำแหน่ง

• โซนเชื่อมต่อ: ตัวเสริมความแข็งแรงต้องยื่นออกมาอย่างน้อย 1.0 มม. จากรอยสัมผัสของตัวเชื่อมต่อในทุกทิศทาง สำหรับตัวเชื่อมต่อ ZIF ให้ยื่นออกมา 1.5 มม. จากความลึกของการเสียบสัมผัส เพื่อป้องกันการโก่งงอขณะเชื่อมต่อ
• โซนส่วนประกอบ SMT: ขอบของตัวเสริมความแข็งแรงควรยื่นออกมาอย่างน้อย 0.5 มม. จากแผ่นบัดกรีด้านนอกสุดของชิ้นส่วนใดๆ ที่ติดตั้งในบริเวณที่เสริมความแข็งแรงนั้น ห้ามวางขอบของตัวเสริมความแข็งแรงไว้ใต้ตัวชิ้นส่วน เนื่องจากความสูงของขั้นบันไดจะทำให้เกิดปัญหาเรื่องความเรียบของพื้นผิวระหว่างการหลอมละลาย
• ระยะห่างจากจุดโค้ง: ควรเว้นช่องว่างอย่างน้อย 1.5 มม. (โดย preferably 2.0 มม.) ระหว่างขอบของตัวเสริมความแข็งแรงกับจุดเริ่มต้นของโซนโค้งงอแบบไดนามิก ช่องว่างนี้ช่วยให้วงจรยืดหยุ่นเปลี่ยนจากแข็งเป็นอ่อนตัวได้อย่างค่อยเป็นค่อยไป ป้องกันการเกิดความเค้นกระจุกตัว
• ระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนเสริมแรง: หากมีการใช้แผ่นเสริมความแข็งแรงหลายแผ่นในด้านเดียวกันของวงจรแบบยืดหยุ่น ควรเว้นระยะห่างอย่างน้อย 2.0 มม. ระหว่างขอบของแผ่นเสริมความแข็งแรง เพื่อให้สามารถติดกาวได้อย่างเรียบร้อยโดยไม่ทับซ้อนกัน

5.2 ข้อผิดพลาดทั่วไปในการออกแบบชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรง

• ระยะห่างจากบริเวณโค้งไม่เพียงพอ: การวางขอบของตัวเสริมความแข็งแรงใกล้กับรัศมีโค้งมากเกินไปจะทำให้เกิดจุดรับแรงกดสูง ซึ่งเป็นสาเหตุของการแตกร้าวจากความล้าจากการดัดงอภายในไม่กี่ร้อยรอบ นี่คือความเสียหายที่พบได้บ่อยที่สุดในภาคสนามที่เกี่ยวข้องกับตัวเสริมความแข็งแรง
• วิธีการยึดติดที่ไม่ถูกต้องสำหรับกระบวนการประกอบ: การใช้กาว PSA กับแผ่นเสริมความแข็งแรงที่ผ่านกระบวนการบัดกรีแบบรีโฟลว์นั้น กาว PSA จะอ่อนตัวลง แผ่นเสริมความแข็งแรงจะเลื่อน และแผ่นวงจรจะไม่อยู่ในระนาบเดียวกันระหว่างการวางชิ้นส่วน
• แผ่นเสริมความแข็งแรงหนาเกินไปสำหรับตัวเรือน: การไม่คำนึงถึงความหนาของกาว (0.025–0.10 มม.) และความสูงของชิ้นส่วนเมื่อระบุความหนาของตัวเสริมความแข็งแรง ส่งผลให้เกิดการรบกวนกับตัวครอบ
• การไม่ใส่ชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงในชุดแบบร่าง: รายละเอียดเกี่ยวกับรูปทรงของชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรง วัสดุ ความหนา และวิธีการติดตั้ง ต้องระบุไว้ในแบบแปลนการผลิต หากกล่าวถึงเพียงในอีเมลหรือคำแนะนำด้วยวาจา จะทำให้การผลิตผิดพลาดในที่สุด

---

6) กลยุทธ์การเสริมความแข็งแรงเฉพาะการใช้งาน

6.1 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค (สมาร์ทโฟน อุปกรณ์สวมใส่)

ความสูงโดยรวมของชิ้นงานเป็นข้อจำกัดหลัก ควรใช้แผ่นเสริมความแข็งแรงสแตนเลส (0.1–0.2 มม.) เพื่อความแข็งแรงสูงสุดโดยมีความหนาน้อยที่สุด การยึดด้วยกาว PSA สามารถทำได้เมื่อติดแผ่นเสริมความแข็งแรงหลังจากกระบวนการรีโฟลว์เสร็จสิ้นแล้ว สำหรับบริเวณขั้วต่อ ZIF กาวเทอร์โมเซตติงที่มีแผ่นสแตนเลสหนา 0.15 มม. เป็นวิธีการมาตรฐานในการผลิตสมาร์ทโฟนจำนวนมาก

6.2 อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์

ความน่าเชื่อถือภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (-40°C ถึง +125°C, หลายพันรอบ) เป็นข้อกำหนดที่สำคัญที่สุด ควรเลือกใช้แผ่นเสริมความแข็งแรง FR4 หรือโพลีอิไมด์ที่มีกาวเทอร์โมเซตติงเพื่อความเข้ากันได้กับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน การจัดวางแผ่นเสริมความแข็งแรงต้องคำนึงถึงแรงสั่นสะเทือน — เพิ่มการรองรับใต้ขั้วต่อที่มีน้ำหนักมาก และใช้แผ่นเสริมความแข็งแรงสองชั้นสำหรับบริเวณที่มีการสั่นสะเทือนสูง ข้อกำหนดของแผ่นเสริมความแข็งแรงทั้งหมดต้องเป็นไปตาม มาตรฐานความน่าเชื่อถือของแผงวงจรพิมพ์ สำหรับยานยนต์

6.3 เครื่องมือแพทย์

ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ การตรวจสอบย้อนกลับ และความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง วัสดุเสริมความแข็งแรง FR4 หรือโพลีอิไมด์เป็นมาตรฐาน สแตนเลสสามารถใช้ได้ในกรณีที่จำเป็นเพื่อเพิ่มความแข็งแรง โดยต้องระบุว่าเป็นเกรดทางการแพทย์ (แนะนำ 316L) วัสดุเสริมความแข็งแรงทุกชิ้นต้องมีเอกสารล็อตที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ ชุดประกอบวงจรแบบยืดหยุ่นต้องผ่านมาตรฐานการผลิต IPC-A-610 Class 3

6.4 อุตสาหกรรมและการบินและอวกาศ

สภาพแวดล้อมเหล่านี้ต้องการความทนทานต่อการสั่นสะเทือน แรงกระแทก ความชื้น และการสัมผัสสารเคมี ชิ้นส่วนเสริมแรงสแตนเลสให้การรองรับทางกลที่แข็งแรงที่สุด สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่อุณหภูมิสูง ให้ใช้กาวเทอร์โมเซตติงที่ทนความร้อนได้ไม่ต่ำกว่า 200°C สำหรับงานด้านการบินและอวกาศ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุกาวและชิ้นส่วนเสริมแรงทั้งหมดมีข้อมูลการปล่อยก๊าซตามมาตรฐาน ASTM E595 (TML <1.0%, CVCM <0.1%)

---

7) กระบวนการผลิต: วิธีการประกอบชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงระหว่างการผลิต

7.1 ลำดับขั้นตอนการดำเนินการ

ในกระบวนการ ผลิตแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (flex PCB)ทั่วไปชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงจะถูกประกอบในขั้นตอนต่อไปนี้:

1. การผลิตแผงวงจรแบบยืดหยุ่นเสร็จสมบูรณ์แล้ว (การขึ้นรูปทองแดง การเคลือบแผ่นปิด การตกแต่งพื้นผิว)
2. การทดสอบทางไฟฟ้า (ความต่อเนื่อง การแยกตัว) — ดำเนินการก่อนการติดตั้งชิ้นส่วนเสริมแรง เพื่อหลีกเลี่ยงการทดสอบผ่านวัสดุของชิ้นส่วนเสริมแรง
3. การเตรียมวัสดุเสริมความแข็งแรง: ตัดตามโครงร่าง (การตัดด้วยเครื่อง CNC สำหรับ FR4/PI; การกัด การเลเซอร์ หรือการปั๊มสำหรับโลหะ) ทำความสะอาด และติดฟิล์มกาว
4. การจัดวางและตำแหน่งของชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรง: จัดตำแหน่งทางแสงให้ตรงกับส่วนประกอบของวงจรโดยใช้รูหรือจุดอ้างอิง จากนั้นวางตำแหน่งโดยใช้อุปกรณ์อัตโนมัติหรือเครื่องมือจับยึดแบบแมนนวล
5. พันธะ: PSA — การเคลือบด้วยแรงดันโดยใช้ลูกกลิ้งหรือเครื่องกด เทอร์โมเซตติง — การเคลือบด้วยเครื่องกดที่อุณหภูมิ 150–180°C แรงดัน 15–30 กก./ซม.² เวลา 30–60 นาที
6. การตรวจสอบหลังการติด: ตรวจสอบความถูกต้องของการวางแผ่นเสริมแรง (±0.15 มม.) ตรวจสอบการไหลเยิ้มของกาว และยืนยันความเรียบของแผ่นเสริมแรง
7. ดำเนินการต่อไป ประกอบ PCB (SMT, reflow, AOI)

7.2 การควบคุมคุณภาพระหว่างการประกอบชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรง

• ความแม่นยำในการวางตำแหน่ง: วัดด้วยวิธีการทางแสงเทียบกับคุณสมบัติของวงจร การวางตำแหน่งที่อยู่นอกช่วงความคลาดเคลื่อนจะส่งผลต่อการจัดแนวของตัวเชื่อมต่อและความเรียบของระนาบของชิ้นส่วน
• การยึดติด: ห้ามมีช่องว่างที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า 1.0 มิลลิเมตรภายในบริเวณที่ยึดติด (ช่องว่างจะลดความแข็งแรงของการยึดติดและทำให้ความชื้นซึมเข้าไปได้)
• ความเรียบของแผ่นเสริมความแข็งแรง: การโก่งงอสูงสุด 0.1 มม. ตลอดช่วง 25 มม. (วัดหลังจากติดกาวแล้ว) แผ่นเสริมแรงที่โก่งงอจะทำให้เกิดปัญหาเรื่องความเรียบของระนาบในการติดตั้ง SMT
• ความแข็งแรงของพันธะ: ตรวจสอบตามมาตรฐาน IPC-TM-650 วิธีที่ 2.4.9 (การทดสอบการลอก); ค่าการยอมรับขั้นต่ำสำหรับวัสดุและประเภทกาวแต่ละชนิด

---

8) การระบุชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงในชุดแบบร่างของคุณ

8.1 เอกสารที่จำเป็น

เมื่อส่งไฟล์ PCB แบบยืดหยุ่นหรือแบบแข็ง-ยืดหยุ่นให้กับผู้ผลิต โปรดระบุรายละเอียดของตัวเสริมความแข็งแรงทั้งในแบบร่างการผลิต (PDF) และชุดข้อมูล Gerber โดยเฉพาะอย่างยิ่ง:

• ☐ กำหนดโครงร่างของชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงเป็นเลเยอร์ Gerber เฉพาะ (หรือระบุขนาดอย่างชัดเจนในแบบร่างการผลิต)
• ☐ วัสดุและความหนาของชิ้นส่วนเสริมแรงแต่ละชิ้น (เช่น “FR4, 0.8 มม.” หรือ “SUS 304, 0.2 มม.”)
• ☐ ตำแหน่งการติดตั้ง (ด้านบน ด้านล่าง หรือทั้งสองด้าน)
• ☐ วิธีการยึดติด (กาวแบบ PSA, กาวเทอร์โมเซตติง หรือรวมเข้ากับการเคลือบ)
• ☐ ค่าความคลาดเคลื่อนในการจัดวางที่สัมพันธ์กับคุณลักษณะของวงจร
• ☐ ข้อกำหนดด้านฟังก์ชันการทำงานต่างๆ (การนำความร้อน การต่อสายดิน การป้องกัน EMI)

8.2 รายการตรวจสอบข้อกำหนดของชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรง

โปรดใช้เช็คลิสต์นี้ก่อนส่งชุดเอกสารออกแบบของคุณ:

• ☐ เลือกวัสดุเสริมความแข็งแรงโดยพิจารณาจากข้อกำหนดของงาน (ไม่ใช่แค่ FR4 ทั่วไป)
• ☐ ความหนาที่คำนวณรวมถึงชั้นกาวและตรวจสอบกับระยะห่างของตัวเรือนแล้ว
• ☐ ขอบของชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงต้องมีระยะห่างอย่างน้อย 1.5 มม. จากบริเวณส่วนโค้ง
• ☐ ตัวเสริมความแข็งแรงยื่นออกมาเกินขอบเขตของตัวเชื่อมต่อ ≥1.0 มม.
• ☐ วิธีการยึดติดที่เข้ากันได้กับกระบวนการประกอบขั้นต่อไป (PSA เทียบกับเทอร์โมเซตติง)
• ☐ โครงร่างของชิ้นส่วนเสริมความแข็งแรงรวมอยู่ในแบบร่าง Gerber/แบบร่างการผลิตแล้ว
• ☐ ความสูงในการประกอบได้รับการตรวจสอบแล้ว: ความหนาของวัสดุยืดหยุ่น + กาว + ตัวเสริมความแข็งแรง + ความสูงของชิ้นส่วน ≤ ระยะห่างของตัวเรือน

ขอรับใบเสนอราคาสำหรับโครงการแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (Flex PCB) ของคุณ

ที่Highleap Electronicsเราผลิตแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (flex PCB) และแบบแข็ง-ยืดหยุ่น (rigid-flex PCB) พร้อมบริการเสริมความแข็งแรงในตัว — รวมถึงแผ่นเสริมความแข็งแรง FR4, โพลีอิไมด์, สแตนเลส และอลูมิเนียม ที่ยึดติดด้วยกาว PSA หรือกาวเทอร์โมเซตติง ทีมวิศวกรของเราตรวจสอบข้อกำหนดของแผ่นเสริมความแข็งแรงทุกชิ้นในระหว่างการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) เพื่อให้แน่ใจว่าการเลือกวัสดุ ความหนา ตำแหน่ง และวิธีการยึดติดนั้นเหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการประกอบและสภาพแวดล้อมการใช้งานของคุณ เราสนับสนุนการผลิตตั้งแต่ต้นแบบจนถึงการผลิตจำนวนมาก ด้วยความสามารถในการผลิตแผงวงจรพิมพ์แบบแข็ง-ยืดหยุ่นได้มากถึง 20 ชั้นขึ้นไป ติดต่อเราพร้อมไฟล์ออกแบบของคุณเพื่อขอใบเสนอราคาโดยละเอียดและการตรวจสอบทางวิศวกรรม