فوائد استخدام تركيبات AIR GAP RIGID-FLEX PCB

أثرت التكنولوجيا المتقدمة على تصميمات PCB الصلبة والمرنة بنفس طريقة لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة. تتطلب زيادة متطلبات التوصيل البيني وعوامل الشكل الأصغر كثافة أعلى للدارة وزيادة عدد الطبقات. إن تأثير هذه العناصر على تصميمات الدوائر الصلبة المرنة هو قضايا موثوقية محتملة على الصعيدين الكهربائي والميكانيكي.

 

في هذه المدونة ، نناقش تفاصيل كل من الاهتمامات الكهربائية والميكانيكية وكيفية التخلص منها من خلال استخدام تصميم الفجوة الهوائية وطريقة البناء في ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلب والمرن.

 

تأثير عدد الطبقات المرنة الأعلى

تتمثل الطريقة النموذجية لمعالجة عدد الطبقات الأعلى في التصميم في تصفيحها في هيكل واحد مكتمل. يعمل هذا مع لوحات الدوائر الصلبة ولكنه يخلق مخاوف تتعلق بالموثوقية الكهربائية والميكانيكية في تصميم لوحة الدائرة الصلبة المرنة.

 

القضية الأولى هي القدرة على الانحناء الميكانيكي. كلما زادت سماكة المنطقة المرنة ، قلت قدرة الانحناء بسبب الضغط الإضافي الموضوع على الدوائر النحاسية. الحد الأدنى للثني التوجيهي المشترك للثني من 1 إلى 2 طبقة ، في تطبيق ثابت ، هو 10x السماكة المرنة. يزيد هذا إلى 20-30X لقسم مرن من 4 طبقات مغلفة. إذا تم تجاوز الحد الأدنى من قدرة الانحناء ، فقد تتشقق الدائرة ، مما يؤدي إلى إنشاء دوائر مفتوحة كاملة أو متقطعة. الشركة المصنعة غير قادرة على تعديل الخصائص الفيزيائية للمواد. لا يمكن معالجة ذلك إلا من خلال أساليب التصميم والبناء.

 

تنبع المشكلة الثانية من الموثوقية الكهربائية من المواد المستخدمة في بناء ثنائي الفينيل متعدد الكلور صلب ومرن. بالإضافة إلى طبقات FR4 الصلبة والطبقات المسبقة ، المستخدمة في المناطق الصلبة ، يتم تصفيح الطبقات المرنة معًا باستخدام إما مادة لاصقة مرنة من الأكريليك أو الإيبوكسي. بالنظر إلى أن الطبقات المرنة تمتد في جميع أنحاء المناطق الصلبة ، كذلك تفعل مواد التصفيح اللاصقة. وتتمثل الخاصية السلبية لكليهما في أنهما يتمتعان بكفاءة مشتركة عالية في التمدد الحراري من مواد FR4 أو البوليميد. عندما يتم تجميع لوحة الدائرة الصلبة المرنة أو على المدى الطويل حيث تتقلب درجة الحرارة على التجميع النهائي في الحقل ، تتوسع المواد اللاصقة وتتقلص وتضع ضغطًا رأسيًا على الطلاء عبر الفتحة. يمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى تكوين تشققات في طلاء النحاس وإما دوائر كاملة أو مفتوحة بشكل متقطع.

Air Gap Rigid-Flex تصميم وبناء ثنائي الفينيل متعدد الكلور

لمعالجة المخاوف المذكورة أعلاه ، طورت الصناعة ، جنبًا إلى جنب مع IPC ، طريقة تصميم وبناء يشار إليها باسم بناء فجوة الهواء. في هذا التكوين ، يتم الاحتفاظ بالطبقات المرنة كمجموعات فردية متعددة ، لا تحتوي على أكثر من 3 طبقات لكل مجموعة ، على عكس التصفيح الذي يحتوي على جميع الطبقات. التكوين المفضل هو طبقتان لكل مجموعة ، لكن IPC 2223 يسمح بثلاث طبقات إذا كان التصميم يتحكم في خطوط المعاوقة في المنطقة المرنة التي يجب تكوينها كخط متعرج لأغراض التدريع على الوجهين. يتطلب تكوين microstrip السطحي في الطبقات المرنة طبقتين فقط. يحتوي تكوين التصميم الأكثر شيوعًا على مجموعتين من الطبقات المرنة ، ولكن يمكن أن يحتوي على المزيد. لاحظ أن عددًا أكبر من مجموعات الطبقات المرنة سيؤدي في النهاية إلى تقييد متطلبات الانحناء.

 

عبر الموثوقية

يتعامل بناء الفجوة الهوائية تمامًا مع مخاوف الموثوقية وينتج عنه بنية عبر موثوقة مثل تلك الموجودة في الدائرة المطبوعة الصلبة فقط. مع تكوين الطبقات المرنة كأزواج أو مجموعات مستقلة ، يتم فصل الطبقات المرنة فقط عن طريق التمهيد المسبق المستند إلى FR4 داخل المناطق الصلبة. ينتج عن هذا قوة رابطة أعلى ، بين الطبقات ، ويزيل جميع المواد اللاصقة المرنة من داخل المناطق الصلبة ومعها الكفاءة العالية لمشكلة التمدد.

 

تم إثبات موثوقية بناء فجوة الهواء من خلال الاختبار باستخدام طريقة اختبار إجهاد الاتصال الداخلي من IPC. يقوم هذا الاختبار بدورات درجة حرارة سريعة لعينة من بناء معين. يتجاوز بناء فجوة الهواء عدد الدورات للحصول على نتيجة تمرير بينما يفشل المرن الصلب مع 4 طبقات مرنة مصفحة معًا.

 

يتطلب إنشاء فجوة الهواء خطوات عملية إضافية حيث يتطلب كل زوج مرن غطاء على كلا الجانبين ، ولكن هذا يمكن التغلب عليه بسهولة من خلال التوفير من الموثوقية المحسنة وبعد عوائد التجميع.

المرونة الميكانيكية وموثوقية الانحناء

ميكانيكيًا ، تم تحسين قدرة الانحناء والموثوقية بشكل كبير من خلال بناء فجوة هوائية. يرجع التحسن إلى مزيج من عنصرين. الأول هو أنه بالنسبة لكل زوج مرن فردي ، يتم تقليل السماكة المرنة بشكل كبير مقارنةً بهيكل مصفح تمامًا. هذا يقلل مما يشار إليه بتأثير “I-Beam”. والثاني هو أنه يُسمح لكل زوج مرن بالانحناء من تلقاء نفسه بناءً على سمكه المحدد دون تدخل كبير من بقية الأزواج المرنة. هذا في حدود المعقول. عند الانحناء ، يُسمح للأزواج المرنة الفردية بأخذ نصف قطرها الطبيعي ولكن عند نقطة ما ، قد تتلامس الأزواج المرنة مع بعضها البعض حيث يتم استهلاك تباعد فجوة الهواء بين الأزواج. في ظل متطلبات الانحناء الشديدة على شكل “U” وبسبب الاختلاف الطفيف في نصف قطر الانحناء بين الأزواج ، قد يقيد الزوج المرن الموجود على الجزء الخارجي من المنعطف الزوج المرن الداخلي إلى النقطة التي قد يبدأ عندها في الالتواء. يجب تجنب هذا الموقف لأن أي انحناء للزوج المرن سوف يتجاوز القدرات المادية مما يؤدي إلى دوائر متصدعة.

 

إذا كان متطلب الانحناء هو الشكل “S” ، فلن تحدث هذه المشكلة لأن الانحناءات 2 التي تتكون من الشكل S تلغي الاختلافات في نصف قطر الانحناء بين الأزواج.

 

ملخص

بناء فجوة الهواء هو الحل المفضل لتصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلبة المرنة ذات عدد الطبقات الأعلى. إنه يوفر القدرة على تحقيق متطلبات الانحناء الأكثر إحكامًا بشكل موثوق والقضاء على أي مخاوف تتعلق بموثوقية الطلاء. ثني الأمثلة القليلة المحددة في المدونة ، فهناك مجموعة متنوعة من تكوينات فجوة الهواء المتاحة التي تعالج العديد من تحديات التصميم المختلفة.

 

لا تتردد في الاتصال بـ Epec لمناقشة احتياجات التصميم الخاصة بك ولمراجعة متطلبات البناء الخاصة بك لضمان موثوقية التصميم الخاص بك.

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية