Cartes de circuits imprimés flexibles et rigidesfournir des solutions uniques pour les appareils électroniques modernes avec leurs diverses formes et tailles.
Certaines cartes de circuits imprimés rigides et flexibles (telles que les cartes de circuits imprimés utilisées dans les appareils auditifs) sont extrêmement difficiles à fabriquer en raison de leur petite taille. Cependant, quelle que soit la taille, la conception de la zone de transition entre le panneau flexible et le panneau dur affecte la fiabilité de la fabrication et de l'utilisation ultérieures. La zone de transition est soumise à des contraintes mécaniques et thermiques, qui proviennent à la fois des processus de fabrication et d'assemblage, ainsi que de divers scénarios d'utilisation dans la vie quotidienne. Par conséquent, lors de la conception, il est nécessaire d’être pleinement conscient des risques potentiels liés à une mauvaise conception.
Selon la norme IPC-6013, la zone de transition d'un circuit imprimé rigide et flexible est définie comme une zone d'une largeur de 3 mm centrée sur l'axe du bord du panneau dur (voir Figure 1).
(Figure 1 : Zone de transition de la plaque de jonction de la carte de circuit imprimé rigide et flexible (Source : Directives de conception de la plaque de jonction des cartes de circuit imprimé rigides et flexibles NCAB))
Des défis uniques dans le processus de fabrication
Le processus de production du panneau rigide flexible est différent de celui du panneau rigide conventionnel. Une fois le laminage terminé dans la zone du panneau flexible, tous les matériaux subiront un laminage final pour lier le panneau flexible à la zone du panneau dur. Avant le deuxième pressage, des cales seront placées dans la pile pour empêcher la résine de s'écouler dans la zone du panneau souple, puis les cales de la zone du panneau imprimé Felix seront retirées par le processus de fraisage.
La figure 1 répertorie également certains défauts acceptables dans la zone de transition, qui peuvent avoir des effets néfastes sur les performances finales de la carte rigide et flexible si des caractéristiques fonctionnelles sont déployées dans la zone de transition.
Voici quelques défauts courants et leurs impacts :
Craquage et Halo
À la jonction du panneau dur et du panneau flexible, le délaminage du matériau, la fissuration de la résine ou la fracture de la feuille de cuivre se produisent principalement en raison du panneau dur épais et du panneau flexible mince, qui forment une structure étagée après laminage. Lors de la flexion ou du cyclage thermique, les contraintes sont concentrées près de la ligne de transition.
Vides de stratification
Les espaces laminés à l’intérieur de la zone de transition sont acceptables. Les panneaux rigides flexibles sont généralement composés de matériau FR4 et de polyimide. Le préimprégné de panneaux rigides ordinaires est utilisé pour fluidifier et lier les couches de cuivre tout en évitant les espaces entre les couches. Le préimprégné FR4 du panneau rigide flexible présente des caractéristiques de « faible débit » ou « sans débit », qui empêchent la résine de s'écouler dans la zone du panneau flexible, de sorte qu'il peut y avoir des espaces de stratification dans la zone de transition.
Trop-plein de résine (Squeezeout)
Bien que les usines de circuits imprimés utilisent du PP non fluide pour fabriquer des cartes rigides et flexibles, il arrive parfois que la résine du matériau adhésif déborde du bord de la carte dure et pénètre dans la zone de transition. Pour l'exigence d'une installation flexible unique-, cela ne pose peut-être pas de problème ; Cependant, en raison de l'application de Dynamic Flex, les bords tranchants de la résine durcie peuvent endommager le panneau flexible.
Matériau diélectrique rigide en saillie
Lors du fraisage de la zone du panneau flexible, une légère saillie de la couche diélectrique du panneau dur peut se produire en raison de vides stratifiés ou d'un débordement de résine. Ce défaut n'affecte pas les performances et est acceptable selon la norme IPC-6013.
Déformation du cuivre
En raison de l’instabilité du matériau dans la zone de transition, les éléments en cuivre sont sujets à la déformation et peuvent même présenter des fissures ou un délaminage. En effet, le cuivre peut gêner le remplissage de la résine, ce qui entraînerait une quantité insuffisante de résine. De plus, la précision de l’alignement intercouche peut également être affectée.
Couverture en saillie
Placer le matériau du film de revêtement dans la zone de transition peut également poser des problèmes. La conception du film de couverture ne convient pas au collage avecFR4matériau, et s’il s’étend jusqu’à la zone de transition, il peut provoquer un délaminage en raison de mauvaises performances de liaison.
Conception de fonctionnalités dans la zone de transition : risques et considérations
Une question clé est la suivante : jusqu'où les caractéristiques fonctionnelles peuvent-elles s'étendre jusqu'à la zone de transition sans affecter les performances du produit ni provoquer de contraintes excessives sur les matériaux ? La réponse est : il est presque impossible de prolonger. Comme le montre la figure 2, bien qu'il soit techniquement possible de concevoir et de fabriquer des éléments dans la zone de transition et même dans la zone des panneaux flexibles, il ne s'agit pas d'une approche mature. Par conséquent, une communication étroite avec votre fournisseur de circuits imprimés est cruciale. L'équipe technique du fournisseur de circuits imprimés doit comprendre les valeurs limites de chaque capacité de processus et vous informera de l'espace disponible dans la zone de transition en fonction des capacités et des spécifications de l'usine.
(Figure 2 : Capacité de fabrication avancée (Source : Directives de conception de cartes de circuits imprimés rigides et flexibles NCAB))
Dans la figure 2, les valeurs recommandées répertoriées à gauche présentent le risque le plus faible. Si vous utilisez les spécifications de la colonne « Avancé » à droite, des précautions supplémentaires doivent être prises pour garantir que toutes les parties prenantes comprennent pleinement les risques potentiels.
La tendance à la miniaturisation et à l’amélioration des capacités de fabrication
Avec la mise à jour et l'itération continues de la technologie des circuits, de nouvelles solutions et processus de fabrication continuent d'émerger pour répondre aux nouvelles demandes constamment émergentes des produits d'aujourd'hui. La tendance à la miniaturisation oblige le processus de collage des panneaux souples et durs à repousser constamment les limites du processus. NCAB encourage toujours l'exploration de l'innovation et des-technologies de pointe dans la conception de circuits imprimés, à condition qu'elles répondent aux exigences de l'application et que toutes les parties prenantes soient conscientes des risques potentiels.
Certaines usines de circuits imprimés peuvent prendre en charge la production de circuits imprimés rigides et flexibles avec de petites zones de transition, mais il est néanmoins recommandé d'effectuer des contrôles de qualité stricts sur ceux-ci. Parallèlement, il convient de prêter attention à :
Évitez de placer des fonctionnalités fonctionnelles clés dans les zones de transition
Communiquer avec les fournisseurs pour comprendre leurs capacités de fabrication et leurs plages de risques acceptables
Équilibrez innovation et fiabilité en fonction des exigences de l'application, en garantissant que la conception est à la fois-avant-gardiste et pratique.
Pratique d'ingénierie de la conception de zones de transition de cartes de circuits imprimés rigides et flexibles
1. Évaluation des risques et communication pendant la phase de conception
Collaboration précoce avec les fournisseurs : la communication doit être établie avec l'équipe d'ingénierie du fournisseur dès les premières étapes de la conception. Les spécifications des zones de transition (telles que la largeur, le choix des matériaux) peuvent varier en fonction des capacités de fabrication du fabricant, et certains fournisseurs peuvent prendre en charge des zones de transition plus petites (telles que 3 mm en dessous de la norme IPC 6013), mais cela nécessite des accords clairs de partage des risques.
Simulation et analyse des contraintes : introduisez des outils FEA (Finite Element Analysis) dans la conception pour simuler la répartition des contraintes dans la zone de transition sous flexion mécanique et cyclage thermique, ce qui peut aider à identifier les points faibles potentiels, en particulier dans les applications de flexion dynamique. Par exemple, le sens de pose du câblage dans la zone de transition doit éviter autant que possible d'être perpendiculaire à l'axe de flexion pour éviter tout risque de rupture.
2. Sélection des matériaux et optimisation des zones de transition
Équilibrer les caractéristiques du PP à faible débit/sans débit : dans les projets critiques, il est recommandé de discuter avec les fournisseurs pour savoir si une solution de matériaux mixtes peut être adoptée, par exemple en utilisant des adhésifs spécifiques dans les zones de transition pour équilibrer le contrôle du flux de résine et la force de liaison intercouche.
Traitement de limite entre le film de revêtement et la zone du panneau dur : L'extension du film de revêtement (Coverlay) jusqu'à la zone de transition peut provoquer des problèmes de délaminage. Dans des cas pratiques, il peut y avoir des situations où la zone flexible du circuit imprimé se décolle en raison d'une mauvaise conception du film de couverture. Il est recommandé de garantir une distance de sécurité d'au moins 0,5 mm entre le bord du film de couverture et la limite de la zone du panneau dur lors de la conception, et de confirmer la précision d'usinage du fournisseur avant la fabrication.
3. Points clés du contrôle qualité pendant le processus de fabrication
Critères acceptables pour les défauts de la zone de transition : bien que la norme IPC-6013 autorise un certain degré de défauts dans la zone de transition (tels que des vides laminés, un débordement de résine), il est recommandé aux clients de demander aux fournisseurs des rapports d'analyse de tranche détaillés lors de l'acceptation, en particulier pour les produits à haute fiabilité (tels que les applications médicales ou aéronautiques), qui peuvent aider à identifier les risques potentiels de défaillance à long terme.
Contrôle de précision du processus de fraisage : lors du fraisage de la zone du panneau souple, la précision de l'usinage affecte directement la saillie diélectrique ou le problème des bords tranchants de la résine dans la zone de transition. Dans notre pratique, nous avons rencontré le problème des dommages sur la zone des panneaux mous causés par un écart de fraisage, qui a finalement été résolu en ajustant les paramètres de fraisage (tels que la vitesse et l'avance) avec le fournisseur. Il est recommandé d'effectuer des essais de production à petite échelle-dans les premières étapes de la fabrication pour vérifier la stabilité du processus.
4. Faire correspondre les scénarios d'application avec la conception des zones de transition
Distinction entre le pliage ponctuel et le pliage dynamique : dans la pratique, nous avons constaté que de nombreux clients ne font pas clairement la distinction entre ces deux scénarios d'application, ce qui entraîne des conceptions trop conservatrices ou agressives. Par exemple, la zone de pliage unique-peut accepter le débordement de résine de manière appropriée, tandis que le pliage dynamique nécessite un contrôle strict de toutes les arêtes vives dans la zone de transition.
Défis liés à la tendance à la miniaturisation : avec la demande croissante de cartes de circuits imprimés rigides et flexibles en raison de la miniaturisation des appareils (tels que les appareils portables, les aides auditives), l'espace de conception des zones de transition est encore plus comprimé. Il est recommandé aux clients de donner la priorité à l'optimisation de l'empilement, par exemple en réduisant l'épaisseur de la zone du panneau dur ou en ajustant la position du panneau flexible, afin de libérer davantage d'espace dans la zone de transition, tout en vérifiant la conception par des tests de fiabilité (tels que des tests de cycle de pliage).
5. Modes de défaillance courants dans les zones de transition
Par exemple, une rupture de trace de cuivre, un délaminage intercouche ou une diminution de la rigidité diélectrique. Ces problèmes sont souvent liés à une prise en compte insuffisante des facteurs environnementaux (tels que les cycles de température et d’humidité) lors de la phase de conception. Il est recommandé aux clients d'effectuer un test de vieillissement accéléré à un stade ultérieur du développement du produit afin de simuler le stress dans des conditions d'utilisation réelles.
Collaboration en boucle fermée de la conception à la fabrication
La gestion des zones de transition dans les cartes de circuits imprimés rigides et flexibles implique une collaboration entre les scénarios de conception, de fabrication et d'application. Nous recommandons toujours :
Conception prospective : prendre pleinement en compte les contraintes mécaniques et thermiques dans la zone de transition pendant la phase de conception, et utiliser les outils de simulation et les retours des fournisseurs pour optimiser la solution.
Contrôle de fabrication : travaillez en étroite collaboration avec les fournisseurs pour garantir que les processus de fabrication (tels que le fraisage et le laminage) répondent aux attentes de conception et effectuez une vérification de la qualité aux nœuds critiques.
Adaptation des scénarios d'application : ajustez les stratégies de conception en fonction des exigences de l'application du produit (-pliage ponctuel ou pliage dynamique) pour garantir un équilibre entre performances et fiabilité.
Si vous avez des exigences liées aux cartes de circuits imprimés rigides et flexibles, n'hésitez pas à nous contacter et nous vous fournirons une assistance technique.
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