Гибкая печатная плата (печатная плата) становится все более популярной и широко используется в различных отраслях промышленности. От бытовой электроники до автомобильной техники печатные платы fpc обеспечивают повышенную функциональность и долговечность электронных устройств. Однако понимание процесса производства гибких печатных плат имеет решающее значение для обеспечения их качества и надежности. В этом сообщении блога мы рассмотримПроцесс производства гибкой печатной платыподробно, описывая каждый из ключевых этапов.
1. Этап проектирования и макета:
Первым шагом в процессе производства гибких плат является этап проектирования и компоновки. На этом этапе схематическая диаграмма и компоновка компонентов готовы. Программные средства проектирования, такие как Altium Designer и Cadence Allegro, обеспечивают точность и эффективность на этом этапе. Для обеспечения гибкости печатной платы необходимо учитывать требования к проектированию, такие как размер, форма и функции.
На этапе проектирования и компоновки производства гибких печатных плат необходимо выполнить несколько шагов, чтобы обеспечить точный и эффективный дизайн. Эти шаги включают в себя:
Схема:
Создайте схему, иллюстрирующую электрические соединения и функцию цепи. Он служит основой для всего процесса проектирования.
Размещение компонентов:
После завершения создания схемы следующим шагом будет определение размещения компонентов на печатной плате. При размещении компонентов учитываются такие факторы, как целостность сигнала, управление температурным режимом и механические ограничения.
Маршрутизация:
После размещения компонентов трассы печатной платы прокладываются для установления электрических соединений между компонентами. На этом этапе следует учитывать требования к гибкости печатной платы с гибкой схемой. Специальные методы прокладки, такие как меандр или змеевидная прокладка, могут использоваться для компенсации изгибов и изгибов печатной платы.
Проверка правил проектирования:
Прежде чем проект будет завершен, выполняется проверка правил проектирования (DRC), чтобы убедиться, что проект соответствует конкретным производственным требованиям. Сюда входит проверка электрических ошибок, минимальной ширины и интервала трасс, а также других конструктивных ограничений.
Генерация файла Gerber:
После завершения проектирования файл проекта преобразуется в файл Gerber, который содержит производственную информацию, необходимую для изготовления гибкой печатной платы. Эти файлы содержат информацию о слоях, размещение компонентов и детали маршрутизации.
Проверка проекта:
Проекты можно проверить посредством моделирования и прототипирования перед переходом на этап производства. Это помогает выявить любые потенциальные проблемы или улучшения, которые необходимо внести до начала производства.
Программные инструменты проектирования, такие как Altium Designer и Cadence Allegro, помогают упростить процесс проектирования, предоставляя такие функции, как захват схемы, размещение компонентов, трассировка и проверка правил проектирования. Эти инструменты обеспечивают точность и эффективность проектирования гибких печатных плат FPC.
2. Выбор материала:
Выбор правильного материала имеет решающее значение для успешного производства гибких печатных плат. Обычно используемые материалы включают гибкие полимеры, медную фольгу и клеи. Выбор зависит от таких факторов, как предполагаемое применение, требования к гибкости и термостойкость. Тщательные исследования и сотрудничество с поставщиками материалов гарантируют, что для конкретного проекта будет выбран лучший материал.
Вот некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе материала:
Требования к гибкости:
Выбранный материал должен обладать необходимой гибкостью для удовлетворения конкретных потребностей применения. Доступны различные типы гибких полимеров, такие как полиимид (ПИ) и полиэстер (ПЭТ), каждый из которых имеет разную степень гибкости.
Температурная устойчивость:
Материал должен выдерживать диапазон рабочих температур применения без деформации или ухудшения качества. Различные гибкие подложки имеют разные максимальные температурные показатели, поэтому важно выбрать материал, способный выдерживать необходимые температурные условия.
Электрические свойства:
Материалы должны иметь хорошие электрические свойства, такие как низкая диэлектрическая проницаемость и низкий тангенс угла потерь, чтобы обеспечить оптимальную целостность сигнала. Медная фольга часто используется в качестве проводника в гибкой цепи из-за ее превосходной электропроводности.
Механические свойства:
Выбранный материал должен обладать хорошей механической прочностью и выдерживать изгиб и изгиб, не растрескиваясь и не растрескиваясь. Клеи, используемые для склеивания слоев гибкой печатной платы, также должны иметь хорошие механические свойства, чтобы обеспечить стабильность и долговечность.
Совместимость с производственными процессами:
Выбранный материал должен быть совместим с используемыми производственными процессами, такими как ламинирование, травление и сварка. Важно учитывать совместимость материалов с этими процессами, чтобы обеспечить успешные производственные результаты.
Учитывая эти факторы и работая с поставщиками материалов, можно выбрать подходящие материалы, отвечающие требованиям гибкости, термостойкости, электрических характеристик, механических характеристик и совместимости проекта гибкой печатной платы.
3. Подготовка субстрата:
На этапе подготовки подложки гибкая пленка служит основой печатной платы. А на этапе подготовки подложки при изготовлении гибкой схемы часто необходимо очистить гибкую пленку, чтобы убедиться, что она свободна от примесей или остатков, которые могут повлиять на производительность печатной платы. Процесс очистки обычно включает использование комбинации химических и механических методов удаления загрязнений. Этот шаг очень важен для обеспечения правильной адгезии и склеивания последующих слоев.
После очисткиГибкая пленка покрыта клейким материалом, который скрепляет слои вместе. Используемый клейкий материал обычно представляет собой специальную клейкую пленку или жидкий клей, который равномерно нанесен на поверхность гибкой пленки. Клеи помогают обеспечить структурную целостность и надежность гибких печатных плат, прочно скрепляя слои вместе.
Выбор клеящего материала имеет решающее значение для обеспечения надлежащего соединения и удовлетворения конкретных требований применения. При выборе клеящего материала необходимо учитывать такие факторы, как прочность соединения, термостойкость, гибкость и совместимость с другими материалами, используемыми в процессе сборки печатной платы.
После нанесения клеяГибкая пленка может быть дополнительно обработана для создания последующих слоев, например, с добавлением медной фольги в качестве проводящих дорожек, добавлением диэлектрических слоев или соединительных компонентов. Клеи действуют как клей на протяжении всего производственного процесса, создавая стабильную и надежную гибкую структуру печатных плат.
4. Медная обшивка:
После подготовки подложки следующим шагом будет нанесение слоя меди. Это достигается путем ламинирования медной фольги в гибкую пленку с использованием тепла и давления. Медный слой действует как проводящий путь для электрических сигналов внутри гибкой печатной платы.
Толщина и качество медного слоя являются ключевыми факторами, определяющими производительность и долговечность гибкой печатной платы. Толщина обычно измеряется в унциях на квадратный фут (унции/фут²), варианты варьируются от 0,5 унций/фут² до 4 унций/фут². Выбор толщины меди зависит от требований конструкции схемы и желаемых электрических характеристик.
Более толстые медные слои обеспечивают более низкое сопротивление и лучшую токопропускную способность, что делает их пригодными для применений с высокой мощностью. С другой стороны, более тонкие медные слои обеспечивают гибкость и предпочтительны для применений, требующих изгибания или изгибания печатной схемы.
Обеспечение качества медного слоя также важно, поскольку любые дефекты или загрязнения могут повлиять на электрические характеристики и надежность печатной платы гибкой платы. Общие критерии качества включают в себя однородность толщины медного слоя, отсутствие пор и пустот, а также надлежащую адгезию к подложке. Обеспечение этих аспектов качества может помочь добиться максимальной производительности и долговечности вашей гибкой печатной платы.
5. Схема рисунка:
На этом этапе желаемый рисунок схемы формируется путем травления лишней меди с помощью химического травителя. На медную поверхность наносится фоторезист с последующим УФ-облучением и проявлением. Процесс травления удаляет ненужную медь, оставляя нужные дорожки, контактные площадки и переходные отверстия.
Вот более подробное описание процесса:
Применение фоторезиста:
На поверхность меди наносится тонкий слой светочувствительного материала (так называемого фоторезиста). Фоторезисты обычно наносятся с использованием процесса, называемого центрифугированием, при котором подложка вращается на высоких скоростях для обеспечения равномерного покрытия.
Воздействие УФ-излучения:
Фотошаблон, содержащий желаемый рисунок схемы, помещается на медную поверхность, покрытую фоторезистом. Затем подложку подвергают воздействию ультрафиолетового (УФ) света. Ультрафиолетовый свет проходит через прозрачные области фотомаски, блокируясь непрозрачными областями. Воздействие УФ-излучения избирательно изменяет химические свойства фоторезиста в зависимости от того, является ли он резистом положительного или отрицательного тона.
Разработка:
После воздействия УФ-излучения фоторезист проявляется с помощью химического раствора. Фоторезисты позитивных тонов растворимы в проявителях, а фоторезисты негативных тонов нерастворимы. Этот процесс удаляет нежелательный фоторезист с медной поверхности, оставляя желаемый рисунок схемы.
Офорт:
Как только оставшийся фоторезист определит рисунок схемы, следующим шагом будет вытравливание лишней меди. Химическое травление (обычно кислотный раствор) используется для растворения открытых участков меди. Травитель удаляет медь и оставляет на схеме следы, контактные площадки и переходные отверстия, определяемые фоторезистом.
Удаление фоторезиста:
После травления с гибкой печатной платы удаляются остатки фоторезиста. Этот этап обычно выполняется с использованием раствора для удаления, который растворяет фоторезист, оставляя только рисунок медной схемы.
Проверка и контроль качества:
Наконец, гибкая печатная плата тщательно проверяется, чтобы убедиться в точности рисунка схемы и выявить любые дефекты. Это важный шаг в обеспечении качества и надежности гибких печатных плат.
Выполняя эти шаги, на гибкой печатной плате успешно формируется желаемый рисунок схемы, закладывая основу для следующего этапа сборки и производства.
6. Паяльная маска и трафаретная печать:
Паяльная маска используется для защиты цепей и предотвращения образования перемычек во время сборки. Затем на него наносится трафаретная печать, на которую добавляются необходимые этикетки, логотипы и обозначения компонентов для дополнительной функциональности и идентификации.
Ниже приводится процесс внедрения паяльной маски и трафаретной печати:
Паяльная маска:
Применение паяльной маски:
Паяльная маска — это защитный слой, наносимый на открытую медную цепь на гибкой печатной плате. Обычно его наносят с помощью процесса, называемого трафаретной печатью. Чернила паяльной маски, обычно зеленого цвета, наносятся трафаретной печатью на печатную плату и покрывают медные дорожки, площадки и переходные отверстия, обнажая только необходимые области.
Отверждение и сушка:
После нанесения паяльной маски гибкая печатная плата проходит процесс отверждения и сушки. Электронная плата обычно проходит через конвейерную печь, где паяльная маска нагревается для отверждения и затвердевания. Это гарантирует, что паяльная маска обеспечивает эффективную защиту и изоляцию цепи.
Открытые области площадки:
В некоторых случаях определенные участки паяльной маски оставляют открытыми, чтобы обнажить медные площадки для пайки компонентов. Эти площадки часто называют площадками с открытой маской (SMO) или площадками с определением паяльной маски (SMD). Это позволяет легко паять и обеспечивает надежное соединение между компонентом и печатной платой.
трафаретная печать:
Подготовка арта:
Перед трафаретной печатью создайте иллюстрацию, включающую этикетки, логотипы и индикаторы компонентов, необходимые для гибкой печатной платы. Обычно это произведение создается с использованием программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР).
Подготовка экрана:
Используйте иллюстрации для создания шаблонов или экранов. Области, которые необходимо распечатать, остаются открытыми, а остальные блокируются. Обычно это делается путем покрытия экрана светочувствительной эмульсией и подвергания его воздействию ультрафиолетовых лучей с использованием художественных работ.
Применение чернил:
После подготовки трафарета нанесите чернила на трафарет и с помощью ракеля распределите чернила по открытым участкам. Чернила проходят через открытую область и наносятся на паяльную маску, добавляя нужные метки, логотипы и индикаторы компонентов.
Сушка и отверждение:
После трафаретной печати гибкая печатная плата проходит процесс сушки и отверждения, чтобы гарантировать правильное прилегание чернил к поверхности паяльной маски. Этого можно добиться, давая чернилам высохнуть на воздухе или используя тепло или УФ-свет для отверждения и затвердевания чернил.
Комбинация паяльной маски и шелкографии обеспечивает защиту схемы и добавляет элемент визуальной идентификации, упрощающий сборку и идентификацию компонентов на гибкой печатной плате.
7. Сборка печатной платы SMTкомпонентов:
На этапе сборки компонентов электронные компоненты размещаются и припаиваются к гибкой печатной плате. Это можно сделать с помощью ручных или автоматизированных процессов, в зависимости от масштаба производства. Размещение компонентов было тщательно продумано, чтобы обеспечить оптимальную производительность и минимизировать нагрузку на гибкую печатную плату.
Ниже приведены основные этапы сборки компонентов:
Выбор компонентов:
Выберите соответствующие электронные компоненты в соответствии с схемотехникой и функциональными требованиями. Эти элементы могут включать в себя резисторы, конденсаторы, интегральные схемы, разъемы и т.п.
Подготовка компонентов:
Каждый компонент готовится к установке, при этом провода или площадки правильно обрезаются, выпрямляются и очищаются (при необходимости). Компоненты для поверхностного монтажа могут поставляться в рулонах или лотках, а компоненты для сквозного монтажа могут поставляться в массовой упаковке.
Размещение компонентов:
В зависимости от масштаба производства компоненты размещаются на гибкой печатной плате вручную или с помощью автоматизированного оборудования. Автоматическое размещение компонентов обычно выполняется с помощью устройства для захвата и размещения, которое точно позиционирует компоненты на нужные площадки или паяльную пасту на гибкой печатной плате.
Пайка:
После того, как компоненты установлены на свои места, выполняется процесс пайки, чтобы надежно прикрепить компоненты к гибкой печатной плате. Обычно это делается с помощью пайки оплавлением для компонентов поверхностного монтажа и волновой или ручной пайки для компонентов со сквозными отверстиями.
Пайка оплавлением:
При пайке оплавлением вся печатная плата нагревается до определенной температуры с использованием печи оплавления или аналогичного метода. Паяльная паста, нанесенная на соответствующую площадку, плавится и создает связь между выводом компонента и площадкой печатной платы, создавая прочное электрическое и механическое соединение.
Волновая пайка:
Для сквозных компонентов обычно используется волновая пайка. Гибкую печатную плату пропускают через волну расплавленного припоя, который смачивает открытые выводы и создает соединение между компонентом и печатной платой.
Ручная пайка:
В некоторых случаях некоторые компоненты могут потребовать ручной пайки. Квалифицированный техник использует паяльник для создания паяных соединений между компонентами и гибкой печатной платой. Проверка и тестирование:
После пайки собранная гибкая печатная плата проверяется, чтобы убедиться в правильности пайки всех компонентов и отсутствии дефектов, таких как паяные перемычки, разомкнутые цепи или несоосность компонентов. Функциональное тестирование также может быть выполнено для проверки правильности работы собранной схемы.
8. Испытание и проверка:
Для обеспечения надежности и функциональности гибких печатных плат необходимы тестирование и проверка. Различные методы, такие как автоматический оптический контроль (AOI) и внутрисхемное тестирование (ICT), помогают выявить потенциальные дефекты, короткие замыкания или обрывы. Этот шаг гарантирует, что в производственный процесс попадут только высококачественные печатные платы.
На этом этапе обычно используются следующие методы:
Автоматизированный оптический контроль (АОИ):
Системы AOI используют камеры и алгоритмы обработки изображений для проверки гибких печатных плат на наличие дефектов. Они могут обнаружить такие проблемы, как несоосность компонентов, отсутствие компонентов, дефекты паяных соединений, такие как перемычки или недостаток припоя, а также другие визуальные дефекты. AOI — это быстрый и эффективный метод проверки печатных плат.
Внутрисхемное тестирование (ИКТ):
ИКТ используются для проверки электрических соединений и функциональности гибких печатных плат. Этот тест включает в себя применение тестовых щупов к определенным точкам на печатной плате и измерение электрических параметров для проверки наличия коротких замыканий, обрывов и функциональности компонентов. ИКТ часто используются в крупносерийном производстве для быстрого выявления любых электрических неисправностей.
Функциональное тестирование:
В дополнение к ICT также можно выполнить функциональное тестирование, чтобы убедиться, что собранная гибкая печатная плата правильно выполняет свою функцию. Это может включать в себя подачу питания на печатную плату и проверку выходного сигнала и реакции схемы с использованием испытательного оборудования или специального испытательного приспособления.
Электрические испытания и проверка целостности:
Электрические испытания включают измерение электрических параметров, таких как сопротивление, емкость и напряжение, чтобы гарантировать правильность электрических соединений на гибкой печатной плате. Тестирование непрерывности проверяет наличие обрывов или замыканий, которые могут повлиять на функциональность печатной платы.
Используя эти методы тестирования и проверки, производители могут выявлять и исправлять любые дефекты или неисправности гибких печатных плат до того, как они войдут в производственный процесс. Это помогает гарантировать доставку клиентам только высококачественных печатных плат, повышая надежность и производительность.
9. Формование и упаковка:
После того как гибкая печатная плата прошла этап тестирования и проверки, она проходит процесс окончательной очистки для удаления остатков или загрязнений. Затем гибкая печатная плата разрезается на отдельные блоки и готова к упаковке. Надлежащая упаковка необходима для защиты печатной платы во время транспортировки и обращения.
Вот несколько ключевых моментов, которые следует учитывать:
Антистатическая упаковка:
Поскольку гибкие печатные платы чувствительны к электростатическим разрядам (ESD), их следует упаковывать из антистатических материалов. Антистатические пакеты или лотки из проводящих материалов часто используются для защиты печатных плат от статического электричества. Эти материалы предотвращают накопление и разряд статических зарядов, которые могут повредить компоненты или схемы на печатной плате.
Защита от влаги:
Влага может отрицательно повлиять на работу гибких печатных плат, особенно если на них имеются металлические следы или компоненты, чувствительные к влаге. Упаковочные материалы, обеспечивающие влагонепроницаемость, такие как влагонепроницаемые пакеты или пакеты с влагопоглотителем, помогают предотвратить проникновение влаги во время транспортировки или хранения.
Амортизация и поглощение ударов:
Гибкие печатные платы относительно хрупкие и могут быть легко повреждены при неосторожном обращении, ударах или вибрации во время транспортировки. Упаковочные материалы, такие как пузырчатая пленка, пенопластовые вставки или пенопластовые полоски, могут обеспечить амортизацию и поглощение ударов, защищая печатную плату от таких потенциальных повреждений.
Правильная маркировка:
Важно иметь на упаковке соответствующую информацию, такую как название продукта, количество, дата производства и инструкции по обращению. Это помогает обеспечить правильную идентификацию, обращение и хранение печатных плат.
Безопасная упаковка:
Чтобы предотвратить любое перемещение или смещение печатных плат внутри упаковки во время транспортировки, они должны быть надлежащим образом закреплены. Внутренние упаковочные материалы, такие как лента, разделители или другие приспособления, могут помочь удерживать печатную плату на месте и предотвратить повреждение от перемещения.
Следуя этим методам упаковки, производители могут гарантировать, что гибкие печатные платы хорошо защищены и доставлены к месту назначения в безопасном и целостном состоянии, готовые к установке или дальнейшей сборке.
10. Контроль качества и доставка:
Прежде чем отправлять гибкие печатные платы клиентам или на сборочные предприятия, мы осуществляем строгие меры контроля качества, чтобы гарантировать соответствие отраслевым стандартам. Это включает в себя обширную документацию, отслеживаемость и соответствие конкретным требованиям заказчика. Соблюдение этих процессов контроля качества гарантирует, что клиенты получат надежные и высококачественные гибкие печатные платы.
Вот некоторые дополнительные сведения о контроле качества и доставке:
Документация:
Мы ведем полную документацию на протяжении всего производственного процесса, включая все спецификации, файлы проектирования и записи проверок. Эта документация обеспечивает отслеживаемость и позволяет нам выявлять любые проблемы или отклонения, которые могли возникнуть во время производства.
Прослеживаемость:
Каждой гибкой печатной плате присваивается уникальный идентификатор, что позволяет нам отслеживать весь ее путь от сырья до конечной поставки. Такая отслеживаемость гарантирует, что любые потенциальные проблемы могут быть быстро решены и изолированы. Это также облегчает отзыв продукции или расследование, если это необходимо.
Соответствие индивидуальным требованиям заказчика:
Мы активно работаем с нашими клиентами, чтобы понять их уникальные требования и обеспечить соответствие наших процессов контроля качества их требованиям. Сюда входят такие факторы, как конкретные стандарты производительности, требования к упаковке и маркировке, а также любые необходимые сертификаты или стандарты.
Проверка и тестирование:
Мы проводим тщательный контроль и тестирование на всех этапах производственного процесса для проверки качества и функциональности гибких печатных плат. Сюда входит визуальный осмотр, электрические испытания и другие специальные меры для обнаружения любых дефектов, таких как обрывы, замыкания или проблемы с пайкой.
Упаковка и доставка:
После того, как гибкие печатные платы прошли все меры контроля качества, мы тщательно упаковываем их с использованием соответствующих материалов, как упоминалось ранее. Мы также гарантируем, что на упаковке будет указана соответствующая информация, чтобы обеспечить правильное обращение и предотвратить неправильное обращение или путаницу во время транспортировки.
Способы доставки и партнеры:
Мы работаем с надежными партнерами по доставке, имеющими опыт работы с хрупкими электронными компонентами. Мы выбираем наиболее подходящий способ доставки на основе таких факторов, как скорость, стоимость и пункт назначения. Кроме того, мы отслеживаем и контролируем поставки, чтобы гарантировать их доставку в ожидаемые сроки.
Строго придерживаясь этих мер контроля качества, мы можем гарантировать, что наши клиенты получат надежную и гибкую печатную плату высочайшего качества, отвечающую их требованиям.
В итоге,Понимание гибкого процесса производства печатных плат имеет решающее значение как для производителей, так и для конечных пользователей. Тщательно следуя методам проектирования, выбора материалов, подготовки подложки, построения схемы, сборки, тестирования и упаковки, производители могут производить гибкие печатные платы, соответствующие самым высоким стандартам качества. Гибкие печатные платы, являясь ключевым компонентом современных электронных устройств, могут способствовать инновациям и привнести расширенную функциональность в различные отрасли промышленности.
Время публикации: 18 августа 2023 г.
Назад
