EN
Joustavat piirilevyt (FPC) ovat nykyään olennaisia monissa elektronisten tuotteiden valmistusaloilla niiden keveyden, kompaktisuuden ja joustavuuden vuoksi ilman piirien vahingoittumista. Siksi niitä käytetään laajalti kuluttajaelektroniikassa, esimerkiksi käytettävissä laitteissa, lääkintälaitteissa ja autotelektrooniikassa. FPC-materiaalien liittäminen kuitenkin aiheuttaa huomattavasti erilaisia haasteita verrattuna perinteisten jäykkien piirilevyjen liittämiseen. Tuotteiden luotettavuuden ja suorituskyvyn varmistamiseksi valmistajien on suoritettava erityisiä prosesseja ja käytettävä erityisiä käsittelymenetelmiä.
Joustavien materiaalien lämpöherkkyys
Joustavien piirikorttien yleisimmät ongelmat juottamisen aikana liittyvät korkean lämpötilan vaikutukseen. Itse asiassa joustavissa piirikorteissa käytetään yleensä polyimidia tai polyestereitä alustamateriaalina, jotka ovat yleensä ohuempia ja lämpöherkempiä kuin kovien piirikorttien yleisesti käytetty FR-4-materiaali.
Esimerkiksi liiallinen lämpö voi aiheuttaa juottamisen aikana useita ongelmia, kuten:
- Alustan muodonmuutoksen
- Kortin kerrosten irtoamisen toisistaan
- Liima-aineiden vaurioitumisen
- Joustavan piirin vääntymisen
Koska joustavat piirikortit eivät ole yhtä kovia ja paksuja kuin perinteiset, ne eivät kykene hajottamaan lämpöä tehokkaasti. Siksi tarkka lämpötilan säätö on erityisen tärkeää.
Tämän saavuttamiseksi yritykset kuten King Field luottavat tarkasti säädettäviin juottoprofiileihin ja lämpötilan seurantajärjestelmiin, jotka estävät tuotteen ylikuumenemisen, mutta mahdollistavat samalla laadukkaiden juotosliitosten muodostumisen.
Mekaaninen epävakaus juottamisen aikana
Lisäksi lämpötilan lisäksi mekaaninen heikkous aiheuttaa ongelmia joustavien piirikorttien kiinnittämisessä. Kun jäykät kortit pysyvät koko kokoonpanoprosessin ajan tasaisina ja niiden kiinnittäminen on erinomaisen helppoa, joustavat kortit taas voivat taipua, kiertää tai jopa siirtyä alkuperäisestä sijainnistaan kiinnityksen aikana.
Tuotannossa voi tällöin esiintyä erilaisia ongelmia:
- Komponenttien virheellinen sijoittelu
- Epätasaiset tinayhteydet
- Vaikeudet automatisoidussa kokoonpanossa
- Heikentynyt tinauksen tarkkuus
Kantolevyjen tai jäykistinten käyttö kokoonpanon aikana on todennäköisesti yleisin tapa, jolla valmistaja ratkaisee tämän ongelman. Tällä tavoin joustava piirikortti pidetään tinauksen aikana tasaisessa asennossa, mikä mahdollistaa tarkan komponenttien sijoittelun ja yhtenäiset tinayhteydet.
Lisäksi King Field käyttää erityisesti suunniteltuja työkaluja ja kiinnityslaitteita, jotka pitävät joustavat piirit paikoillaan tinauksen aikana ilman, että kokoonpanon luotettavuus vaarantuisi.
Komponenttien rasitus ja tinayhteyksien luotettavuus
Yksi tärkeimmistä huolista joustavien piirilevyjen kokoonpanoissa, joissa käytetään taivutusominaisuutta toiminnassaan, on mekaaninen jännitys, joka aiheutuu liitoskohdista, kun liitettäviä komponentteja taivutetaan toistuvasti levyyn. Tämä on todellinen huolenaihe joustavien piirilevyjen kokoamisessa, jotka on suunniteltu dynaamisiin tai muuttuviin ympäristöihin, kuten kuljetettaviin elektroniikkalaitteisiin tai autoteollisuuden järjestelmiin.
Tätä jatkuvan taivutuksen vaikutusta liitoskohtiin voi olla:
- Liitoskohtien mikrorakentuminen
- Komponenttien menetys
- Sähköinen katkeaminen
Valmistaja, esimerkiksi King Field, tarkastelee erityisen tarkasti liitoskohtien suunnittelua ja komponenttien sijoittelua kahdena tekijänä, jotka voivat vähentää liitoskohtiin kohdistuvaa jännitystä ja samalla varmistaa niiden luotettavuuden ajan mittaan.
Pinnan hapettuminen ja saastuminen
Toinen ongelma, johon joustavat piirilevyt voivat törmätä juottamisen aikana, on pinnan hapettuminen. Tällaisilla joustavilla piirilevyillä on erilaisia pintakäsittelyjä, kuten:
- ENIG (kemiallinen nikkelimmersiokulta)
- OSP (orgaaninen juotoskyvyn säilyttäjä)
- Upotettu tina tai hopea
Saastuminen käsittelyn tai varastoinnin aikana voi johtaa niiden liitostasaisuuden heikkenemiseen.
Epätyydyttävä kastuvuus voi johtaa erinomaisen heikkojen liitosten muodostumiseen, mikä puolestaan voi aiheuttaa yhdistelmävirheitä, epätäydellisiä liitoksia ja heikkoja liitoskohtia.
Valmistajat ovat tiukasti toteuttaneet ympäristöä valvovia toimenpiteitä ja puhdistusprosesseja ennen liitosta. Esimerkiksi King Field -yrityksellä on laadunvalvontamenettelyjä, joiden avulla joustavien piirilevyjen pinnat pidetään puhtaina liitosta varten koko tuotantoprosessin ajan.
Käsittely ja vaurioitumisvaara
Joustavat piirilevyt ovat ohuempia ja hauraita kuin jäykät piirilevyt, minkä vuoksi niitä voidaan vahingoittaa hyvin helposti jopa tahattomasti liitettaessa. Itse asiassa virheellinen käsittely voi johtaa seuraaviin seurauksiin:
- Substraatin taittumaan tai halkeamaan
- Kupariratojen vaurioitumiseen
- Liitospisteiden laadun heikkenemiseen
Tiukat käsittelymenettelyt ovat välttämättömiä, erityisesti juottamisen aikana, ja niitä on noudatettava sekä operaattoreiden että teknikoiden toimesta. Lisäksi tuotantolinjassa käytettävät robotit voidaan uudelleenmäärittää huomioidakseen joustavien piirilevyjen haurauden.
Selkeästi määritellyt käsittelymenettelyt ja operaattoreiden koulutus ovat joustavien piirilevyjen valmistusprosessin keskeisiä piirteitä King Field -yrityksessä.
Monikerroksiset rakenteet
Elektroniikan kehityksen aikakaudella on olemassa lukuisia monikerroksisia joustavia piirilevyjä, joissa voidaan toteuttaa entistä enemmän ominaisuuksia; kuitenkin monikerroksisten joustavien piirilevyjen juottaminen on myös yksi uusista haasteista, jotka liittyvät monikerroksisiin joustaviin piirilevyihin juottamisen jälkeen:
- Lämpö ei jakaudu tasaisesti
- Korkeampi riski piirilevyn kerrosten irtoamisesta toisistaan
- Sisäinen jännitys kerrosten välillä.
Koska monikerroksinen rakenne on itse asiassa hyvin monimutkainen, on rakenteellisen eheytetyn säilyttämiseksi välttämätöntä käyttää erinomaisia prosessikontrolleja ja parhaita materiaaleja.
Ei vaikutu tinaukseen.
Alusta saakka King Field on panonut suurta panostusta joustavien piirikorttien materiaalien ja valmistusprosessien hallintaan, mutta samalla korostanut jatkuvaa menetelmien parantamista, jotta monimutkaisten joustavien piirikorttien tinausprosessien luotettavuus saadaan mahdollisimman suureksi.
Tinaukseen vaikuttavat suunnittelurajoitukset
Itse asiassa joustavien piirikorttien tinaaminen ei ole pelkkä prosessivaihe; se alkaa itse asiassa oikeasta suunnittelusta. Vain oikea suunnittelutapa tekee tinaustekniikan työstä sekä yksinkertaisen että mukavan.
Pinnan koon ja välimatkan valinta
Johdinradan suunnittelu taivutusalueen läheisyyteen
Komponenttien sijoittaminen pois joustoalueilta
Kovettimen käyttö suurille komponenteille
Teknikon käsi tai ei käsi – näiden suunnitteluvaiheen tekijöiden huomioiminen määrittää saavutettavan tinauslaatutason ja kokonaisen tuotteen kestävyyden.
King Fieldin valmistajat ovat tunnettuja asiakkaiden keskuudessa erinomaisena tiimina, joka tekee yhteistyötä asiakkaan kanssa varmistaakseen, että joustavan PCB:n asettelun suunnittelu tehdään siten, että tehokas ja luotettava liittämisprosessi mahdollistuu.
Johtopäätös
Joustavat piirilevyt ovat eräänlainen painettu piirilevy, joka voi täysin muuttaa elektronisten laitteiden ulkoasua ja toimintaa. Ne mahdollistavat huomattavasti pienempien ja erinomaisen joustavien laitesuunnittelujen toteuttamisen. Joustavien piirilevyjen materiaalien liittämisessä käytetyt juottotekniikat ovat kuitenkin kehittyneet hyvin eri tavoin kuin jäykkien levyjen liittämisessä käytetyt tekniikat, mikä aiheuttaa aivan erilaisen ongelmajoukon, johon vaaditaan erityisiä taitoja, huolellista käsittelyä ja tiukkaa prosessin valvontaa. Pääongelmat ovat materiaalin lämpöherkkyys, mekaaninen epävakaus, juotosliitosten luotettavuus, pinnan saastuminen, käsittelyriskejä, monikerroksisuuden monimutkaisuus ja suunnittelurajoitukset. Näiden ongelmien voittamiseen tarvitaan paitsi asiantuntevia valmistajia myös modernia tuotantolaitteistoa ja parhaita juottomenetelmiä.
King Fieldilla on erinomainen tietämys joustavien piirilevyjen valmistuksesta ja kokoonpanosta. Siksi se ei ainoastaan pysty tarjoamaan korkealaatuisia joustavia piirilevyratkaisuja, vaan se voi myös tukea asiakkaitaan jokaisessa vaiheessa heidän matkassaan nopeasti kehittyvässä elektroniikkateollisuudessa. Yritys on aina noudattanut korkeimpia laatuvaatimuksia ja samalla kehittänyt tuotteitaan intensiivisesti, mikä on mahdollistanut luotettavien joustavien piirilevyprojektien toimittamisen sekä pitkäaikaisen kestävyyden varmistamisen.
Seuraavina vuosina, kun joustava elektroniikka kehittyy yhä enemmän, on joustavien piirilevyjen materiaalien valmistajille tärkeintä hallita sekä joustavien materiaalien kiinnityksen taide että tiede, jos he haluavat tuottaa parhaita uusia elektronisia tuotteita.
