Flexibilní PCB (Printed Circuit Board) je stále oblíbenější a široce používán v různých průmyslových odvětvích. Od spotřební elektroniky po automobilové aplikace, fpc PCB přináší vylepšenou funkčnost a odolnost elektronických zařízení. Pochopení flexibilního výrobního procesu PCB je však zásadní pro zajištění jeho kvality a spolehlivosti. V tomto příspěvku na blogu prozkoumámeflex výrobní proces PCBpodrobně pokrývající každý ze zahrnutých klíčových kroků.
1. Fáze návrhu a rozvržení:
Prvním krokem v procesu výroby desek s plošnými spoji je fáze návrhu a rozvržení. V tomto okamžiku je schematický diagram a rozvržení komponent kompletní. Návrhářské softwarové nástroje jako Altium Designer a Cadence Allegro zajišťují přesnost a efektivitu v této fázi. Požadavky na design, jako je velikost, tvar a funkce, musí být zváženy, aby vyhovovaly flexibilitě PCB.
Během fáze návrhu a rozvržení výroby desek flex PCB je třeba dodržet několik kroků, aby byl zajištěn přesný a efektivní návrh. Mezi tyto kroky patří:
Schéma:
Vytvořte schéma pro ilustraci elektrických zapojení a funkce obvodu. Slouží jako základ pro celý proces návrhu.
Umístění komponent:
Po dokončení schématu je dalším krokem určení umístění součástek na desce s plošnými spoji. Faktory, jako je integrita signálu, tepelné řízení a mechanická omezení, se berou v úvahu během umístění komponent.
Směrování:
Poté, co jsou součásti umístěny, jsou stopy tištěných obvodů směrovány, aby se vytvořilo elektrické spojení mezi součástmi. V této fázi by měly být zváženy požadavky na flexibilitu plošných spojů ohebných obvodů. Pro přizpůsobení ohybů a ohybů desek plošných spojů lze použít speciální techniky směrování, jako je meandrové nebo serpentinové směrování.
Kontrola pravidel návrhu:
Před dokončením návrhu se provede kontrola pravidel návrhu (DRC), aby se zajistilo, že návrh splňuje specifické výrobní požadavky. To zahrnuje kontrolu elektrických chyb, minimální šířky a vzdálenosti stopy a dalších konstrukčních omezení.
Generování souboru Gerber:
Po dokončení návrhu se soubor návrhu převede na soubor Gerber, který obsahuje výrobní informace potřebné k výrobě flexibilní desky s plošnými spoji. Tyto soubory obsahují informace o vrstvě, umístění komponent a podrobnosti o směrování.
Ověření návrhu:
Návrhy lze ověřit pomocí simulace a prototypování před vstupem do výrobní fáze. To pomáhá identifikovat případné problémy nebo vylepšení, která je třeba provést před výrobou.
Softwarové nástroje pro navrhování, jako je Altium Designer a Cadence Allegro, pomáhají zjednodušit proces návrhu tím, že poskytují funkce, jako je zachycení schématu, umístění součástí, směrování a kontrola pravidel návrhu. Tyto nástroje zajišťují přesnost a efektivitu při návrhu flexibilních fpc tištěných obvodů.
2. Výběr materiálu:
Pro úspěšnou výrobu flexibilních desek plošných spojů je rozhodující výběr správného materiálu. Mezi běžně používané materiály patří pružné polymery, měděná fólie a lepidla. Výběr závisí na faktorech, jako je zamýšlená aplikace, požadavky na flexibilitu a teplotní odolnost. Důkladný výzkum a spolupráce s dodavateli materiálů zajišťuje výběr nejlepšího materiálu pro konkrétní projekt.
Zde je několik faktorů, které je třeba vzít v úvahu při výběru materiálu:
Požadavky na flexibilitu:
Vybraný materiál by měl mít požadovanou flexibilitu, aby vyhovoval specifickým potřebám aplikace. K dispozici jsou různé typy flexibilních polymerů, jako je polyimid (PI) a polyester (PET), každý s různou mírou flexibility.
Teplotní odolnost:
Materiál by měl být schopen odolat provoznímu teplotnímu rozsahu aplikace bez deformace nebo degradace. Různé flexibilní substráty mají různá maximální teplotní hodnocení, proto je důležité vybrat materiál, který zvládne požadované teplotní podmínky.
Elektrické vlastnosti:
Materiály by měly mít dobré elektrické vlastnosti, jako je nízká dielektrická konstanta a tangenta s nízkou ztrátou, aby byla zajištěna optimální integrita signálu. Měděná fólie se často používá jako vodič v ohebných obvodech fpc kvůli své vynikající elektrické vodivosti.
Mechanické vlastnosti:
Zvolený materiál by měl mít dobrou mechanickou pevnost a měl by být schopen odolat ohýbání a ohýbání bez praskání nebo praskání. Lepidla použitá k lepení vrstev flexpcb by také měla mít dobré mechanické vlastnosti, aby byla zajištěna stabilita a trvanlivost.
Kompatibilita s výrobními procesy:
Vybraný materiál by měl být kompatibilní s příslušnými výrobními procesy, jako je laminace, leptání a svařování. Pro zajištění úspěšných výrobních výsledků je důležité zvážit kompatibilitu materiálů s těmito procesy.
Zvážením těchto faktorů a spoluprací s dodavateli materiálů lze vybrat vhodné materiály, které splňují požadavky na flexibilitu, teplotní odolnost, elektrický výkon, mechanický výkon a kompatibilitu projektu flex PCB.
3. Příprava podkladu:
Během fáze přípravy substrátu slouží flexibilní fólie jako základ pro PCB. A během fáze přípravy substrátu při výrobě ohebných obvodů je často nutné vyčistit flexibilní fólii, aby bylo zajištěno, že je bez nečistot nebo zbytků, které mohou ovlivnit výkon desky plošných spojů. Proces čištění obvykle zahrnuje použití kombinace chemických a mechanických metod k odstranění kontaminantů. Tento krok je velmi důležitý pro zajištění správné adheze a spojení následných vrstev.
Po vyčištěníflexibilní fólie je potažena adhezivním materiálem, který spojuje vrstvy dohromady. Použitým lepicím materiálem je obvykle speciální lepicí fólie nebo tekuté lepidlo, které je rovnoměrně naneseno na povrchu flexibilní fólie. Lepidla pomáhají zajistit strukturální integritu a spolehlivost ohybu desek plošných spojů pevným spojením vrstev dohromady.
Výběr materiálu lepidla je rozhodující pro zajištění správného lepení a splnění specifických požadavků aplikace. Při výběru adhezivního materiálu je třeba vzít v úvahu faktory, jako je pevnost spoje, teplotní odolnost, flexibilita a kompatibilita s jinými materiály používanými v procesu montáže desek plošných spojů.
Po nanesení lepidlamůže být flexibilní fólie dále zpracována pro další vrstvy, jako je přidání měděné fólie jako vodivých stop, přidání dielektrických vrstev nebo spojovacích komponent. Lepidla působí jako lepidlo během celého výrobního procesu a vytvářejí stabilní a spolehlivou flexibilní strukturu PCB.
4. Měděný obklad:
Po přípravě substrátu je dalším krokem přidání vrstvy mědi. Toho je dosaženo laminováním měděné fólie na flexibilní fólii pomocí tepla a tlaku. Měděná vrstva působí jako vodivá cesta pro elektrické signály v flex PCB.
Tloušťka a kvalita měděné vrstvy jsou klíčovými faktory při určování výkonu a životnosti flexibilní desky plošných spojů. Tloušťka se obvykle měří v uncích na čtvereční stopu (oz/ft²), s možnostmi v rozmezí od 0,5 oz/ft² do 4 oz/ft². Volba tloušťky mědi závisí na požadavcích návrhu obvodu a požadovaném elektrickém výkonu.
Silnější měděné vrstvy poskytují nižší odpor a lepší proudovou schopnost, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace s vysokým výkonem. Na druhé straně tenčí vrstvy mědi poskytují flexibilitu a jsou preferovány pro aplikace, které vyžadují ohýbání nebo ohýbání tištěného obvodu.
Zajištění kvality měděné vrstvy je také důležité, protože jakékoli vady nebo nečistoty mohou ovlivnit elektrický výkon a spolehlivost desky plošných spojů. Běžná kvalitativní kritéria zahrnují stejnoměrnou tloušťku měděné vrstvy, absenci dírek nebo dutin a správnou přilnavost k substrátu. Zajištění těchto aspektů kvality může pomoci dosáhnout nejlepšího výkonu a dlouhé životnosti vaší flex PCB.
5. Vzorování obvodu:
V této fázi se požadovaný vzor obvodu vytvoří odleptáním přebytečné mědi pomocí chemického leptadla. Fotorezist se aplikuje na měděný povrch, následuje UV expozice a vyvolání. Proces leptání odstraňuje nežádoucí měď a zanechává stopy požadovaného obvodu, podložky a prokovy.
Zde je podrobnější popis procesu:
Aplikace fotorezistu:
Na měděný povrch je nanesena tenká vrstva fotocitlivého materiálu (nazývaného fotorezist). Fotorezisty se obvykle potahují pomocí procesu zvaného odstředivé potahování, při kterém se substrát otáčí vysokou rychlostí, aby se zajistilo rovnoměrné potahování.
Vystavení UV záření:
Na měděný povrch potažený fotorezistem se umístí fotomaska obsahující požadovaný vzor obvodu. Substrát je poté vystaven ultrafialovému (UV) světlu. UV světlo prochází průhlednými oblastmi fotomasky, zatímco je blokováno neprůhlednými oblastmi. Vystavení UV světlu selektivně mění chemické vlastnosti fotorezistu v závislosti na tom, zda se jedná o rezist s pozitivním nebo negativním tónem.
vývoj:
Po vystavení UV světlu je fotorezist vyvolán pomocí chemického roztoku. Fotorezisty s pozitivním tónem jsou rozpustné ve vývojkách, zatímco fotorezisty s negativním tónem jsou nerozpustné. Tento proces odstraňuje nežádoucí fotorezist z měděného povrchu a zanechává požadovaný vzor obvodu.
Lept:
Jakmile zbývající fotorezist definuje vzor obvodu, dalším krokem je odleptání přebytečné mědi. Chemické leptadlo (obvykle kyselý roztok) se používá k rozpuštění odkrytých oblastí mědi. Leptadlo odstraňuje měď a zanechává stopy obvodu, podložky a prokovy definované fotorezistem.
Odstranění fotorezistu:
Po leptání se z flex PCB odstraní zbývající fotorezist. Tento krok se obvykle provádí za použití odizolovacího roztoku, který rozpustí fotorezist a ponechá pouze měděný vzor obvodu.
Kontrola a kontrola kvality:
Nakonec je flexibilní deska s plošnými spoji důkladně zkontrolována, aby byla zajištěna přesnost vzoru obvodu a odhaleny případné vady. To je důležitý krok k zajištění kvality a spolehlivosti flex PCB.
Provedením těchto kroků se na flexibilní desce plošných spojů úspěšně vytvoří požadovaný obvodový vzor, který položí základ pro další fázi montáže a výroby.
6. Pájecí maska a sítotisk:
Pájecí maska se používá k ochraně obvodů a zabránění vzniku pájecích můstků při montáži. Poté se vytiskne sítotiskem, aby se přidaly potřebné štítky, loga a označení komponent pro další funkce a identifikační účely.
Následuje proces zavedení pájecí masky a sítotisku:
Pájecí maska:
Aplikace pájecí masky:
Pájecí maska je ochranná vrstva nanesená na odkrytý měděný obvod na ohebné desce plošných spojů. Obvykle se nanáší pomocí procesu zvaného sítotisk. Inkoust pájecí masky, obvykle zelené barvy, je sítotiskem natištěn na desku plošných spojů a pokrývá měděné stopy, podložky a prokovy a odhaluje pouze požadované oblasti.
Vytvrzování a sušení:
Po nanesení pájecí masky projde flexibilní PCB procesem vytvrzování a sušení. Elektronická deska plošných spojů typicky prochází dopravníkovou pecí, kde se pájecí maska zahřívá, aby se vytvrdila a vytvrdila. To zajišťuje, že pájecí maska poskytuje účinnou ochranu a izolaci obvodu.
Otevřené oblasti podložek:
V některých případech jsou určité oblasti pájecí masky ponechány otevřené, aby se odkryly měděné podložky pro pájení součástek. Tyto oblasti plošky jsou často označovány jako plošky Solder Mask Open (SMO) nebo Solder Mask Defined (SMD). To umožňuje snadné pájení a zajišťuje bezpečné spojení mezi součástkou a plošným spojem.
sítotisk:
Příprava uměleckého díla:
Před sítotiskem vytvořte kresbu, která bude obsahovat štítky, loga a indikátory součástí požadované pro flex desku PCB. Tato kresba se obvykle provádí pomocí softwaru pro počítačově podporovaný návrh (CAD).
Příprava obrazovky:
Použijte kresbu k vytvoření šablon nebo obrazovek. Oblasti, které je třeba vytisknout, zůstávají otevřené, zatímco ostatní jsou blokovány. To se obvykle provádí potažením obrazovky fotocitlivou emulzí a vystavením UV záření pomocí uměleckého díla.
Aplikace inkoustu:
Po přípravě obrazovky naneste inkoust na obrazovku a pomocí stěrky rozetřete inkoust po otevřených oblastech. Inkoust prochází otevřenou oblastí a nanáší se na pájecí masku a přidává požadované štítky, loga a indikátory součástí.
Sušení a vytvrzování:
Po sítotisku prochází flex PCB procesem sušení a vytvrzování, aby se zajistilo, že inkoust správně přilne k povrchu pájecí masky. Toho lze dosáhnout ponecháním inkoustu uschnout na vzduchu nebo použitím tepla nebo UV světla k vytvrzení a vytvrzení inkoustu.
Kombinace pájecí masky a sítotisku poskytuje ochranu obvodům a přidává prvek vizuální identity pro snadnější montáž a identifikaci součástí na flex PCB.
7. Montáž SMT PCBkomponent:
Ve fázi sestavování součástek jsou elektronické součástky umístěny a připájeny na flexibilní desku s plošnými spoji. To lze provést pomocí ručních nebo automatizovaných procesů v závislosti na rozsahu výroby. Umístění součástí bylo pečlivě zváženo, aby byl zajištěn optimální výkon a minimalizováno namáhání ohebné desky plošných spojů.
Níže jsou uvedeny hlavní kroky spojené s montáží součástí:
Výběr komponentů:
Vyberte vhodné elektronické součástky podle návrhu obvodu a funkčních požadavků. Tyto prvky mohou zahrnovat rezistory, kondenzátory, integrované obvody, konektory a podobně.
Příprava komponent:
Každá součást se připravuje k umístění a ujistěte se, že jsou vodiče nebo podložky správně oříznuty, narovnány a vyčištěny (v případě potřeby). Součásti pro povrchovou montáž mohou být dodávány ve formě kotouče nebo zásobníku, zatímco součásti s průchozím otvorem mohou být dodávány v hromadném balení.
Umístění komponent:
V závislosti na rozsahu výroby jsou komponenty umístěny na flexibilní PCB ručně nebo pomocí automatizovaného zařízení. Automatické umisťování součástek se obvykle provádí pomocí zařízení typu pick-and-place, které přesně umístí součásti na správné podložky nebo pájecí pastu na ohebné desce plošných spojů.
Pájení:
Jakmile jsou součástky na svém místě, provede se proces pájení, aby se součástky trvale připojily k ohebné desce plošných spojů. To se obvykle provádí pomocí pájení přetavením pro součásti pro povrchovou montáž a vlnou nebo ručním pájením pro součásti s průchozími otvory.
Přetavovací pájení:
Při pájení přetavením se celá deska plošných spojů zahřeje na určitou teplotu pomocí přetavovací pece nebo podobného způsobu. Pájecí pasta nanesená na příslušnou podložku se roztaví a vytvoří spojení mezi vývodem součástky a destičkou PCB, čímž vznikne pevné elektrické a mechanické spojení.
Pájení vlnou:
U součástek s průchozími otvory se obvykle používá pájení vlnou. Ohebný plošný spoj prochází vlnou roztavené pájky, která smáčí obnažené vývody a vytváří spojení mezi součástkou a plošným spojem.
Ruční pájení:
V některých případech mohou některé součásti vyžadovat ruční pájení. Zkušený technik používá páječku k vytvoření pájených spojů mezi součástkami a flex PCB. Kontrola a testování:
Po pájení je sestavená flex PCB zkontrolována, aby se zajistilo, že všechny součástky jsou připájeny správně a že se nevyskytují žádné závady, jako jsou pájecí můstky, přerušené obvody nebo nesouosé součástky. Pro ověření správné funkce sestaveného obvodu lze také provést funkční testování.
8. Test a kontrola:
Pro zajištění spolehlivosti a funkčnosti flexibilních PCB je nezbytné testování a kontrola. Různé techniky, jako je automatická optická kontrola (AOI) a testování v obvodu (ICT), pomáhají identifikovat potenciální defekty, zkraty nebo přerušení. Tento krok zajišťuje, že do výrobního procesu vstupují pouze vysoce kvalitní PCB.
V této fázi se běžně používají následující techniky:
Automatická optická kontrola (AOI):
Systémy AOI používají kamery a algoritmy pro zpracování obrazu ke kontrole defektů flexibilních PCB. Mohou detekovat problémy, jako je nesouosost součástí, chybějící součásti, vady pájených spojů, jako jsou pájecí můstky nebo nedostatečná pájka, a další vizuální vady. AOI je rychlá a efektivní metoda kontroly PCB.
In-Circuit Testing (ICT):
ICT se používá k testování elektrické konektivity a funkčnosti flexibilních desek plošných spojů. Tento test zahrnuje použití testovacích sond na konkrétní body na desce plošných spojů a měření elektrických parametrů pro kontrolu zkratů, přerušení a funkčnosti součástí. ICT se často používají ve velkoobjemové výrobě k rychlé identifikaci jakýchkoliv elektrických poruch.
Funkční testování:
Kromě ICT lze také provést funkční testování, aby se zajistilo, že sestavená flex PCB plní správně zamýšlenou funkci. To může zahrnovat připojení napájení k PCB a ověření výstupu a odezvy obvodu pomocí testovacího zařízení nebo vyhrazeného testovacího přípravku.
Elektrické testování a testování kontinuity:
Elektrické testování zahrnuje měření elektrických parametrů, jako je odpor, kapacita a napětí, aby bylo zajištěno správné elektrické připojení na flex PCB. Testování kontinuity kontroluje přerušení nebo zkraty, které by mohly ovlivnit funkčnost PCB.
Využitím těchto testovacích a inspekčních technik mohou výrobci identifikovat a opravit jakékoli vady nebo selhání na flex PCB ještě předtím, než vstoupí do výrobního procesu. To pomáhá zajistit, aby byly zákazníkům dodávány pouze vysoce kvalitní desky plošných spojů, což zvyšuje spolehlivost a výkon.
9. Tvarování a balení:
Jakmile flexibilní deska s plošnými spoji projde fází testování a kontroly, prochází procesem konečného čištění, aby se odstranily zbytky nebo kontaminace. Flex PCB je poté rozřezán na jednotlivé jednotky a připraven k zabalení. Správné balení je nezbytné pro ochranu PCB během přepravy a manipulace.
Zde je několik klíčových bodů, které je třeba zvážit:
Antistatické balení:
Protože flexibilní desky plošných spojů jsou náchylné k poškození elektrostatickým výbojem (ESD), měly by být zabaleny s antistatickými materiály. K ochraně DPS před statickou elektřinou se často používají antistatické sáčky nebo vaničky z vodivých materiálů. Tyto materiály zabraňují hromadění a vybíjení statického náboje, který může poškodit součásti nebo obvody na desce plošných spojů.
Ochrana proti vlhkosti:
Vlhkost může nepříznivě ovlivnit výkon ohebných desek plošných spojů, zejména pokud mají odkryté kovové stopy nebo součásti, které jsou citlivé na vlhkost. Obalové materiály, které poskytují bariéru proti vlhkosti, jako jsou sáčky s bariérou proti vlhkosti nebo balíčky s vysoušedlem, pomáhají zabránit pronikání vlhkosti během přepravy nebo skladování.
Tlumení a tlumení nárazů:
Ohebné desky plošných spojů jsou relativně křehké a mohou se snadno poškodit hrubým zacházením, nárazy nebo vibracemi během přepravy. Obalové materiály, jako jsou bublinkové fólie, pěnové vložky nebo pěnové proužky, mohou poskytnout odpružení a tlumení nárazů, aby chránily PCB před takovým potenciálním poškozením.
Správné označení:
Je důležité mít na obalu příslušné informace, jako je název produktu, množství, datum výroby a případné pokyny pro manipulaci. To pomáhá zajistit správnou identifikaci, manipulaci a skladování PCB.
Bezpečné balení:
Aby se zabránilo jakémukoli pohybu nebo posunutí desek plošných spojů uvnitř balení během přepravy, musí být řádně zajištěny. Vnitřní obalové materiály, jako je páska, přepážky nebo jiné přípravky, mohou pomoci udržet desku plošných spojů na místě a zabránit poškození způsobenému pohybem.
Dodržováním těchto balicích postupů mohou výrobci zajistit, že flexibilní desky plošných spojů budou dobře chráněny a dorazí na místo určení v bezpečném a kompletním stavu, připravené k instalaci nebo další montáži.
10. Kontrola kvality a doprava:
Před odesláním flex PCB zákazníkům nebo montážním závodům zavádíme přísná opatření kontroly kvality, abychom zajistili shodu s průmyslovými standardy. To zahrnuje rozsáhlou dokumentaci, sledovatelnost a shodu se specifickými požadavky zákazníka. Dodržování těchto procesů kontroly kvality zajišťuje, že zákazníci obdrží spolehlivé a vysoce kvalitní flexibilní desky plošných spojů.
Zde jsou některé další podrobnosti o kontrole kvality a dopravě:
Dokumentace:
Vedeme komplexní dokumentaci během celého výrobního procesu, včetně všech specifikací, konstrukčních souborů a záznamů o kontrole. Tato dokumentace zajišťuje sledovatelnost a umožňuje nám identifikovat jakékoli problémy nebo odchylky, které se mohly vyskytnout během výroby.
Sledovatelnost:
Každé flex PCB je přiřazen jedinečný identifikátor, který nám umožňuje sledovat celou jeho cestu od suroviny až po finální zásilku. Tato sledovatelnost zajišťuje, že jakékoli potenciální problémy lze rychle vyřešit a izolovat. V případě potřeby také usnadňuje stažení výrobku nebo vyšetřování.
Splnění specifických požadavků zákazníka:
Aktivně spolupracujeme s našimi zákazníky, abychom porozuměli jejich jedinečným požadavkům a zajistili, že naše procesy kontroly kvality splňují jejich požadavky. To zahrnuje faktory, jako jsou specifické výkonnostní normy, požadavky na balení a označování a veškeré nezbytné certifikace nebo normy.
Kontrola a testování:
Provádíme důkladnou kontrolu a testování ve všech fázích výrobního procesu, abychom ověřili kvalitu a funkčnost flexibilních desek plošných spojů. To zahrnuje vizuální kontrolu, elektrické testování a další specializovaná opatření ke zjištění jakýchkoli závad, jako jsou přerušení, zkraty nebo problémy s pájením.
Balení a doprava:
Jakmile flex PCB projdou všemi opatřeními kontroly kvality, pečlivě je zabalíme pomocí vhodných materiálů, jak již bylo zmíněno. Zajišťujeme také, aby byl obal řádně označen příslušnými informacemi, aby byla zajištěna správná manipulace a zabránilo se jakékoli nesprávné manipulaci nebo záměně během přepravy.
Způsoby dopravy a partneři:
Spolupracujeme s renomovanými přepravními partnery, kteří mají zkušenosti s manipulací s citlivými elektronickými součástkami. Vybíráme nejvhodnější způsob dopravy na základě faktorů, jako je rychlost, cena a místo určení. Kromě toho sledujeme a monitorujeme zásilky, abychom zajistili, že budou doručeny v očekávaném časovém rámci.
Přísným dodržováním těchto opatření kontroly kvality můžeme zaručit, že naši zákazníci obdrží spolehlivou a nejkvalitnější flexibilní desku plošných spojů, která splňuje jejich požadavky.
v souhrnupochopení flexibilního výrobního procesu PCB je zásadní pro výrobce i koncové uživatele. Dodržováním pečlivého návrhu, výběru materiálu, přípravy substrátu, vzorování obvodů, montáže, testování a metod balení mohou výrobci vyrábět flexibilní desky plošných spojů, které splňují nejvyšší standardy kvality. Jako klíčová součást moderních elektronických zařízení mohou flexibilní desky plošných spojů podporovat inovace a přinášet vylepšené funkce do různých průmyslových odvětví.
Čas odeslání: 18. srpna 2023
Zadní
