Kompleksowy Przewodnik po projektowaniu przelotek w płytkach FPC

Przewody są metalizowane za pomocą struktur, które przebijają warstwy dielektryczne FPC (elastyczny obwód drukowany) w celu zapewnienia połączeń elektrycznych między warstwami. Należą do nich przelotowe przelotki, ślepe przelotki, przelotki zakopane oraz mikroprzelotki. W inżynierii wykorzystuje się je do międzywarstwowych połączeń sygnałowych i zasilających w dwustronnych i wielowarstwowych płytkach FPC. Średnica przelotki i rozmiar pola stykowego determinują gęstość okablowania. Przelotki umieszczone w obszarach zgięć mogą powodować koncentrację naprężeń i pękanie folii miedzianej, co stanowi poważne zagrożenie dla niezawodności projektów FPC.

Przegląd projektu połączeń FPC

Przelotki stanowią kluczowy element konstrukcyjny służący do połączeń międzywarstwowych w elastycznych obwodach drukowanych (FPC). W przypadku elastycznych płytek drukowanych projekt przelotek musi zapewniać równowagę między przewodnością elektryczną, niezawodnością mechaniczną i odpornością na zginanie. Niewłaściwy projekt przelotek jest jedną z najczęstszych przyczyn awarii obwodów FPC.

FPC typu „via”

Otwór przelotowyTa konstrukcja, która przenika wszystkie warstwy i charakteryzuje się zakresem średnicy otworów od 0,15 do 0,5 mm, jest najczęściej stosowana, sprawdzona i najbardziej opłacalna.
Przelotka ślepaOd warstwy zewnętrznej do wewnętrznej materiał ten jest nieprzepuszczalny, a średnica otworów mieści się w zakresie 0,1–0,2 mm. Jest on powszechnie stosowany w projektach HDI i wymaga wiercenia laserowego. .
Pochowany w ViaZnajduje się całkowicie w warstwie wewnętrznej, a wielkość porów wynosi od 0,1 do 0,2 mm. Nie zajmuje przestrzeni w warstwie zewnętrznej, ale jego produkcja jest niezwykle skomplikowana.

Zgodnie ze specyfikacjami dotyczącymi rozmiarów

parametrStandardowa proceduraPrecyzyjne rzemiosło
Minimalna przysłona0,2 mm0,1 mm
Średnica podkładkiPrzysłona +0,3 mmPrzysłona +0,2 mm
Odstęp między wierszami a kolumnami0,15 mm0,10 mm
Odległość między dołkami0,5 mm0,3 mm
Od otworu do krawędzi płyty0,5 mm0,3 mm

W ramach procesu

Wiercenie mechaniczneOtwór o średnicy ≥ 0,2 mm nadaje się do otworów przelotowych, ale ścianki otworu mogą być chropowate. Zaletą jest niższy koszt.
Wiercenie laseroweDzięki średnicy otworu ≥ 0,05 mm nadaje się do wykonywania mikrootworów i otworów nieprzelotowych. Ścianki otworów po obróbce są gładkie, a zaletą tej metody jest wysoka precyzja.
Wypełniacz do galwanizacjiPrzelotki wypełnione miedzią zapewniają dobre odprowadzanie ciepła i przewodność, dzięki czemu nadają się do zastosowania jako przelotki termiczne i przelotki warstwowe, jednak wiążą się z wyższymi kosztami produkcji.

Najważniejsze zasady dotyczące przelotek i zagięć

  • W obszarach zginania nie wolno stosować przelotek: przelotki stanowią punkty koncentracji naprężeń, a w obszarach zginania mogą powodować pękanie folii miedzianej.
  • Odległość między otworem przelotowym a granicą obszaru zagięcia wynosi ≥ 1 mm.
  • Przelotki znajdujące się w pobliżu strefy dynamicznego zginania wymagają szczególnej oceny.
  • Należy unikać umieszczania przelotek w pobliżu zagięć w obszarach o dużej gęstości elementów.

Atrakcyjny wygląd

Przelotki termiczne służą do odprowadzania ciepła:

  • Przepustowość 0,3–0,5 mm
  • Odległość między otworami: 0,8–1,2 mm
  • Pasta miedziana lub wypełniacz do galwanizacji
  • Umieszczone poniżej elementu grzejnego
  • Połączenie folii miedzianej zwiększa powierzchnię odprowadzania ciepła

W jaki sposób ustala się wartość przysłony?

Tradycyjne połączenie0,2–0,3 mm
Zasilanie poprzez0,3–0,5 mm
Popularne na0,3–0,5 mm
Mikropory HDI0,1–0,2 mm
Otwór przelotowy złączaZgodnie ze specyfikacjami złącza

Czy przelotka znajduje się w strefie bezpiecznej?

Odległość otworu przelotowego od obszaru zagięcia>1 mm zapasu bezpieczeństwa
Odległość otworu przelotowego od obszaru zagięcia0,5–1 mm wymaga oceny
przez obszar zakrętuzakazać
Obszar o dużej gęstości przelotek znajduje się w pobliżu linii zagięcia.Nie zalecane

Czy rozmiary podkładek są wystarczające?

Średnica podkładki≥Przysłona + 0,3 mm jest dopuszczalna
Odstęp między wierszami a kolumnamiWartość ≥0,15 mm jest dopuszczalna
Odległość między dołkamiWartość ≥0,5 mm jest dopuszczalna
Od otworu do krawędzi płytyWartość ≥0,5 mm jest dopuszczalna

Podstawowe zasady projektowania półotworów na krawędzi blachy

1.Podstawowe parametry

przysłona≥0,3 mm (w przypadku niezależnych półotworów zaleca się stosowanie podkładek eliptycznych, a szerokość pozostałych podkładek na płytce powinna wynosić ≥0,3 mm).
układŚrodek otworu powinien być wyrównany z konturem warstwy GM/GKO, przy odchyleniu wynoszącym ≤±0,05 mm.
Projekt „Złoty palec”Każda podkładka jest wyposażona w 2 przelotki (półotwór na krawędzi płytki + przelotka wewnątrz płytki), rozmieszczone w odległości ≥0,3 mm od siebie, aby uniknąć ułożenia w rzędzie (w celu zapobieżenia pęknięciu płytki).

2.Najważniejsze elementy procesu

Należy zaokrąglić krawędź półotworu (promień ≥ 0,1 mm) w celu usunięcia zadziorów; dłuższa oś eliptycznej podkładki wynosi ≥ 0,6 mm, a krótsza oś ≥ 0,4 mm.

Projekt płytki zabezpieczającej przed pęknięciem w układzie z otworami przelotowymi

Przedmioty zabronione

  • Przelotki powinny być ułożone w rzędach (z przesunięciem w pionie/poziomej o 0,3–0,5 mm);
  • Podkładki z półotworem/okienkiem znajdują się w obszarze zgięcia (w odległości ≥0,5 mm od środka zgięcia);
  • Otwór pozycjonujący znajduje się w odległości mniejszej niż 0,5 mm od krawędzi płytki (krawędź otworu pozycjonującego znajduje się w odległości ≥0,5 mm od ramki płytki).

punkty lutownicze i maska lutownicza

  • Średnica zewnętrzna otworu przelotowego musi być większa lub równa średnicy wewnętrznej powiększonej o 0,2 mm; średnica zewnętrzna otworu wprowadzającego musi być większa lub równa średnicy wewnętrznej powiększonej o 0,4 mm.
  • Średnica zewnętrzna otwartej powierzchni + 0,05–0,1 mm.
  • Otwory przelotowe muszą być całkowicie pokryte warstwą ochronną; niedopuszczalne jest ich częściowe odsłonięcie (w celu zapobieżenia utlenianiu i pękaniu).

Określenie warstw w odwiercie

  • Otwór metalizowany (PTH): Zaprojektowany w warstwie otworu, z tolerancją średnicy wynoszącą ±10%.
  • (Otwory/rowki niemetalizowane: należy je zaprojektować na warstwie GM/GKO, na tej samej warstwie co linia obramowania płytki, przy czym nie dopuszcza się obecności żadnych zbędnych linii (w celu uniknięcia pominięć)).

Lista kontrolna DFM

  • Czy typ przelotki został oznaczony?
  • Czy rozmiar otworu i podkładki są zgodne ze specyfikacją?
  • Czy przelotka znajduje się w obszarze zagięcia?
  • Czy odległość między otworem przelotowym a obszarem zagięcia wynosi ≥ 1 mm?
  • Czy grubość miedzi w przelotce wynosi ≥20 μm?
  • Czy proces wykonywania przelotek ślepych i podziemnych został potwierdzony?
  • Czy potwierdzono skuteczność procesu usuwania kamienia podczas wiercenia?
  • Czy gorące przelotki zostały wypełnione miedzią?
  • Czy zaplanowano przeprowadzenie badań elektrycznych 100%?

Typowe błędy

Obszar gięcia jest widoczny przez otwórPrzelotki stanowią punkty koncentracji naprężeń; podczas zginania folia miedziana pęka w miejscu przelotki. W obszarze zginania nie wolno stosować przelotek.
Niewystarczająca grubość miedzi w otworzePęknięcie pod wpływem naprężeń termicznych występuje, gdy średnica otworu w miedzi jest mniejsza niż 20 μm, co wymaga potwierdzenia zdolności procesowej galwanizacji.
Zbyt małe podkładkiNiewłaściwe galwanizowanie, gdy średnica podkładki jest mniejsza niż średnica otworu + 0,25 mm, prowadzi do przerw w połączeniach międzywarstwowych.
Nie wywiercono otworów ślepych w celu usunięcia odpadów wiertniczych.Pozostałości kleju na ściankach ślepych otworów wycinanych laserowo, jeśli nie zostaną usunięte, spowodują problemy z izolacją międzywarstwową.
Gorące przelotki bez wypełnienia miedzianegoOtwory charakteryzują się wysoką rezystancją termiczną i słabym odprowadzaniem ciepła; przelotki termiczne należy wypełnić miedzią lub pastą miedzianą.
Nie wykryto przesunięcia „Via”Niewłaściwe ustawienie wiertła spowodowało zwarcie między przelotką a okablowaniem, co wymagało przeprowadzenia kontroli AOI.

Wytyczne projektowe dotyczące projektowania przelotek w elastycznych obwodach drukowanych (FPC) w praktycznych zastosowaniach

W praktyce projektowanie przelotek wymaga kompleksowego uwzględnienia wielu czynników, w tym parametrów elektrycznych, właściwości termicznych, niezawodności mechanicznej oraz wykonalności technologicznej. Na przykład w urządzeniach noszonych na ciele przelotki muszą zapewniać stabilną transmisję sygnału, dostosowując się jednocześnie do środowisk mechanicznych charakteryzujących się częstym zginaniem; w elektronice samochodowej przelotki muszą wytrzymywać większe wahania temperatury i wstrząsy; natomiast w zastosowaniach wysokoczęstotliwościowych głównym czynnikiem stają się właściwości elektromagnetyczne przelotek. Ta analiza sprzężenia wielofizycznego sprawia, że projektowanie przelotek w nowoczesnych płytkach FPC staje się złożonym projektem inżynierii systemowej, wymagającym zaawansowanych narzędzi symulacyjnych i bogatego doświadczenia inżynierskiego w celu optymalizacji.

Podsumuj

W miarę jak urządzenia elektroniczne ewoluują w kierunku miniaturyzacji i coraz większej wydajności, technologia przelotek w elastycznych płytkach drukowanych (FPC) również podlega ciągłym innowacjom. Pojawiają się nowe techniki wytwarzania mikroprzelotek, materiały przewodzące oraz rozwiązania w zakresie połączeń o wysokiej gęstości, co przyczynia się do zmniejszania rozmiarów przelotek, zwiększania ich niezawodności oraz poprawy parametrów elektrotermicznych. Te postępy technologiczne nie tylko poszerzają granice zastosowań FPC, ale także zapewniają więcej możliwości w zakresie projektowania urządzeń elektronicznych nowej generacji, w pełni pokazując ogromną wartość tej niewielkiej struktury we współczesnej inżynierii elektronicznej. Jeśli potrzebujesz produkcji FPC na dużą skalę, skontaktuj się z firmą Geyuan Electronics w celu uzyskania pomocy.

Przewijanie do góry