การประกอบแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น

การประกอบแผงวงจรยืดหยุ่นคือกระบวนการติดตั้งชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และชิป ลงบนวัสดุยืดหยุ่น เช่น โพลีอิไมด์ โดยใช้กระบวนการเชื่อมที่เหมาะสมกับวัสดุพื้นฐานแบบยืดหยุ่น หลังจากการเตรียมผิวและการทดสอบสมรรถนะที่จำเป็นแล้ว จะได้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณสมบัติยืดหยุ่น บาง และทนทาน ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ และสถานการณ์อื่นๆ

การทดสอบหลักสำหรับการประกอบแผงวงจรยืดหยุ่นจะเน้นที่สมรรถนะทางไฟฟ้า ความน่าเชื่อถือทางกล คุณภาพการเชื่อมและลักษณะภายนอก รวมถึงความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งประกอบด้วย
1.การทดสอบความต่อเนื่องเพื่อตรวจสอบความต่อเนื่องของวงจร และวินิจฉัยปัญหาวงจรเปิดและวงจรลัดวงจร: ยืนยันความถูกต้องของการเชื่อมต่อไฟฟ้า
2.การทดสอบความต้านทานของฉนวน เพื่อยืนยันสมรรถนะของฉนวนระหว่างสาย
3.การทดสอบอิมพีแดนซ์ เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพการส่งสัญญาณ
4.การทดสอบทนแรงดัน เพื่อป้องกันการแตกตัวจากแรงดันสูง
5.การทดสอบการโค้งงอโดยจำลองสภาพการทำงานจริง: ประเมินความสามารถของวงจรในการทนต่อการโค้งงอซ้ำๆ
6.การทดสอบแรงบิดและการทดสอบแรงดึง เพื่อยืนยันความแข็งแรงของการบัดกรีชิ้นส่วน
7.การตรวจสอบด้วย AOI เพื่อตรวจหาข้อบกพร่อง เช่น ข้อบัดกรีเย็น และข้อบัดกรีเทียม
8.การตรวจสอบด้วย AXI สำหรับลักษณะภายนอกและคุณภาพการบัดกรีของข้อต่อภายใน: ทดสอบความต้านทานของชิ้นส่วนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
9.รวมถึงการทดสอบอุณหภูมิสูงและต่ำจำลอง และการทดสอบความชื้นร้อนในสภาพแวดล้อมสุดขั้ว เพื่อรับประกันการดำเนินงานที่มั่นคงของชิ้นส่วนในสถานการณ์ที่ซับซ้อนอย่างครอบคลุม

เนื่องจากมีความบาง ความยืดหยุ่น และทนต่อการโค้งงอ ทำให้การประกอบแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (Flex PCB Assembly) ถูกใช้อย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรมที่ต้องการความสามารถในการปรับตัวด้านพื้นที่และการทำให้มีขนาดเล็กลง
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค: ปรับตัวเข้ากับโครงสร้างที่ไม่สมมาตรของโทรศัพท์พับได้ สมาร์ตวอทช์ หูฟังไร้สาย และอุปกรณ์อื่นๆ ช่วยให้สามารถจัดวางชิ้นส่วนได้อย่างกะทัดรัด ใช้ในกล้อง คอนโซลเกม และผลิตภัณฑ์อื่นๆ เพื่อตอบสนองความต้องการการเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่นของวงจรภายในที่ซับซ้อน
อิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์: ใช้ในหน้าปัดเครื่องมือ หน้าจอควบคุมกลาง และระบบความบันเทิงในรถยนต์ เพื่อให้สามารถเดินสายไฟอย่างยืดหยุ่นระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ปรับตัวเข้ากับระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ของยานยนต์พลังงานใหม่ ทนต่อการสั่นสะเทือนและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิระหว่างการใช้งานยานพาหนะ
อุปกรณ์ทางการแพทย์: ใช้ในอุปกรณ์การแพทย์ที่ฝังร่างกาย มีคุณสมบัติเข้ากันได้ทางชีวภาพและทนต่อสภาพแวดล้อมภายในร่างกาย ปรับตัวเข้ากับอุปกรณ์ถ่ายภาพทางการแพทย์ ช่วยให้สามารถรวมวงจรขนาดเล็กลงและมีความแม่นยำสูง
อุตสาหกรรมเครื่องบินและอวกาศ: ปรับตัวเข้ากับโดรน เซนเซอร์การบิน และอุปกรณ์อื่นๆ ได้ ช่วยลดน้ำหนักและสามารถทนต่อสภาวะการสั่นสะเทือนและแรงกระแทก
อิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรม: ใช้ในข้อต่อของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม เพื่อให้การเชื่อมต่อวงจรไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวมีความน่าเชื่อถือ ใช้ในอุปกรณ์ทดสอบอัตโนมัติและโมดูลเซนเซอร์ รองรับข้อกำหนดด้านความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อมและการติดตั้งแบบยืดหยุ่นในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม

1.การเตรียม: ทำความสะอาดซับสเตรตแบบยืดหยุ่น กำจัดสิ่งสกปรกบนพื้นผิว และตรวจสอบความสมบูรณ์ของวงจร ทำการเตรียมพื้นผิวของซับสเตรตเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการบัดกรีและป้องกันการเกิดออกซิเดชันของทองแดง
2. การวางชิ้นส่วน: ใช้เทคโนโลยีการติดตั้งบนพื้นผิว (Surface Mount Technology) เพื่อจัดวางชิ้นส่วน SMD เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ และชิป อย่างแม่นยำไปยังตำแหน่งที่กำหนดบนซับสเตรต ควบคุมแรงดันและอุณหภูมิระหว่างการติดตั้งเพื่อป้องกันการบิดเบี้ยวของซับสเตรตแบบยืดหยุ่น ซึ่งอาจส่งผลต่อความแม่นยำ
3. การบัดกรีและการทำให้แข็งตัว: ใช้การบัดกรีแบบรีฟลูว์เพื่อหลอมและทำให้ลื่นไหลของพาสต์บัดกรี จากนั้นทำให้เย็นตัว เพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อที่มั่นคงระหว่างชิ้นส่วนกับแผ่นรอง
4. การตรวจสอบและแก้ปัญหา: การตรวจสอบด้วยสายตา: ใช้อุปกรณ์ AOI เพื่อตรวจสอบข้อบกพร่อง เช่น ข้อต่อที่บัดกรีไม่สมบูรณ์ การลัดวงจรของบัดกรี และการจัดเรียงชิ้นส่วนที่ผิดตำแหน่ง การตรวจสอบภายใน: ใช้รังสีเอกซ์เพื่อตรวจสอบคุณภาพของข้อต่อการบัดกรีในชิ้นส่วนแบบ BGA และชิ้นส่วนที่มีบรรจุภัณฑ์อื่น ๆ การทดสอบทางไฟฟ้า: ทำการทดสอบความต่อเนื่องและความต้านทานของฉนวน เพื่อกำจัดปัญหาการลัดวงจรและการขาดวงจร
5. ขั้นตอนหลังการผลิต: ดำเนินการห่อหุ้มและป้องกันตามความจำเป็น เพื่อเพิ่มความทนทานต่อสภาพแวดล้อม งอและจัดรูปทรงตามสถานการณ์การใช้งาน โดยบางครั้งต้องมีการซ้อนชั้นและเคลือบ ท้ายที่สุด ทำการทดสอบความน่าเชื่อถือ เช่น การทดสอบการดัดงอ และการทดสอบอุณหภูมิสูง/ต่ำ เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์เป็นไปตามมาตรฐาน

ประเด็นหลักที่ต้องพิจารณาสำหรับการออกแบบการประกอบแผงวงจรยืดหยุ่น (Flex PCB)

การออกแบบชุดประกอบแผ่นวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (Flex PCB) จำเป็นต้องคำนึงถึงสมดุลระหว่างวัตถุประสงค์หลักสี่ประการ ได้แก่ ความยืดหยุ่น ความสามารถในการผลิต ความน่าเชื่อถือ และการควบคุมต้นทุน โดยต้องใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบในด้านการโค้งงอ การพับ และการลดน้ำหนัก พร้อมทั้งลดจุดอ่อนและความไวต่อกระบวนการผลิตของวัสดุฐานแบบยืดหยุ่น ต่อไปนี้คือประเด็นสำคัญตลอดกระบวนการออกแบบจนถึงการผลิตจำนวนมาก ซึ่งจัดเรียงตามลำดับความสำคัญและมิติทางตรรกะ

1. ความเข้ากันได้ของวัสดุฐานและระดับความยืดหยุ่น: ให้เลือกวัสดุประเภท PI เป็นอันดับแรก ความหนาโดยรวมจะเป็นตัวกำหนดรัศมีการโค้งงอ ห้ามวางชิ้นส่วนหรือรูผ่าน (vias) ในบริเวณที่ต้องโค้งงอ โดยสามารถเพิ่มวัสดุประเภท FR4 หรืออลูมิเนียมในบริเวณที่ต้องการความแข็งแรงเสริม
2. การเลือกและการจัดวางชิ้นส่วน: เลือกชิ้นส่วนที่บางและขนาดเล็ก เช่น 0402 หรือ 0201 โดยต้องเว้นระยะอย่างน้อย 3 มม. จากเส้นแบ่งบริเวณที่ต้องโค้งงอ ส่วนชิ้นส่วนหรือขั้อต่อขนาดใหญ่ควรยึดติดบนแผ่นเสริมความแข็งแรง การจัดวางแบบสมมาตรจะช่วยป้องกันการกระจายตัวของน้ำหนักที่ไม่สมดุล
3. การออกแบบวงจรและพื้นที่บัดกรี: วงจรในพื้นที่การโค้งควรจัดเรียงขนานกันโดยมีความกว้างคงที่ และใช้การเปลี่ยนผ่านแบบส่วนโค้ง พื้นที่บัดกรีควรใหญ่กว่าพื้นที่บัดกรีบนแผ่น PCB มาตรฐานเล็กน้อย ฟิล์มปิดผิวควรยึดติดแนบสนิทกับชั้นซับสเตรต รูผ่าน (Vias) ควรอยู่ห่างจากพื้นที่การโค้งอย่างน้อย 5 มม.
4. การปรับกระบวนการ: ใช้อุปกรณ์ยึดตำแหน่งในการบัดกรีแบบรีฟโลว์เพื่อควบคุมปริมาณพาสต้าบัดกรีที่ใช้;
5. การผลิตจำนวนมากและความน่าเชื่อถือ: มีการเว้นรูตำแหน่งและการทดสอบไว้ล่วงหน้า และออกแบบโครงสร้างป้องกันข้อผิดพลาด; เลือกใช้พื้นที่บัดกรีแบบชุบทองแบบจุ่มและชิ้นส่วนทนความร้อนสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิ/ความชื้นสูง และใช้แผ่นทองแดงบางพร้อมวงจรลายเซอร์เพนไทน์ในสถานการณ์ที่ต้องเคลื่อนไหว

สำหรับกลุ่มเป้าหมายของ Kingfield การเข้าใจความแตกต่างหลักระหว่างการประกอบแผ่น PCB แบบยืดหยุ่นและแบบแข็ง เป็นสิ่งสำคัญต่อการออกแบบผลิตภัณฑ์ สมรรถนะ และการเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุน ด้านล่างนี้คือการเปรียบเทียบที่จัดทำขึ้นตามอุตสาหกรรม เพื่อเน้นความแตกต่างหลักและช่วยในการตัดสินใจ:

1. วัสดุซับสเตรตหลัก

2. สมรรถนะทางกลและความยืดหยุ่นในการออกแบบ

4. สถานการณ์การใช้งาน

5. สรุปขีดความสามารถการประกอบของคิงฟิลด์

คู่มือการตัดสินใจสำหรับลูกค้า เลือกการประกอบแผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นถ้า:
✅ ผลิตภัณฑ์ของคุณต้องการความกะทัดรัด ความสามารถในการโค้งงอ หรือการรวมตัวกันในรูปแบบ 3 มิติ
✅ คุณกำลังออกแบบสำหรับอุปกรณ์สวมใส่ ยานยนต์ อวกาศ หรืออุปกรณ์ IoT
✅ ต้องการความต้านทานต่อการสั่นสะเทือน/แรงกระแทกเป็นหลัก เลือกการประกอบแผงวงจรพิมพ์แบบแข็งถ้า
✅ ต้องการความคุ้มค่าด้านต้นทุนสำหรับการผลิตจำนวนมากเป็นสิ่งสำคัญ
✅ ผลิตภัณฑ์ของคุณเป็นแบบคงที่ หรือต้องใช้ส่วนประกอบขนาดใหญ่/หนัก
✅ คุณต้องการโซลูชันที่เรียบง่ายและทนทานสำหรับอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป

Kingfield มีบริการประกอบครบวงจรสำหรับทั้งสองเทคโนโลยี พร้อมทีมวิศวกรที่จะช่วยปรับแต่งการออกแบบของคุณให้มีประสิทธิภาพ ต้นทุนเหมาะสม และสามารถผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ ติดต่อทีมเทคนิคของเราเพื่อพูดคุยเกี่ยวกับความต้องการเฉพาะเจาะจงของโครงการคุณ!