Всесторонний Руководство по проектированию переходных отверстий в гибко-печатных платах

Проводные переходы — это металлизированные структуры, проникающие через диэлектрические слои FPC (гибкая печатная плата) для обеспечения межслойных электрических соединений. К ним относятся сквозные переходные отверстия, глухие переходные отверстия, погруженные переходные отверстия и микропереходные отверстия. В инженерной практике они используются для межслойных сигнальных и силовых соединений в двухсторонних и многослойных гибких печатных платах (FPC). Диаметр переходного отверстия и размер контактной площадки определяют плотность размещения проводов. Переходные отверстия, расположенные в зонах изгиба, могут вызывать концентрацию напряжений и разрыв медной фольги, что является одним из основных табу при проектировании надёжности гибко-печатных плат.

Обзор конструкции FPC с использованием переходных отверстий

Переходные отверстия являются ключевым структурным элементом для межслойного соединения в гибких печатных платах (FPC). При проектировании гибких печатных плат необходимо обеспечить баланс между электропроводностью, механической надёжностью и изгибными характеристиками переходных отверстий. Неправильное проектирование переходных отверстий является одной из наиболее распространённых причин выхода FPC из строя.

Тип переходных отверстий FPC

Сквозное отверстие	Эта конструкция, проникающая во все слои и имеющая диапазон апертур 0,15–0,5 мм, является наиболее широко используемой, отработанной и экономически эффективной.
Скрытая переходная отверстие	От внешнего слоя до внутреннего слой является непроницаемым, при этом диаметр отверстий составляет 0,1–0,2 мм. Он широко используется в конструкциях HDI и требует лазерного сверления. .
Похороненный по обычаю	Он полностью находится во внутреннем слое, размер пор которого составляет от 0,1 до 0,2 мм. Он не занимает пространство внешнего слоя, однако его изготовление является весьма сложным процессом.

По размерам

параметр	Стандартная процедура	Искусное мастерство
Минимальная диафрагма	0,2 мм	0,1 мм
Диаметр прокладки	Диафрагма +0,3 мм	Диафрагма +0,2 мм
Межстрочный интервал	0,15 мм	0,10 мм
Расстояние между лунками	0,5 мм	0,3 мм
Расстояние от отверстия до края пластины	0,5 мм	0,3 мм

В рамках процесса

Механическое сверление	Диаметр отверстия ≥ 0,2 мм подходит для сквозных отверстий, однако стенки отверстия могут быть шероховатыми. Преимуществом является более низкая стоимость.
Лазерное сверление	При диаметре отверстия ≥ 0,05 мм данная технология подходит для обработки микроотверстий и глухих отверстий. После обработки стенки отверстий остаются гладкими, а преимуществом данной технологии является высокая точность.
Наполнитель для гальваники	Проходные отверстия с медным наполнителем обеспечивают хороший отвод тепла и высокую теплопроводность, благодаря чему они подходят для использования в качестве тепловых проходных отверстий и многослойных проходных отверстий, однако их изготовление сопряжено с более высокими затратами.

Основные правила, касающиеся переходных отверстий и изгибов

• В зонах изгиба запрещено размещать переходные отверстия: переходные отверстия являются точками концентрации напряжений, и в зонах изгиба они могут привести к растрескиванию медной фольги.

• Расстояние между сквозным отверстием и границей зоны изгиба составляет ≥ 1 мм.

• Проводные перемычки, расположенные вблизи зоны динамического изгиба, требуют особой оценки.

• Старайтесь не размещать переходные отверстия вблизи изгибов в участках с высокой плотностью размещения компонентов.

Горячий дизайн

Термопроходные отверстия используются для отвода тепла:

• Диаметр отверстия 0,3–0,5 мм

• Расстояние между отверстиями: 0,8–1,2 мм

• Медная паста или наполнитель для гальваники

• Расположено под нагревательным элементом

• Соединение медной фольги увеличивает площадь отвода тепла

Как определяется диафрагма?

Традиционная система межсоединений	0,2–0,3 мм
Питание через	0,3–0,5 мм
Популярное на	0,3–0,5 мм
Микропоры HDI	0,1–0,2 мм
Сквозное отверстие разъема	В соответствии с техническими характеристиками разъема

Находится ли переходное отверстие в безопасной зоне?

Расстояние от сквозного отверстия до зоны изгиба	>1 мм запас безопасности
Расстояние от сквозного отверстия до зоны изгиба	0,5–1 мм — требует оценки
через район Бенд	запрещать
Участок с высокой плотностью переходных отверстий находится рядом с линией изгиба.	Не рекомендуется

Достаточны ли размеры прокладок?

Диаметр прокладки	≥Диафрагма + 0,3 мм — допустимо
Межстрочный интервал	≥0,15 мм — допустимо
Расстояние между лунками	≥0,5 мм — допустимо
Расстояние от отверстия до края пластины	≥0,5 мм — допустимо

Основные правила проектирования полуотворов на краю пластины

1.Основные параметры

апертура	≥0,3 мм (для отдельных половинных отверстий рекомендуется использовать эллиптические контактные площадки, а ширина остальных контактных площадок на плате должна составлять ≥0,3 мм).
верстка	Центр отверстия должен совпадать с контуром слоя GM/GKO с отклонением не более ±0,05 мм.
Дизайн «Золотой палец»	Каждая контактная площадка оснащена двумя переходными отверстиями (полуотверстие на краю платы + переходное отверстие внутри платы), смещенными друг относительно друга на ≥0,3 мм, чтобы избежать расположения в один ряд (для предотвращения поломки платы).

2.Основные этапы процесса

Скруглить края полуотверстия (радиус ≥ 0,1 мм) для удаления заусенцев; большая ось эллиптической накладки составляет ≥ 0,6 мм, а малая ось — ≥ 0,4 мм.

Конструкция защитной пластины, предотвращающей поломку, при размещении компонентов с сквозными отверстиями

Запрещенные предметы

• Переходные отверстия должны быть расположены рядами (с шагом 0,3–0,5 мм по вертикали/горизонтали);

• Прокладки с полуотверстиями/окошками располагаются в зоне изгиба (на расстоянии ≥0,5 мм от центра изгиба);

• Расположено позиционирующее отверстие на расстоянии менее 0,5 мм от края платы (край позиционирующего отверстия находится на расстоянии ≥0,5 мм от рамки платы).

паяльные площадки и паяльная маска

• Наружный диаметр сквозного отверстия должен быть не меньше внутреннего диаметра плюс 0,2 мм; наружный диаметр вставного отверстия должен быть не меньше внутреннего диаметра плюс 0,4 мм.

• Наружный диаметр открытой зоны + 0,05–0,1 мм.

• Переходные отверстия должны быть полностью закрыты защитной пленкой; частичное открытие запрещено (для предотвращения окисления и поломки).

Определение слоев в скважине

• Металлизированное отверстие (PTH): выполнено в слое отверстия с допуском по диаметру ±10%.

• (Неметаллизированные отверстия/канавки: размечаются на слое GM/GKO, на том же слое, что и контур платы, при этом не допускается наличие посторонних линий (для предотвращения пропусков).

Контрольный список по DFM

• Был ли указан тип переходного отверстия?

• Соответствуют ли размеры апертуры и площадки техническим характеристикам?

• Находится ли переходная отверстие в зоне изгиба?

• Расстояние между сквозным отверстием и зоной изгиба составляет ≥ 1 мм?

• Толщина меди в переходном отверстии составляет ≥20 мкм?

• Была ли подтверждена технология изготовления слепых и погруженных переходных отверстий?

• Был ли подтвержден процесс удаления накипи при сверлении?

• Были ли горячие переходные отверстия заполнены медью?

• Запланировано ли проведение электрических испытаний по стандарту 100%?

Распространенные ошибки

Зона изгиба проходит через отверстие	Переходные отверстия являются точками концентрации напряжений; при изгибе медная фольга трескается в месте переходного отверстия. В зоне изгиба следует исключить использование переходных отверстий.
Недостаточная толщина меди в отверстии	Разрушение под воздействием термической нагрузки происходит, когда диаметр медного отверстия составляет менее 20 мкм, что требует подтверждения технологической пригодности процесса гальваники.
Контактные площадки слишком малы	Некачественное гальваническое покрытие, когда диаметр контактной площадки меньше диаметра отверстия + 0,25 мм, приводит к обрывам цепи между слоями.
Слепые отверстия не просверливались для удаления бурового шлама.	Остатки клея на стенках лазерных глухих отверстий, если их не удалить, приведут к проблемам с межслойной изоляцией.
Горячие переходные отверстия без медного наполнителя	Отверстия обладают высоким термическим сопротивлением и плохо рассеивают тепло; термические переходные отверстия следует заполнять медью или медной пастой.
Не обнаружено смещение Via	Несоосность при сверлении привела к короткому замыканию между переходным отверстием и проводкой, что потребовало проведения AOI-контроля.

Руководство по проектированию сквозных отверстий в гибко-печатных платах для практического применения

При практическом применении проектирование переходных отверстий требует всестороннего учета множества факторов, включая электрические характеристики, тепловые характеристики, механическую надежность и технологическую осуществимость. Например, в носимых устройствах сквозные отверстия должны обеспечивать стабильную передачу сигнала, при этом выдерживая частые изгибы в механических условиях эксплуатации; в автомобильной электронике сквозные отверстия должны выдерживать более значительные перепады температур и вибрационные удары; а в высокочастотных приложениях на первый план выходят электромагнитные характеристики сквозных отверстий. Такой анализ мультифизического взаимодействия превращает современное проектирование переходных отверстий для гибких печатных плат (FPC) в сложный системно-инженерный проект, требующий для оптимизации передовых инструментов моделирования и обширного инженерного опыта.

Обобщить

По мере того как электронные устройства продолжают развиваться в направлении миниатюризации и повышения производительности, технология сквозных отверстий в гибких печатных платах (FPC) также постоянно совершенствуется. Появляются новые методы изготовления микросквозных отверстий, проводящие материалы и решения для соединений высокой плотности, что способствует уменьшению размеров сквозных отверстий, повышению их надежности и улучшению электротермических характеристик. Эти технологические достижения не только расширяют границы применения гибких печатных плат (FPC), но и открывают новые возможности для проектирования электронных устройств следующего поколения, что наглядно демонстрирует огромную ценность этой крошечной конструкции в современной электронной инженерии. Если вам требуется производство гибких печатных плат (FPC) в больших объемах, обратитесь за помощью в компанию Geyuan Electronics.