Palja kontrollimisel painduv trükkplaat , võite märgata heledaid metallpindu. Need läikivad alad loovad sageli levinud eksiarvamuse plaadi välisstruktuuri kohta. Võib eeldada, et plaadistus katab kogu välispinna. Ei, plaadistus ei ole üldiselt esmane nähtav kiht. Domineeriv nähtav kiht on tegelikult kattekiht, mis on tavaliselt polüimiidkile. Pinnatöötlus toimib pinnaviimistlusena ja ilmub ainult teatud, valikuliselt avatud aladel.
Vasest aluse, kattekihi ja pinnakatte vahelise seose mõistmine on inseneride ja hankemeeskondade jaoks ülioluline. Vale kattematerjali või avatud ala määramine võib painutamisel põhjustada mikropragusid. Samuti võib see vähendada koostu saagikust või põhjustada põllu enneaegset riket. Selles juhendis uurime paindahelate anatoomiat. Saate teada, miks plaatimist kasutatakse valikuliselt, kuidas hinnata pinnaviimistluse valikuid ja kuidas määrata plaatimist virnas.
Võtmed kaasavõtmiseks
Enamiku paindlike ahelate peamine nähtav isolatsioonikiht on polüimiidkattekiht, mitte plaat.
Pinnakatte (nt ENIG, Hard Gold või Tin) kantakse valikuliselt ainult katmata patjadele, läbiviigudele ja konnektori sõrmedele, et tagada jootmine ja vältida oksüdeerumist.
Dünaamiliste paindealade plaadistuse rakendamine suurendab jäikust ja mehaanilise rikke ohtu.
Õige pinnaviimistluse valimine paindlikud trükkplaadid nõuavad säilivusaja, pistikute ühilduvuse ja montaaži temperatuuripiirangute tasakaalustamist.
FPC anatoomia: kattekiht vs pinnakatmine
Et mõista, mida te palja painduva ahelaga tegelikult näete, peate vaatama selle aluskihte. Iga kiht täidab erinevat mehaanilist ja elektrilist eesmärki.
Base vask
Tootjad söövitavad tahkest vaskfooliumist juhtivaid jälgi. Tavaliselt kohtate kahte tüüpi vaske. Valtsitud lõõmutatud (RA) vasel on piklik teraline struktuur. See muudab selle ideaalseks dünaamiliseks painutamiseks. Elektro-sadestatud (ED) vasel on vertikaalne teraline struktuur. See sobib paremini staatiliste paindlike rakendustega. Olenemata tüübist on paljas vask väga vastuvõtlik oksüdeerumisele. Kui see jäetakse kaitsmata, lagundavad keskkonna niiskus ja õhk vase kiiresti. See halvendab juhtivust ja rikub joodetavust.
Kattekiht (tõeline nähtav kiht)
Kuna paljas vask laguneb kergesti, peavad tootjad seda kaitsma. Nad rakendavad jälgede varjamiseks kattekihti. Kattekiht toimib jäiga plaadi jootemaski paindliku ekvivalentina. Tavaliselt koosneb see polüimiidkilest (PI), mis on ühendatud akrüül- või epoksüliimiga. Kui vaatate paindeahelat, näete peamiselt seda polüimiidikihti. See katab üle 90% plaadi pinnast. Kattekiht tagab kriitilise elektriisolatsiooni. Samuti pakub see tugevat füüsilist kaitset kriimustuste, tolmu ja niiskuse eest.
Pinna katmine (paljastatud metallikiht)
Te ei saa komponente otse läbi polüimiidkatte jootma. Tootjad peavad tahtlikult avama kattekihis 'aknad'. Need paljastavad aluse vase komponentide padjandites, ZIF-i (Zero Insertion Force) pistiku kontaktides ja katsepunktides. Pinna katmine on lõplik keemiline või elektrolüütiline viimistlus, mida rakendatakse ainult nendele avatud aladele. See kaitseb lokaliseeritud vaske oksüdatsiooni eest, tagades samal ajal usaldusväärse pinna jootmiseks või mehaaniliseks kontaktiks. Pinnastamine ei ole universaalne kate. See on väga sihipärane metallikviimistlus.
Miks plaatimist valikuliselt rakendatakse (inseneri- ja kulureaalsus)
Võite küsida, miks me ei plaadita enne kattekihi pealekandmist lihtsalt kogu vasekihti. Pinnaviimistluse universaalne kandmine üle a paindlik trükkplaat kehtestab karmid mehaanilised ja elektrilised karistused.
Mehaanilise paindlikkuse riskid
Metallide plaadistamisel on põhivasest erinevad füüsikalised omadused. Metallid nagu nikkel ja kuld on oma olemuselt rabedad. Valtsitud lõõmutatud vask paindub kaunilt. Nikkel puruneb sama pinge all. Kui teete täisjäljejooksud, hävitate laua dünaamilise painderaadiuse. Kui painutate täielikult kaetud jälge, puruneb jäik niklist aluskiht. Need mikropraod levivad vase aluspõhja. Lõpuks katkeb jälg täielikult, põhjustades katastroofiliselt avatud vooluringe.
Kulutõhusus
Väärismetallid suurendavad pinnaviimistluse kulusid. Protsessid nagu ENIG (elektrivaba nikkelkümbluskuld) või kõvakuld kasutavad kulukaid elemente. Pallaadiumil ja kullal on kõrged toorainekulud. Valikuline plaatimine piirab need kallid metallid ainult funktsionaalsete kontaktpunktidega. Hoides plaadistuse lokaliseeritud padjandite ja konnektori sõrmedega, optimeerite tootmiskulusid. Kulla rakendamine mittefunktsionaalsetele jälgimisaladele raiskab kapitali.
Signaali terviklikkus ja takistus
Pidev plaatimine muudab teie juhtivate jälgede füüsilisi mõõtmeid. See häirib kontrollitud impedantsi disaini. Kui kasutate plaati kõikjal, muutuvad kolm muutujat ettearvamatult:
Jälje geomeetria: keemiline katmine võib muuta jälje ristlõike kuju.
Dielektriline kaugus: vahe jäljepinna ja võrdlustasandi vahel nihkub.
Piirates plaadistuse komponendipadjadega, jäävad teie kiire signaali jäljed ühtlaseks. Need säilitavad esialgse söövitusprotsessi käigus määratud täpsed vase mõõtmed.
Mitte kõik pinnaviimistlused ei täida sama eesmärki. Peate valima viimistluse oma kokkupanekukeskkonna, säilivusaja vajaduste ja mehaaniliste liideste põhjal.
Elektrivaba niklikümbluskuld (ENIG)
ENIG on üks populaarsemaid viimistlusvahendeid selles valdkonnas. See ladestab vase peale niklikihi, millele järgneb õhuke kiht sukeldatud kulda.
Parim: peene sammuga komponendid, lamedad pinnad ja usaldusväärne joottavus. Kuld takistab oksüdeerumist, nikkel aga toimib tõkkekihina.
Piirangud: Niklist aluskiht on jäik. Peate rangelt hoidma ENIGi paindealadest eemal. Kui katteava ulatub voltimisalasse, puruneb nikkel painutamise ajal.
Kõva kuld
Kõva kuld kasutab elektrolüütilist protsessi paksema ja kõvema kullasulami ladestamiseks. See sisaldab mikroelemente nagu koobalt, et suurendada vastupidavust.
Sobib kõige paremini: ZIF-pistiku sõrmedele, libisevatele kontaktidele ja kõrget füüsilist kulumiskindlust nõudvatele aladele. See elab üle sadu sisestamise tsükleid.
Piirangud: see on kallis ja väga habras. Teil on vaja konkreetseid disainireegleid, et paindeala jääks kõvadest kuldsõrmedest füüsiliselt eraldatuks.
Immersion Tin & Immersion Silver
Need viimistlusmaterjalid asetavad õhukese tina- või hõbedakihi otse avatud vaskpatjadele.
Parim: suure mahuga, kulutundlikele rakendustele. Need pakuvad suurepäraseid tasapinnalisi pindu peensammuliseks jootmiseks.
Piirangud: neil on lühike säilivusaeg. Mõlemad on vastuvõtlikud käsitsemiskahjustustele ja tuhmumisele. Enne kokkupanekut peate neid hoidma rangelt kontrollitud vaakumtihendiga keskkonnas.
Orgaaniline jootmise säilitusaine (OSP)
OSP on veepõhine orgaaniline ühend. See seostub selektiivselt vasega, moodustades mikroskoopilise kaitsekihi.
Sobib kõige paremini: Väga odav pliivaba jootmine. See hoiab padjad ideaalselt tasased, lisamata metalli paksust.
Piirangud: see pakub nullkaitset füüsilise kulumise eest. OSP laguneb kiiresti pärast esimest termilist tsüklit. See sobib halvasti mitmekäiguliste tagasivoolusõlmede jaoks.
Pinnaviimistluse võrdlustabel
Viimistluse tüüp
Esmane kasu
Peamine piirang
Parim rakendus
ENIG
Suurepärane tasapinnaline pind, pikk säilivusaeg
Jäik nikkel põhjustab paindepiirkondades lõhenemist
Suure tihedusega SMT komponentpadjad
Kõva kuld
Suurepärane kulumiskindlus
Kõrge hind, väga habras
ZIF-pistiku sõrmed, libisevad kontaktid
Sukeldus-tina/hõbe
Kulusäästlik, tasane pind
Määrdub kergesti, vaja on ranget ladustamist
Suuremahulised lühikese säilivusajaga konstruktsioonid
OSP
Madalaim hind, ei lisa paksust
Laguneb pärast ühte tagasivoolutsüklit
Ühepoolne lihtne SMT montaaž
Läbiva auguga plaatimine (PTH) vs pinnaviimistlusplaat
Insenerid ajavad sageli pinnakatte segamini läbiva avaga katmisega. Kuigi mõlemad hõlmavad metalli ladestamist, täidavad nad a-s täiesti erinevat struktuurilist rolli paindlik trükkplaatide disain.
Kahe protsessi eristamine
Struktuurne plaatimine ühendab plaadi erinevad kihid. Tootjad asetavad puuritud aukude sisse vaske. See loob elektrilise järjepidevuse ülemise ja alumise kihi vahel. Me nimetame seda Plated Through-Hole (PTH) tehnoloogiaks. Pinna kaitsev plaatimine on erinev. See on lõplik viimistlus, mis kantakse patjadele ja PTH rõngakujulistele rõngastele, et kaitsta vaske oksüdeerumise eest. PTH loob ahela struktuuri. Pinnaviimistlus kaitseb liidest.
PTH Flex-plaatides
Painduvate aluspindade katmine toob kaasa ainulaadsed tootmisprobleemid. Flex-plaadid tuginevad akrüül- või polüimiidliimidele. Nendel liimidel on kõrge soojuspaisumistegur (CTE). Montaaži tagasivoolu ajal plaat soojeneb. Liimid laienevad kiiresti mööda Z-telge. See laiendus tõmbab vasest tünni läbi läbilaskeava sees. Kui vaskplaat on liiga õhuke, puruneb tünn. Selle Z-telje pinge juhtimine nõuab kõrgelt kontrollitud vase elektrolüütilist sadestumist.
Disainireeglite kontrolli (DRC) parimad tavad
Peate hoolikalt asetama läbiviigud, et vältida plaaditud augu murdumist. Järgige paigutuse ajal neid konkreetseid reegleid.
Vältige paindetsoone: ärge kunagi asetage läbiviike dünaamilistele või staatilistele painutusaladele. Painutamine pingestab jäika vasest tünni, põhjustades kohese rikke.
Kasutage jäigastatud sektsioone: võimalusel asetage läbiviigud jäigastajatega toetatud aladele. Jäikused piiravad liikumist ja kaitsevad PTH terviklikkust.
Suurendage rõngakujulisi rõngaid: painduvad materjalid kahanevad ja venivad valmistamise ajal. Kasutage suuremaid rõngakujulisi rõngaid, et kompenseerida kihtide vahelisi registreerimisnihkeid.
Spetsifikatsioonid ja hankimine: kuidas määratleda plaadistus oma virnas
Otsuste tegemist ei saa jätta juhuse hooleks. Mitmetähenduslikud tootmisfailid põhjustavad kehva koostetulemuse. Peate oma valmistamismärkustes selgelt määratlema pinnaviimistluse ja katteavad.
Katteavade määratlemine
Peate määrama kattekihi registreerimisel õiged tolerantsid. Kattekiht puuritakse, stantsitakse või lõigatakse laseriga enne plaadile lamineerimist. Mõnikord ilmnevad joonduse nihked. Kui kattekiht kattub komponendi padjaga liigselt, loob see maski. Pindamiskemikaalid ei pääse kinni jäänud vasele. Selle tulemuseks on 'plaatimine vahele'. Ilma plaadistuseta paljas vask oksüdeerub. Montaaži ajal keeldub joodis oksüdeerunud vasele märjaks saamast, tekitades defektsed liitekohad. Kattekatte avad tuleb alati kujundada suuremaks kui all olev vaskpadi. Standardne kliirens on tavaliselt 0,05–0,10 mm külje kohta.
Viimistluse joondamine montaažistrateegiaga
Teie valitud viimistlus peab vastama teie lepingulise tootja (CM) võimalustele. Enne virnastamise lõpetamist kontrollige nende ümbervoolamise profiile. Kui teie CM kasutab mitut agressiivset termotsüklit, siis OSP ebaõnnestub. Orgaaniline kiht põleb ära esimesel läbimisel. Järgnevad läbimised paljastavad palja vase oksüdatsioonile. Mitmekäiguliste stsenaariumide korral on ENIG palju vastupidavam. Lisaks veenduge, et viimistlus ühilduks nende laine- või selektiivjootmismasinates kasutatavate räbustitüüpidega.
Vastavus ja tarnija kinnitus
Tootja valimisel hinnake selle vastavust tööstusstandarditele. Peaksite jälgima IPC-6013 võimaluste ranget järgimist. See standard reguleerib paindliku trükitud juhtmestiku kvalifikatsiooni ja toimivusspetsifikatsioone. Esitage konkreetseid küsimusi nende keemiliste kontrollide kohta.
Näiteks kontrollige nende kontrolli nikli paksuse üle ENIG-protsessides. Kui müüja haldab kullakümblusvanni halvasti, võib see põhjustada selle aluseks oleva nikli hüperkorrosiooni. Me nimetame seda 'musta padja' sündroomiks. Painduvate rakenduste korral põhjustab must padi katastroofilisi rabedaid jooteühenduste purunemisi. Usaldusväärne müüja esitab ristlõike mikrolõike aruanded, mis tõendavad, et nende plaadistuse paksus jääb IPC rangete tolerantside piiresse.
Järeldus
Plating on funktsionaalne, väga lokaliseeritud kiht, mis on loodud ainult ühendamiseks ja jootmiseks. Nähtav kattekiht tagab konstruktsiooni- ja keskkonnakaitse, mis katab suurema osa plaadist. Selle eristuse mõistmine aitab teil teha paremaid materjalivalikuid.
Enne pinnaviimistluse valimist viimistlege alati soovitud painderaadius, voltimisalad ja pistikutüübid. Mikropragude vältimiseks hoidke jäigad viimistlusmaterjalid, nagu ENIG ja Hard Gold, dünaamiliste pingetsoonide kaugusel. Joondage oma plaadistusvalikud oma tootja termoprofiilidega, et tagada montaaži kõrge tootlikkus.
Ärge arvake, kui tegemist on materjalide virnastamisega. Esitage oma Gerberi failid ja virnastamisnõuded oma tootmispartnerile, et saada põhjalik Design for Manufacturability (DFM) ülevaade. Põhjalik DFM-i ülevaade tagab, et teie plaadistuse spetsifikatsioonid vastavad ideaalselt teie pikaajalistele töökindluseesmärkidele.
KKK
K: Kas saate painduva trükkplaadi kogu pinna plaadistada?
V: See on tehniliselt võimalik, kuid väga ebasoovitav. Pindamismetallid, nagu nikkel ja kuld, on jäigad. Kogu pinna katmine põhjustab äärmise paindlikkuse kaotuse. Plaat muutub jäigaks, suurendades painutamisel tugevate jälgede pragunemise ohtu. Sellega kaasnevad ka ülemäära suured materjalikulud, ilma funktsionaalset väärtust lisamata.
K: Miks näevad mu painduva plaadi konnektori otsad komponentpadjadest erinevad?
V: Erinevad alad täidavad erinevaid funktsioone. Konnektori otsad, mida nimetatakse sõrmedeks, nõuavad tavaliselt kõva kulda. See paks sulam tagab suurepärase vastupidavuse korduvateks ZIF-pesadesse sisestamise tsükliteks. Komponentpadjad nõuavad pigem optimaalset joodetavust kui füüsilist kulumiskindlust, seega saavad need tavaliselt ENIG- või OSP-viimistluse.
K: Kas plaadi paksus mõjutab painderaadiust?
V: Jah. Paksem plaatimine piirab oluliselt lubatud painderaadiust. Jäigad kihid, eriti paksud niklist aluskihid ENIG-viimistluses, ei saa venitada nagu alusvask. Tugev plaatimine piirab plaadi lihtsate 'paigaldamiseks painduvate' rakendustega, mitte pideva dünaamilise painde stsenaariumiga.
