Je prevleka vidne plasti v fleksibilnem tiskanem vezju

Pri pregledu golega upogljivo vezje , boste morda opazili svetle kovinske površine. Ta sijoča ​​področja pogosto ustvarjajo splošno napačno predstavo o zunanji strukturi deske. Lahko domnevate, da obloga pokriva celotno zunanjost. Ne, prevleka na splošno ni primarna vidna plast. Prevladujoča vidna plast je pravzaprav prevleka, ki je običajno poliimidna folija. Prevleka služi kot površinska obdelava in se pojavi samo na določenih, selektivno izpostavljenih območjih.

Razumevanje natančnega razmerja med bakreno osnovo, prevleko in površinsko prevleko je ključnega pomena za inženirje in ekipe za nabavo. Določanje napačnega materiala za prevleko ali izpostavljenega območja lahko povzroči mikrorazpoke med upogibanjem. Prav tako lahko zmanjša izkoristek sestavljanja ali povzroči prezgodnjo okvaro na terenu. V tem priročniku bomo raziskali anatomijo vezij flex. Naučili se boste, zakaj se prevleka uporablja selektivno, kako oceniti možnosti končne obdelave površine in načine, kako določiti prevleko v vašem naboru.

Ključni zaključki

• Primarna vidna izolacijska plast na večini fleksibilnih vezij je poliimidna prevleka, ne prevleka.

• Površinska prevleka (kot je ENIG, Hard Gold ali Tin) se selektivno nanaša samo na izpostavljene blazinice, odprtine in konektorje, da se zagotovi spajkanje in prepreči oksidacija.

• Uporaba prevleke na dinamičnih območjih upogibanja poveča togost in tveganje mehanske okvare.

• Izbira prave površinske obdelave za Prilagodljiva tiskana vezja zahtevajo uravnotežen rok uporabnosti, združljivost konektorjev in temperaturne omejitve pri sestavljanju.

Anatomija FPC: prevleka proti površinski prevleki

Če želite razumeti, kaj dejansko vidite na golem upogibnem vezju, morate pogledati njegove temeljne plasti. Vsaka plast ima poseben mehanski in električni namen.

Osnovni baker

Proizvajalci jedkajo prevodne sledi iz trdne bakrene folije. Običajno boste srečali dve vrsti bakra. Valjano-žarjeni (RA) baker ima podolgovato zrnato strukturo. Zaradi tega je idealen za dinamično upogibanje. Elektrodepozitni (ED) baker ima navpično zrnato strukturo. Bolj ustreza aplikacijam statičnega upogibanja. Ne glede na vrsto je goli baker zelo dovzeten za oksidacijo. Če ni zaščiten, vlaga iz okolja in zrak hitro razgradita baker. To poslabša prevodnost in uniči sposobnost spajkanja.

Prevleka (resnična vidna plast)

Ker se goli baker zlahka razgradi, ga morajo proizvajalci zaščititi. Nanesejo prevleko za zaščito sledi. Prevleka deluje kot prožni ekvivalent spajkalne maske toge plošče. Običajno je sestavljen iz poliimidnega (PI) filma, zlepljenega z akrilnim ali epoksi lepilom. Ko pogledate upogibno vezje, je ta poliimidna plast tisto, kar vidite predvsem. Pokriva več kot 90 % površine deske. Prevleka zagotavlja kritično električno izolacijo. Zagotavlja tudi robustno fizično zaščito pred praskami, prahom in vlago.

Površinska prevleka (izpostavljena kovinska plast)

Komponent ne morete spajkati neposredno skozi poliimidno prevleko. Proizvajalci morajo namenoma odpreti 'okna' v pokrovu. Izpostavljajo osnovni baker na komponentnih blazinicah, kontaktih konektorja Zero Insertion Force (ZIF) in preskusnih točkah. Površinska obdelava je končna kemična ali elektrolitska obdelava, ki se nanese izključno na ta izpostavljena področja. Ščiti lokaliziran baker pred oksidacijo, hkrati pa zagotavlja zanesljivo površino za spajkanje ali mehanski stik. Plating ni univerzalni premaz. Je zelo ciljno usmerjen kovinski zaključek.

Zakaj se oplaščenje uporablja selektivno (tehnična in stroškovna realnost)

Morda se sprašujete, zakaj ne prevlečemo celotne bakrene plasti, preden nanesemo pokrivni sloj. Univerzalno nanašanje površinskih premazov čez a upogljivo vezje povzroča hude mehanske in električne škode.

Tveganja mehanske prožnosti

Prevleke imajo drugačne fizikalne lastnosti kot osnovni baker. Kovine, kot sta nikelj in zlato, so same po sebi krhke. Valjano-žarjeni baker se lepo upogne. Nikelj se zlomi pod enako obremenitvijo. Če plošča teče po polni sledi, uničite dinamični radij upogiba plošče. Ko upognete popolnoma prevlečeno sled, trda nikljeva spodnja plast poči. Te mikrorazpoke se širijo navzdol v bakreno podlago. Sčasoma se sled popolnoma prekine, kar vodi do katastrofalnih odprtih tokokrogov.

Stroškovna učinkovitost

Plemenite kovine povzročajo stroške površinske obdelave. Procesi, kot sta ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) ali Hard Gold, uporabljajo drage elemente. Paladij in zlato povzročata visoke stroške surovin. Selektivna prevleka omejuje te drage kovine le na funkcionalne kontaktne točke. Z ohranjanjem prevleke lokalizirane na blazinice in konektorske prste optimizirate proizvodne stroške. Uporaba zlata na nefunkcionalnih območjih sledi zapravlja kapital.

Integriteta in impedanca signala

Neprekinjeno nanašanje spremeni fizične dimenzije vaših prevodnih sledi. To moti načrte nadzorovane impedance. Ko nanašate galvanizacijo povsod, se nepredvidljivo spremenijo tri spremenljivke:

1. Debelina sledi: prevleka bakreni črti doda navpično višino.

2. Geometrija sledi: Kemično nanašanje lahko spremeni obliko prečnega prereza sledi.

3. Dielektrična razdalja: vrzel med površino sledi in referenčno ravnino se premakne.

Z omejevanjem prevleke na ploščice komponent ostanejo sledi vašega signala visoke hitrosti enotne. Ohranjajo natančne dimenzije bakra, določene med začetnim postopkom jedkanja.

Ocenjevanje možnosti površinske prevleke za fleksibilna tiskana vezja

Vse površinske obdelave nimajo istega namena. Izbrati morate končno obdelavo na podlagi okolja sestavljanja, potreb glede roka uporabnosti in mehanskih vmesnikov.

Brezelektrično nikljevo potopno zlato (ENIG)

ENIG je eden najbolj priljubljenih zaključnih premazov v industriji. Na baker nanese plast niklja, ki ji sledi tanka plast potopnega zlata.

• Najboljše za: komponente z majhnim korakom, ravne površine in zanesljivo spajkanje. Zlato preprečuje oksidacijo, medtem ko nikelj deluje kot pregradna plast.

• Omejitve: Spodnji sloj iz niklja je trd. Strogo morate preprečiti, da bi ENIG dosegel območja upogiba. Če se odprtina prevleke razširi v območje zgibanja, se bo nikelj med upogibanjem zlomil.

Trdo zlato

Trdo zlato uporablja elektrolitski postopek za nanos debelejše in trše zlitine zlata. Vsebuje elemente v sledovih, kot je kobalt, za povečanje vzdržljivosti.

• Najboljše za: prste konektorja ZIF, drsne kontakte in področja, ki zahtevajo visoko fizično odpornost proti obrabi. Preživi na stotine ciklov vstavljanja.

• Omejitve: je drago in izjemno krhko. Potrebujete posebna pravila oblikovanja, da zagotovite, da območje upogiba ostane fizično ločeno od prstov iz trdega zlata.

Potopna pločevina in potopna srebrna posoda

Ti zaključki nanesejo tanko plast kositra ali srebra neposredno na izpostavljene bakrene blazinice.

• Najboljše za: obsežne, stroškovno občutljive aplikacije. Ponujajo odlične ravne površine za spajkanje s finim korakom.

• Omejitve: Imajo kratek rok trajanja. Oba sta dovzetna za poškodbe in madeže pri rokovanju. Pred sestavljanjem jih morate shraniti v strogo nadzorovanih, vakuumsko zaprtih okoljih.

Organski konzervans za spajkanje (OSP)

OSP je organska spojina na vodni osnovi. Selektivno se veže na baker in tvori mikroskopsko majhno zaščitno plast.

• Najboljše za: Zelo poceni spajkanje brez svinca. Ohranja blazinice popolnoma ravne brez dodajanja kovinske debeline.

• Omejitve: nudi ničelno zaščito pred fizično obrabo. OSP se po prvem toplotnem ciklu hitro razgradi. Ni primeren za sklope z več prehodi za reflow.

Primerjalna tabela površinske obdelave

Prevleka skozi luknje (PTH) v primerjavi s površinsko obdelavo

Inženirji pogosto zamenjujejo površinsko prevleko s prevleko skozi luknje. Medtem ko oba vključujeta odlaganje kovine, imata popolnoma različni strukturni vlogi v a fleksibilnih tiskanih vezij . oblikovanje

Razlikovanje obeh procesov

Strukturna obloga povezuje različne plasti plošče. Proizvajalci odlagajo baker v notranjost z izvrtanimi luknjami. To vzpostavi električno kontinuiteto med zgornjo in spodnjo plastjo. Temu pravimo tehnologija PTH (plated Through-Hole). Površinska zaščitna obloga je drugačna. To je končna obdelava, ki se nanese na blazinice in PTH anularne obroče za zaščito bakra pred oksidacijo. PTH gradi strukturo vezja. Površinska obdelava ščiti vmesnik.

PTH v ploščah Flex

Prevleka na fleksibilne podlage predstavlja edinstvene proizvodne izzive. Flex plošče se opirajo na akrilna ali poliimidna lepila. Ta lepila imajo visok koeficient toplotnega raztezanja (CTE). Med prelivanjem montaže se plošča segreje. Lepilo se hitro razširi vzdolž osi Z. Ta razširitev potegne bakreno cev znotraj odprtine. Če je bakrena prevleka pretanka, cev poči. Obvladovanje te napetosti na osi Z zahteva visoko nadzorovano elektrolitsko nanašanje bakra.

Najboljše prakse za preverjanje pravil oblikovanja (DRC).

Vije morate previdno namestiti, da preprečite zlom ploščate luknje. Med postavitvijo upoštevajte ta posebna pravila:

• Izogibajte se območjem upogibov: nikoli ne postavljajte prehodov na dinamična ali statična območja upogibov. Upogibanje obremeni togo bakreno cev, kar povzroči takojšnjo okvaro.

• Uporabite toge odseke: Postavite odprtine na območja, ki jih podpirajo ojačitve, kadar koli je to mogoče. Ojačitve omejujejo gibanje in ščitijo celovitost PTH.

• Povečanje obročastih obročev: Fleksibilni materiali se med proizvodnjo skrčijo in raztegnejo. Uporabite večje obroče za kompenzacijo registracijskih premikov med plastmi.

Specifikacija in nabava: Kako definirati prevleko v vašem naboru

Odločitev o namestitvi ne morete prepustiti naključju. Nejasne proizvodne datoteke vodijo do slabih izkoristkov sestavljanja. V opombah o izdelavi morate izrecno določiti površinske zaključke in odprtine za prevleko.

Določanje odprtin za prevleko

Določiti morate ustrezne tolerance za registracijo prevleke. Prevleka je izvrtana, preluknjana ali lasersko izrezana, preden se laminira na ploščo. Včasih pride do premikov poravnave. Če prevleka čezmerno prekriva ploščico komponente, ustvari masko. Kemikalije za galvanizacijo ne morejo doseči ujetega bakra. To ima za posledico 'preskočeno prevleko'. Brez prevleke goli baker oksidira. Med sestavljanjem se spajka noče navlažiti z oksidiranim bakrom, kar povzroči okvarjene spoje. Vedno načrtujte odprtine v pokrovu, ki so večje od osnovne bakrene blazinice. Standardna razdalja je običajno 0,05 mm do 0,10 mm na stran.

Usklajevanje zaključka s strategijo montaže

Vaš izbrani premaz se mora ujemati z zmogljivostmi vašega pogodbenega proizvajalca (CM). Preden dokončate zlaganje, preverite njihove profile preoblikovanja. Če vaš CM uporablja več agresivnih toplotnih ciklov, OSP ne bo uspel. Organska plast med prvim prehodom izgori. Naslednji prehodi bodo goli baker izpostavili oksidaciji. V scenarijih z več prehodi je ENIG veliko bolj odporen. Poleg tega zagotovite, da je končna obdelava združljiva z vrstami fluksa, ki se uporabljajo v njihovih valovih ali strojih za selektivno spajkanje.

Skladnost in preverjanje prodajalca

Pri izbiri proizvajalca ocenite njegovo skladnost z industrijskimi standardi. Poskrbeti morate za strogo upoštevanje zmogljivosti IPC-6013. Ta standard ureja specifikacije kvalifikacij in zmogljivosti za fleksibilno tiskano ožičenje. Postavite posebna vprašanja o njihovih kemičnih kontrolah.

Na primer, preverite njihov nadzor nad debelino niklja v procesih ENIG. Če prodajalec slabo upravlja z zlato potopno kopeljo, lahko to povzroči hiperkorozijo spodnjega niklja. Temu pravimo sindrom 'črne blazinice'. Pri fleksibilnih aplikacijah črna blazinica vodi do katastrofalnih krhkih zlomov spajkalnega spoja. Zaupanja vreden prodajalec bo zagotovil poročila o mikroprerezih prečnega prereza, ki dokazujejo, da njihova debelina prevleke ostaja znotraj strogih toleranc IPC.

Zaključek

Prevleka je funkcionalna, visoko lokalizirana plast, zasnovana izključno za povezljivost in spajkanje. Vidna prevleka zagotavlja strukturno in okoljsko zaščito, ki pokriva večino plošče. Razumevanje te razlike vam pomaga pri boljši izbiri materiala.

Preden izberete končno obdelavo površine, vedno dokončno določite zahtevani radij upogiba, območja zgibanja in vrste priključkov. Togi zaključki, kot sta ENIG in Hard Gold, naj bodo daleč stran od območij dinamičnih obremenitev, da preprečite mikrorazpoke. Svoje izbire oblog uskladite s toplotnimi profili vašega proizvajalca, da zagotovite visoke izkoristke sestavljanja.

Ne ugibajte, ko gre za kopičenje materiala. Predložite svoje datoteke Gerber in zahteve za zlaganje svojemu proizvodnemu partnerju za celovit pregled Design for Manufacturability (DFM). Natančen pregled DFM zagotavlja, da se vaše specifikacije oplate popolnoma ujemajo z vašimi dolgoročnimi cilji glede zanesljivosti.

pogosta vprašanja

V: Ali lahko prekrijete celotno površino upogljivega vezja?

O: Tehnično je možno, a zelo odsvetovano. Prevleke, kot sta nikelj in zlato, so toge. Prevleka celotne površine povzroči izjemno izgubo prožnosti. Plošča postane toga, kar poveča tveganje za hude razpoke v sledovih, ko jo upognemo. Povzroča tudi previsoke materialne stroške brez dodane funkcionalne vrednosti.

V: Zakaj so konci konektorjev moje plošče flex videti drugačni od podstavkov komponent?

O: Različna področja opravljajo različne funkcije. Konektorji, znani kot prsti, običajno zahtevajo Hard Gold. Ta debela zlitina zagotavlja odlično vzdržljivost pri ponavljajočih se ciklih vstavljanja v vtičnice ZIF. Komponentne blazinice zahtevajo optimalno spajkanje namesto fizične odpornosti proti obrabi, zato so običajno obdelane z ENIG ali OSP.

V: Ali debelina prevleke vpliva na radij upogiba?

O: Da. Debelejša prevleka znatno omeji dovoljeni radij upogiba. Toge plasti, zlasti debele podlage iz niklja v zaključkih ENIG, se ne morejo raztegniti kot osnovni baker. Močna prevleka omejuje ploščo na preproste aplikacije 'flex-to-install' namesto na scenarije neprekinjenega dinamičnega upogibanja.