Esauriente Guida alla progettazione dei fori di interconnessione (via) per circuiti stampati flessibili (FPC)

I via sono strutture metallizzate che penetrano negli strati dielettrici di un FPC (circuito stampato flessibile) per realizzare l'interconnessione elettrica tra gli strati. Tra questi figurano i via passanti, i via ciechi, i via sepolti e i microvia. In ingegneria, vengono utilizzati per i collegamenti di segnale e di alimentazione tra gli strati nei circuiti stampati flessibili (FPC) bifacciali e multistrato. Il diametro dei via e le dimensioni dei pad determinano la densità di cablaggio. I via situati in aree soggette a flessione possono causare concentrazioni di sollecitazioni e la rottura della lamina di rame, il che rappresenta un grave tabù nella progettazione dell’affidabilità dei circuiti flessibili (FPC).

Panoramica sulla progettazione dei circuiti stampati flessibili (FPC)

I via sono un elemento strutturale fondamentale per l'interconnessione tra gli strati nei circuiti stampati flessibili (FPC). Nei circuiti stampati flessibili, la progettazione dei via deve garantire un equilibrio tra conduttività elettrica, affidabilità meccanica e resistenza alla flessione. Una progettazione inadeguata dei via è una delle cause più comuni di guasto degli FPC.

Tipo di via FPC

Foratura passante	Questo modello, che penetra in tutti gli strati e presenta un intervallo di apertura compreso tra 0,15 e 0,5 mm, è il più diffuso, collaudato ed economico.
Via cieca	Dallo strato esterno a quello interno, è non penetrante, con un intervallo di diametro dei fori compreso tra 0,1 e 0,2 mm. È comunemente utilizzato nei progetti HDI e richiede la foratura laser. .
Via Buried	Si trova interamente nello strato interno, con una dimensione dei pori compresa tra 0,1 e 0,2 mm. Non occupa lo spazio dello strato esterno, ma la sua produzione è estremamente complessa.

Specifiche relative alle dimensioni

parametro	Procedura standard	Artigianato di precisione
Apertura minima	0,2 mm	0,1 mm
Diametro del tampone	Apertura +0,3 mm	Apertura +0,2 mm
Spaziatura tra i caratteri e tra le righe	0,15 mm	0,10 mm
Distanza tra i buche	0,5 mm	0,3 mm
Distanza dal foro al bordo della piastra	0,5 mm	0,3 mm

Tramite processo

Foratura meccanica	Un'apertura ≥ 0,2 mm è adatta per fori passanti, ma le pareti del foro potrebbero risultare ruvide. Il vantaggio è il costo inferiore.
Foratura laser	Con un diametro del foro ≥ 0,05 mm, è adatto per microfori e fori ciechi. Le pareti del foro risultano lisce dopo la lavorazione e il suo punto di forza è l'elevata precisione.
Materiale di riempimento per galvanoplastica	I fori passanti riempiti di rame offrono una buona dissipazione del calore e una buona conduttività, il che li rende adatti per i fori passanti termici e quelli impilati, ma comportano costi di lavorazione più elevati.

Regole fondamentali per i fori di passaggio e le curve

• I via sono vietati nelle zone soggette a flessione: i via costituiscono punti di concentrazione delle sollecitazioni e, nelle zone soggette a flessione, possono causare la rottura della lamina di rame.

• La distanza tra il foro passante e il bordo dell'area di piegatura è ≥ 1 mm.

• I fori situati in prossimità della zona di flessione dinamica richiedono una valutazione particolare.

• Evitare di posizionare i fori di collegamento in prossimità delle curve nelle aree ad alta densità di componenti.

Di tendenza grazie al design

I fori termici vengono utilizzati per la dissipazione del calore:

• Apertura 0,3-0,5 mm

• Distanza tra i fori: 0,8-1,2 mm

• Pasta di rame o materiale di riempimento per galvanizzazione

• Posizionato sotto l'elemento riscaldante

• Il collegamento delle lamine di rame aumenta la superficie di dissipazione del calore

Come viene determinata l'apertura?

Interconnessione convenzionale	0,2-0,3 mm
Alimentazione tramite	0,3-0,5 mm
In primo piano su	0,3-0,5 mm
Micropori HDI	0,1-0,2 mm
Foro passante del connettore	In base alle specifiche del connettore

La via si trova in una zona sicura?

Distanza tra i fori passanti e l'area di piegatura	>1 mm di margine di sicurezza
Distanza tra i fori passanti e l'area di piegatura	0,5-1 mm: richiede una valutazione
via nella zona della curva	vietare
L'area con un'alta densità di vie si trova in prossimità della linea di curvatura.	Non consigliato

Le dimensioni dei cuscinetti sono sufficienti?

Diametro del tampone	Un'apertura ≥ 0,3 mm è accettabile
Spaziatura tra i caratteri e tra le righe	È accettabile un valore ≥0,15 mm
Distanza tra i buche	≥0,5 mm è accettabile
Distanza dal foro al bordo della piastra	≥0,5 mm è accettabile

Regole fondamentali per la progettazione di fori parziali sul bordo della lamiera

1.Parametri di base

apertura	≥0,3 mm (per i semifori indipendenti si raccomandano pad ellittici e la larghezza dei restanti pad sulla scheda deve essere ≥0,3 mm).
impaginazione	Il centro del foro deve essere allineato con il contorno dello strato GM/GKO, con una tolleranza di ≤±0,05 mm.
Design "Goldfinger"	Ogni pad è dotato di 2 vie (mezzo foro sul bordo della scheda + via all'interno della scheda), sfalsate di ≥0,3 mm, per evitare una disposizione in fila (al fine di prevenire la rottura della scheda).

2.Punti chiave del processo

Arrotondare il bordo del semiforo (raggio ≥ 0,1 mm) per eliminare le bave; l'asse maggiore del cuscinetto ellittico è ≥ 0,6 mm e l'asse minore è ≥ 0,4 mm.

Progettazione di una piastra anti-rottura per il layout con fori passanti

Articoli vietati

• I fori di collegamento devono essere disposti in file (sfalsati verticalmente/orizzontalmente di 0,3-0,5 mm);

• I cuscinetti a mezzo foro/a finestra sono situati nella zona di curvatura (a una distanza ≥ 0,5 mm dal centro della curvatura);

• Il foro di posizionamento si trova a meno di 0,5 mm dal bordo della scheda (il bordo del foro di posizionamento si trova a ≥0,5 mm dal telaio della scheda).

punti di saldatura e maschera di saldatura

• Il diametro esterno del foro passante deve essere maggiore o uguale al diametro interno più 0,2 mm; il diametro esterno del foro di inserimento deve essere maggiore o uguale al diametro interno più 0,4 mm.

• Diametro esterno dell'area aperta + 0,05-0,1 mm.

• I fori devono essere completamente coperti dalla pellicola protettiva; è vietata qualsiasi apertura parziale (per evitare l'ossidazione e la rottura).

Definizione degli strati di un pozzo

• Foro metallizzato (PTH): progettato nello strato del foro, con una tolleranza di diametro pari a ±10%.

• (Fori/scanalature non metallizzati: devono essere progettati sullo strato GM/GKO, sullo stesso strato della linea del bordo della scheda, e non sono ammesse linee estranee (per evitare omissioni).

Lista di controllo DFM

• Il tipo di via è stato etichettato?

• L'apertura e le dimensioni del cuscinetto sono conformi alle specifiche?

• La via si trova nella zona della curva?

• La distanza tra il foro passante e l'area di piegatura è ≥ 1 mm?

• Lo spessore del rame del via è ≥20 μm?

• È stato confermato il processo relativo ai via ciechi e ai via sepolti?

• È stato verificato il processo di decalcificazione mediante perforazione?

• I fori passanti caldi sono stati riempiti di rame?

• È stato programmato il collaudo elettrico 100%?

Errori comuni

L'area di piegatura è visibile attraverso il foro	I fori di collegamento sono punti di concentrazione delle sollecitazioni; quando il foglio di rame viene piegato, si rompe proprio in corrispondenza del foro di collegamento. È necessario evitare la presenza di fori di collegamento nell'area di piegatura.
Spessore del rame insufficiente nel foro	La frattura sotto sollecitazione termica si verifica quando il diametro del foro nel rame è inferiore a 20 μm, il che richiede la verifica della capacità del processo di galvanizzazione.
I cuscinetti sono troppo piccoli	Una placcatura inadeguata, quando il diametro del pad è inferiore al diametro del foro più 0,25 mm, provoca circuiti aperti tra gli strati.
Non sono stati praticati fori ciechi per rimuovere i detriti di foratura.	I residui di adesivo sulle pareti dei fori ciechi realizzati al laser, se non vengono rimossi, causeranno problemi di isolamento tra gli strati.
Vie calde senza riempimento in rame	I fori presentano un’elevata resistenza termica e una scarsa dissipazione del calore; i fori passanti termici devono essere riempiti con rame o pasta di rame.
Offset via non rilevato	Il disallineamento durante la foratura ha causato un cortocircuito tra il via e il cablaggio, rendendo necessaria un’ispezione AOI.

Linee guida per la progettazione dei fori di collegamento (via) nei circuiti stampati flessibili (FPC) nelle applicazioni pratiche

Nelle applicazioni pratiche, la progettazione dei via richiede una valutazione approfondita di molteplici fattori, tra cui le prestazioni elettriche, le caratteristiche termiche, l’affidabilità meccanica e la fattibilità del processo. Ad esempio, nei dispositivi indossabili, i via devono garantire una trasmissione stabile del segnale adattandosi al contempo ad ambienti meccanici caratterizzati da frequenti flessioni; nell’elettronica automobilistica, i via devono resistere a maggiori variazioni di temperatura e urti da vibrazioni; nelle applicazioni ad alta frequenza, invece, le caratteristiche elettromagnetiche dei via diventano una considerazione primaria. Questa analisi di accoppiamento multifisico rende la progettazione moderna dei via per FPC un progetto di ingegneria dei sistemi complesso, che richiede strumenti di simulazione avanzati e una vasta esperienza ingegneristica per l’ottimizzazione.

Riassumi

Mentre i dispositivi elettronici continuano a evolversi verso la miniaturizzazione e prestazioni sempre più elevate, anche la tecnologia dei via nei circuiti flessibili (FPC) è in costante innovazione. Stanno emergendo nuove tecniche di fabbricazione dei microvia, nuovi materiali conduttivi e soluzioni di interconnessione ad alta densità, che portano i via a dimensioni sempre più ridotte, maggiore affidabilità e prestazioni elettrotermiche superiori. Questi progressi tecnologici non solo ampliano i confini applicativi degli FPC, ma offrono anche maggiori possibilità per la progettazione di dispositivi elettronici di nuova generazione, dimostrando appieno l’immenso valore di questa minuscola struttura nell’ingegneria elettronica moderna. Se avete bisogno di una produzione di FPC su larga scala, contattate Geyuan Electronics per ricevere assistenza.