รูเปิด Coverlay PCB แบบ Flex ที่ไม่กดดันทองแดง

มีเสียงเงียบแบบเฉพาะที่เกิดขึ้นบนชั้นโรงงานเมื่อมีการมาถึงแพ็คเกจข้อมูลใหม่ ที่มีช่องว่างในชั้น coverlay ที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสสมบูรณ์แบบ 90 องศา เป็นเสียงเงียบของวิศวกร CAM ที่คาดหวังคำถามวิศวกรรม (EQ) ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้—หรือแย่กว่านั้น เสียงเงียบของถังเศษวัสดุที่เต็มในสามสัปดาห์ต่อมา

สำหรับนักออกแบบที่นั่งอยู่หน้าเครื่องมอนิเตอร์ความละเอียดสูง มุมแหลมเหล่านั้นดูคมชัด เป็นมืออาชีพ และแม่นยำ พวกมันตรงกับตรรกะแนวตั้งของแผงบอร์ดแข็งที่พวกเขาใช้เวลาทั้งอาชีพในการตัดแต่ง แต่ในโลกแห่งวงจรไฟฟ้าแบบยืดหยุ่น ซึ่งวัสดุถูกความร้อน แรงกดดัน และการโค้งงอทางกลซ้ำๆ มุมแหลมเหล่านั้นเป็นภาระทางโครงสร้าง

ฟิสิกส์ไม่สนใจความชอบด้านความงามของ layout CAD ของคุณ เมื่อวงจรยืดหยุ่นโค้งงอ แรงต่างๆ จะแพร่กระจายทั่วผิวหน้าจนถึงจุดที่หยุดที่จุดขาดในวัสดุ สี่เหลี่ยมใน coverlay—ชั้นฉนวน polyimide ที่แผ่บิดแนบสนิทกับทองแดง—ทำหน้าที่เป็นจุดเครียดขนาดใหญ่ มันเน้นพลังงานกลของการงอไปยังจุดจุดเดียวบนสายทองแดงด้านล่าง ผลลัพธ์คือบอร์ดที่ผ่านการตรวจสอบกฎการออกแบบ (DRC) ในซอฟต์แวร์ทุกข้อ แต่ล้มเหลวอย่างรุนแรงครั้งแรกที่ติดตั้งในบานพับหรือที่ปิดสนิท

เลขาคณิตของอาวุธฆาตกรรม

คุณไม่สามารถTreat openings ของ coverlay เหมือนกับ soldermask ที่แข็ง ใช้จินตนาการของคุณว่าการจัดวางซ้อนกันนั้นไม่ใช่แค่บอร์ดเดียว แต่เป็นแซนด์วิชของวัสดุที่แตกต่างกันที่ต่อสู้กัน ชั้นฐานคือ polyimide; ตัวนำคือทองแดง; ชั้นบนคือ coverlay เมื่อแซนด์วิชนี้โค้งงอ ชั้นนอกจะยืด และชั้นในจะบีบอัด

ถ้าเปิดใน coverlay มีมุมแหลม 90 องศา ครอสซิ่งลายทองแดง มันจะสร้าง "รอยน็อตกลไก" เมื่อ coverlay แข็งกว่าแถบกาวที่อยู่ด้านล่าง มันจะทำงานเหมือนกับคมมีดกดลงบนทองแดงทุกครั้งที่มีการเคลื่อนที่

นักออกแบบมักอ้าง Laser cutting สมัยใหม่เป็นข้อป้องกัน พวกเขาโต้แย้งว่าเลเซอร์สามารถเผา polyimide เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่สมบูรณ์แบบโดยไม่มีข้อจำกัดรัศมีของดินสอ CNC แบบกลไก ซึ่งเป็นความจริงเชิงเทคนิค แต่ไม่ได้ผลเชิงปฏิบัติ ความสามารถของเครื่องมือไม่ได้ยกเลิกกลไกของวัสดุ แม้ว่าร้านจะตัดสี่เหลี่ยมที่สมบูรณ์แบบก็ตาม ความเข้มข้นของแรงเครียดยังคงอยู่ ทองแดงที่วิ่งอยู่ใต้มุมนี้จะสัมผัสกับแรงเครียดที่อาจสูงขึ้น 3 ถึง 5 เท่าของบริเวณรอบข้าง

ในแอพลิเคชันเคลื่อนไหว เช่น เซ็นเซอร์เลื่อนในกล้องถ่ายรูปหรือบานพับแล็ปท็อป นี่คือจุดเริ่มต้นร้าว มันแพร่กระจายจากขอบของช่องเปิด coverlay ผ่านทองแดง และนำไปสู่การเปิดวงจรหลังจากน้อยกว่า 1,000 วงจร

วิธีแก้ไขง่ายในด้านการออกแบบ แต่สำคัญในด้านการทำงาน: ทุกช่องเปิดของ coverlay ต้องมีมุมที่มีรัศมีโค้ง แนวปฏิบัติทั่วไปกำหนดรัศมีมุมขั้นต่ำที่ 0.2 มม. (ประมาณ 8 mils) ซึ่งช่วยให้แรงเครียดกระจายตัวไปตามโค้ง แทนที่จะเน้นไปที่จุดใดจุดหนึ่ง หากการออกแบบอนุญาต ควรใช้รัศมีที่ใหญ่ขึ้นเสมอ

สำหรับผู้ที่พยายามวางเส้นทางการตรวจสอบบริเวณจุดเปิดเหล่านี้ กฎ “หยดน้ำ” หรือกฎฟิลเล็ตจะมีผล ใช้การเปลี่ยนจากพื้นที่คลุมไปยังแผ่นรองรับที่เปิดออก ซึ่งไม่ควรเป็นที่รุนแรง การใช้ฟิลเล็ตขนาด 0.2 มม. อย่างง่ายสามารถแก้ไขปัญหาโครงสร้างทั้งปวง เปลี่ยนจากการล้มเหลวของพื้นที่เป็นการเชื่อมต่อที่แข็งแรง

ปัจจัยของ Ooze: กาวเป็นของเหลว

ปัญหาสำคัญอันดับสองคือธรรมชาติของการยึดติดเอง แตกต่างจากซองหนาแผ่นไฟฉายของละอองน้ำ (LPI) ซึ่งแข็งตัวเป็นเปลือกแข็ง Coverlay เป็นแผ่นโพลิไมีด์แข็งที่ติดกาวด้วยกาวอะคริลีกหรืออีพ็อกซี่

ในระหว่างกระบวนการลามิเนต แผ่นซ้อนกันจะถูกความร้อนและแรงกดดันสูง เมื่อถึงจุดนี้ กาวจะเหลว เคลื่อนที่ ลื่นไหล

“การบีบอัด” นี้เป็นศัตรูของการเชื่อมต่อความหนาแน่นสูง หากนักออกแบบสร้างช่องเปิดใน coverlay ให้ตรงกับขนาดแผ่นทองแดง (1:1) กาวจะเลอะออกไปบนพื้นผิวแผ่นขณะลามิเนต การรั่วไหลนี้มักใสและมองไม่เห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ สร้างเป็นสิ่งกั้นมองไม่เห็นระหว่างชุบทองหรือดีบุกกับหัวขันของส่วนประกอบ

โรงประกอบจะแจ้งผลนี้ว่าเป็น “ความล้มเหลวในการเปียกของแผ่น” หรือ “การชุบเคลือบผิดพลาด” พวกเขาจะส่งภาพถ่ายของก้อนบัดกรีที่ขึ้นและปฏิเสธการเกาะติดกับแผ่น อย่างไรก็ตาม สาเหตุหลักไม่ใช่ปฏิกิริยาเคมีของการชุบเคลือบ แต่มันเป็นฟิสิกส์ของการลามิเนต กาวไหลออก 0.05 มม. ถึง 0.15 มม. ไปบนแผ่น, ซึ่งเป็นฉนวนกัน

เนื่องจากการไหลของกาวแตกต่างกันขึ้นอยู่กับอายุของ pre-preg ความกดของเครื่องกดลามิเนต, และยี่ห้อวัสดุเฉพาะ (DuPont Pyralux เทียบกับของทั่วไป) การออกแบบจึงต้องคำนึงถึงสถานการณ์เลวร้ายที่สุด มาตรฐานอุตสาหกรรมคือการเว้นขนาดช่องเปิด coverlay มากกว่าอย่างน้อย 0.25 มม. (10 มิล) ใหญ่กว่าขนาดแผ่นทองแดงที่เปิดให้แสดงออก ซึ่งทำให้เป็นเขื่อนซึ่งกาวสามารถไหลผ่านได้โดยไม่รุกล้ำไปบนพื้นผิวที่เชื่อมติดกัน

สำหรับระยะห่างที่แน่นมากซึ่งไม่มีพื้นที่ 10 มิล นักออกแบบต้องระบุให้ใช้กาว “ไหลต่ำ” หรือเปลี่ยนเป็น Soldermask Laser Direct Imaging (LDI) ถึงแม้ว่าสิ่งนี้จะมีความเสี่ยงด้านกลไกของตัวเองก็ตาม

ตำนานของสมอและวัสดุ

ในโลกของความแข็งแรง การยึดติดทองแดงกับแกน FR4 แข็งแรงมาก ในโลกของความอ่อนตัว ทองแดงจะลอยอยู่บนชั้นของพลาสติกอ่อน เมื่อใช้ความร้อนในการทำ reflow หรือบัดกรีด้วยมือ การคละกันของการขยายตัวของความร้อนอาจทำให้แผ่นทองแดงขนาดเล็กลอกออกจากวัสดุฐาน นี่คือ “การยกแผ่น” ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของเศษงานซ่อม

Coverlay ช่วยยึดแผ่นให้แน่น แต่ต้องออกแบบช่องเปิดให้สามารถจับทองแดงได้อย่างแน่นหนา แผ่นแบนเรียบง่ายที่เปิดเผยเต็มที่ด้วยช่องเปิด coverlay ที่ใหญ่กว่าไม่ได้มีการยึดเกาะทางกล เป็นเพียงอาศัยพันธะทางเคมีของกาวเท่านั้น

ในการแก้ปัญหานี้ นักออกแบบต้องใช้ “จุดยึด”, “เสาข้าง”, หรือ “หูกระต่าย” — การยื่นของทองแดงที่ยื่นออกมาที่ยังอยู่ใต้ coverlay ซึ่ง act เป็นที่ยึดกลไก โดยการยึดสปาร์ไว้ใต้ coverlay เพื่อไม่ให้แผ่นหลักลอยขึ้นระหว่างการบัดกรี

มักมีความอยากทำข้ามความยุ่งยากทางเรขาคณิตเหล่านี้โดยใช้ Liquid Photoimageable (LPI) soldermask — สิ่งสีเขียว — บนวงจรแบบยืดหยุ่น ซึ่งช่วยให้มีการสร้างเขื่อนที่แน่นหนาขึ้นและมุมสี่เหลี่ยม อย่างไรก็ตาม LPI เปราะ ในการใช้งานคงที่ (ติดตั้งให้เหมาะสม) จะยอมรับได้ แต่ในการใช้งานที่เปลี่ยนแปลงได้ LPI จะแตกเหมือนโคลนแห้งบนฝั่งแม่น้ำที่มีการงอ เมื่อมาสก์แตกร้าว มันจะขยายเข้าสู่ทองแดง ซึ่งตัดเส้นทางได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่ากับมุม coverlay สี่เหลี่ยม Unless การใช้งานเป็นแบบคงที่เท่านั้น coverlay polyimide มาตรฐานเป็นสิ่งจำเป็น

กฎของชั้นโรงงานผลิต

เพื่อให้การออกแบบไม่เข้าแถวคิวคำส Inquiry การสอบถามเชิงกลและเพื่อให้เกิดผลผลิตสูงในสายการผลิต, มีกฎบางข้อที่ไม่สามารถเจรจาได้ กฎเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงคำแนะนำด้านความงาม เป็นข้อกำหนดสำหรับความอยู่รอดเชิงกล

• มุมโค้ง: ช่องเปิดของ coverlay ต้องมีรัศมีมุมขั้นต่ำ 0.2mm ไม่ใช่มุมแหลม.
• ขนาดเกินสำหรับการบีบอัด: ช่องเปิดควรมีขนาดใหญ่กว่าพื้นที่แผ่นวงจร 0.25mm (10 มิล) เพื่อรองรับการไหลของกาว.
• ตัวยึดสำหรับแผ่น: แผ่นรองรับใด ๆ ที่ไม่มีการสนับสนุนจำเป็นต้องมีก้านทองแดงยื่นออกอย่างน้อย 0.15mm ใต้ coverlay เพื่อป้องกันการยกขึ้น.
• หยดน้ำ: การเปลี่ยนจากสายทางถึงแผ่นต้องเป็นรูปร่างหยดน้ำเพื่อป้องกันการแตกร้าวที่จุดเชื่อมต่อ.

ความเชื่อถือในวงจรแบบยืดหยุ่นถูกกำหนดโดยมุมที่อ่อนแอที่สุด โดยการเคารพคุณสมบัติของวัสดุของ coverlay และกาว การออกแบบจึงเปลี่ยนจากโมเดลใน CAD ไปเป็นความเป็นจริงในสนามได้