Proceso de fabricación de PCB flexible: todo o que necesitas saber

PCB flexible (placa de circuíto impreso) tornouse cada vez máis popular e amplamente utilizado en varias industrias. Desde produtos electrónicos de consumo ata aplicacións automotivas, o PCB fpc ofrece unha funcionalidade e durabilidade melloradas aos dispositivos electrónicos. Non obstante, comprender o proceso flexible de fabricación de PCB é fundamental para garantir a súa calidade e fiabilidade. Nesta entrada do blog, exploraremosproceso de fabricación de PCB flexibleen detalle, abarcando cada un dos pasos clave implicados.

1. Fase de deseño e maquetación:

O primeiro paso no proceso de fabricación de placas de circuíto flexible é a fase de deseño e deseño. Neste punto, o diagrama esquemático e a disposición dos compoñentes están completos. Ferramentas de software de deseño como Altium Designer e Cadence Allegro garanten a precisión e a eficiencia nesta fase. Deben considerarse os requisitos de deseño como o tamaño, a forma e a función para acomodar a flexibilidade do PCB.

Durante a fase de deseño e deseño da fabricación de placas PCB flexibles, hai que seguir varios pasos para garantir un deseño preciso e eficiente. Estes pasos inclúen:

Esquema:
Elabora un esquema para ilustrar as conexións eléctricas e a función dun circuíto. Serve como base para todo o proceso de deseño.
Colocación de compoñentes:
Despois de completar o esquema, o seguinte paso é determinar a colocación dos compoñentes na placa de circuíto impreso. Durante a colocación dos compoñentes considéranse factores como a integridade do sinal, a xestión térmica e as restricións mecánicas.
Enrutamento:
Despois de colocar os compoñentes, os trazos do circuíto impreso envíanse para establecer conexións eléctricas entre os compoñentes. Nesta fase, débense considerar os requisitos de flexibilidade da PCB do circuíto flexible. Pódense usar técnicas especiais de enrutamento como o enrutamento de meandros ou serpentinas para acomodar curvas e flexión da placa de circuíto.

Comprobación das regras de deseño:
Antes de finalizar un deseño, realízase a comprobación das regras de deseño (DRC) para garantir que o deseño cumpre os requisitos específicos de fabricación. Isto inclúe a comprobación de erros eléctricos, ancho mínimo de trazo e espazo e outras restricións de deseño.
Xeración de ficheiros Gerber:
Despois de completar o deseño, o ficheiro de deseño convértese nun ficheiro Gerber, que contén a información de fabricación necesaria para producir a placa de circuíto impreso flexible. Estes ficheiros inclúen información de capas, colocación de compoñentes e detalles de enrutamento.
Verificación do deseño:
Os deseños pódense verificar mediante simulación e prototipado antes de entrar na fase de fabricación. Isto axuda a identificar os posibles problemas ou melloras que hai que facer antes da produción.

As ferramentas de software de deseño como Altium Designer e Cadence Allegro axudan a simplificar o proceso de deseño proporcionando funcións como a captura de esquemas, a colocación de compoñentes, o enrutamento e a comprobación de regras de deseño. Estas ferramentas garanten precisión e eficiencia no deseño de circuítos impresos flexibles fpc.

2. Selección do material:

Elixir o material axeitado é fundamental para a fabricación exitosa de PCB flexibles. Os materiais de uso habitual inclúen polímeros flexibles, follas de cobre e adhesivos. A selección depende de factores como a aplicación prevista, os requisitos de flexibilidade e a resistencia á temperatura. A investigación exhaustiva e a colaboración cos provedores de materiais garanten que se seleccione o mellor material para un proxecto en particular.

Aquí tes algúns factores a ter en conta á hora de elixir un material:

Requisitos de flexibilidade:
O material seleccionado debe ter a flexibilidade necesaria para satisfacer as necesidades específicas de aplicación. Existen diferentes tipos de polímeros flexibles dispoñibles, como a poliimida (PI) e o poliéster (PET), cada un con distintos graos de flexibilidade.
Resistencia á temperatura:
O material debe ser capaz de soportar o rango de temperatura de funcionamento da aplicación sen deformación ou degradación. Os diferentes substratos flexibles teñen diferentes clasificacións de temperatura máxima, polo que é importante escoller un material que poida soportar as condicións de temperatura requiridas.
Propiedades eléctricas:
Os materiais deben ter boas propiedades eléctricas, como unha baixa constante dieléctrica e unha tanxente de baixa perda, para garantir unha integridade óptima do sinal. A folla de cobre úsase a miúdo como condutor nun circuíto flexible fpc debido á súa excelente condutividade eléctrica.
Propiedades mecánicas:
O material seleccionado debe ter unha boa resistencia mecánica e ser capaz de soportar flexións e flexións sen rachar nin rachar. Os adhesivos utilizados para unir as capas dun flexpcb tamén deben ter boas propiedades mecánicas para garantir a estabilidade e a durabilidade.
Compatibilidade cos procesos de fabricación:
O material seleccionado debe ser compatible cos procesos de fabricación implicados, como laminación, gravado e soldadura. É importante ter en conta a compatibilidade do material con estes procesos para garantir resultados de fabricación exitosos.

Ao considerar estes factores e traballar con provedores de materiais, pódense seleccionar materiais axeitados para cumprir cos requisitos de flexibilidade, resistencia á temperatura, rendemento eléctrico, rendemento mecánico e compatibilidade dun proxecto de PCB flexible.

3. Preparación do substrato:

Durante a fase de preparación do substrato, a película flexible serve como base para o PCB. E durante a fase de preparación do substrato da fabricación do circuíto flexible, moitas veces é necesario limpar a película flexible para garantir que está libre de impurezas ou residuos que poidan afectar o rendemento do PCB. O proceso de limpeza normalmente implica o uso dunha combinación de métodos químicos e mecánicos para eliminar contaminantes. Este paso é moi importante para garantir a correcta adhesión e unión das capas posteriores.

Despois da limpeza, a película flexible está recuberta cun material adhesivo que une as capas. O material adhesivo utilizado adoita ser unha película adhesiva especial ou un adhesivo líquido, que se recubre uniformemente na superficie da película flexible. Os adhesivos axudan a proporcionar integridade estrutural e fiabilidade á flexión do PCB ao unir firmemente as capas.

A selección do material adhesivo é fundamental para garantir unha unión adecuada e cumprir os requisitos específicos da aplicación. Factores como a forza de unión, a resistencia á temperatura, a flexibilidade e a compatibilidade con outros materiais utilizados no proceso de ensamblaxe de PCB deben considerarse ao seleccionar un material adhesivo.

Despois de aplicar o adhesivo, a película flexible pódese procesar máis adiante para capas posteriores, como engadir follas de cobre como trazos condutores, engadir capas dieléctricas ou conectar compoñentes. Os adhesivos actúan como cola durante todo o proceso de fabricación para crear unha estrutura de PCB flexible estable e fiable.

4. Revestimento de cobre:

Despois de preparar o substrato, o seguinte paso é engadir unha capa de cobre. Isto conséguese laminando unha folla de cobre a unha película flexible usando calor e presión. A capa de cobre actúa como un camiño condutor para os sinais eléctricos dentro da PCB flexible.

O grosor e a calidade da capa de cobre son factores clave para determinar o rendemento e a durabilidade dunha PCB flexible. O grosor adoita medirse en onzas por pé cadrado (oz/ft²), con opcións que van desde 0,5 oz/ft² a 4 oz/ft². A elección do espesor do cobre depende dos requisitos do deseño do circuíto e do rendemento eléctrico desexado.

As capas de cobre máis grosas proporcionan unha menor resistencia e unha mellor capacidade de transporte de corrente, polo que son adecuadas para aplicacións de alta potencia. Por outra banda, as capas de cobre máis finas proporcionan flexibilidade e son preferidas para aplicacións que requiren dobrar ou flexionar o circuíto impreso.

Tamén é importante garantir a calidade da capa de cobre, xa que calquera defecto ou impureza pode afectar o rendemento eléctrico e a fiabilidade do PCB da placa flexible. As consideracións comúns de calidade inclúen a uniformidade do grosor da capa de cobre, a ausencia de buratos ou ocos e unha adhesión adecuada ao substrato. Asegurar estes aspectos de calidade pode axudar a conseguir o mellor rendemento e lonxevidade da súa PCB flexible.

5. Patrón de circuíto:

Nesta fase, o patrón de circuíto desexado fórmase gravando o exceso de cobre mediante un gravador químico. Photoresist aplícase á superficie de cobre, seguido da exposición e desenvolvemento UV. O proceso de gravado elimina o cobre non desexado, deixando os rastros, almofadas e vías de circuíto desexados.

Aquí tes unha descrición máis detallada do proceso:

Aplicación de fotorresistencia:
Aplícase á superficie de cobre unha fina capa de material fotosensible (chamada fotoresist). Os fotorresistentes adoitan revestirse mediante un proceso chamado revestimento por rotación, no que o substrato se xira a altas velocidades para garantir un recubrimento uniforme.
Exposición á luz UV:
Unha fotomáscara que contén o patrón de circuíto desexado colócase na superficie de cobre revestida de fotorresistente. O substrato exponse entón á luz ultravioleta (UV). A luz UV atravesa as áreas transparentes da fotomáscara mentres é bloqueada polas áreas opacas. A exposición á luz ultravioleta cambia selectivamente as propiedades químicas do fotorresistente, dependendo de se é un resistor de tons positivos ou negativos.
Desenvolvemento:
Despois da exposición á luz ultravioleta, a fotoresistencia desenvólvese mediante unha solución química. Os fotorresistentes de tons positivos son solubles nos reveladores, mentres que os fotorresistentes de tons negativos son insolubles. Este proceso elimina a fotoresistencia non desexada da superficie de cobre, deixando o patrón de circuíto desexado.
Gravado:
Unha vez que a fotoresistencia restante define o patrón do circuíto, o seguinte paso é eliminar o exceso de cobre. Utilízase un gravador químico (xeralmente unha solución ácida) para disolver as áreas de cobre expostas. O gravador elimina o cobre e deixa os rastros do circuíto, as almofadas e as vías definidas pola fotoresistencia.
Eliminación de fotorresistencia:
Despois do gravado, elimínase a fotorresistente restante da PCB flexible. Este paso adoita realizarse usando unha solución de separación que disolve o fotorresistente, deixando só o patrón do circuíto de cobre.
Inspección e control de calidade:
Finalmente, a placa de circuíto impreso flexible é inspeccionada a fondo para garantir a precisión do patrón do circuíto e detectar calquera defecto. Este é un paso importante para garantir a calidade e fiabilidade dos PCB flexibles.

Ao realizar estes pasos, o patrón de circuíto desexado fórmase con éxito na PCB flexible, sentando as bases para a seguinte fase de montaxe e produción.

6. Máscara de soldadura e serigrafía:

A máscara de soldadura úsase para protexer os circuítos e evitar pontes de soldadura durante a montaxe. A continuación, se imprime en pantalla para engadir as etiquetas, logotipos e designadores de compoñentes necesarios para funcións adicionais e fins de identificación.

O seguinte é o proceso de introdución da máscara de soldadura e a serigrafía:

Máscara de soldadura:
Aplicación de máscara de soldadura:
A máscara de soldadura é unha capa protectora aplicada ao circuíto de cobre exposto no PCB flexible. Adoita aplicarse mediante un proceso chamado serigrafía. A tinta da máscara de soldadura, xeralmente de cor verde, está serigrafiada no PCB e cobre os trazos, almofadas e vías de cobre, expoñendo só as áreas necesarias.
Curado e secado:
Despois de aplicar a máscara de soldadura, o PCB flexible pasará por un proceso de curado e secado. O PCB electrónico normalmente pasa por un forno transportador onde se quenta a máscara de soldadura para curar e endurecer. Isto garante que a máscara de soldadura proporciona protección e illamento efectivos para o circuíto.

Áreas de plataforma aberta:
Nalgúns casos, áreas específicas da máscara de soldadura quedan abertas para expoñer as almofadas de cobre para a soldadura de compoñentes. Estas áreas de almofadas denomínanse a miúdo como Solder Mask Open (SMO) ou Solder Mask Defined (SMD). Isto permite soldar facilmente e garante unha conexión segura entre o compoñente e a placa de circuíto PCB.

serigrafía:
Preparación da obra de arte:
Antes de imprimir a pantalla, cree unha ilustración que inclúa etiquetas, logotipos e indicadores de compoñentes necesarios para a placa PCB flexible. Esta obra de arte adoita facerse mediante un software de deseño asistido por ordenador (CAD).
Preparación da pantalla:
Usa obras de arte para crear modelos ou pantallas. As áreas que deben imprimirse permanecen abertas mentres que o resto están bloqueadas. Isto adoita facerse cubrindo a pantalla cunha emulsión fotosensible e expoñéndoa aos raios UV usando obras de arte.
Aplicación de tinta:
Despois de preparar a pantalla, aplique a tinta na pantalla e use unha raspadora para estender a tinta polas zonas abertas. A tinta pasa pola zona aberta e deposítase sobre a máscara de soldadura, engadindo as etiquetas, logotipos e indicadores de compoñentes desexados.
Secado e curado:
Despois da serigrafía, a PCB flexible pasa por un proceso de secado e curado para garantir que a tinta se adhira correctamente á superficie da máscara de soldadura. Isto pódese conseguir deixando que a tinta seque ao aire ou usando calor ou luz UV para curar e endurecer a tinta.

A combinación de máscara de soldadura e serigrafía proporciona protección aos circuítos e engade un elemento de identidade visual para facilitar a montaxe e a identificación dos compoñentes na PCB flexible.

7. Montaxe de PCB SMTde compoñentes:

Na fase de montaxe de compoñentes, os compoñentes electrónicos colócanse e sódanse na placa de circuíto impreso flexible. Isto pódese facer mediante procesos manuais ou automatizados, dependendo da escala de produción. Considerouse coidadosamente a colocación dos compoñentes para garantir un rendemento óptimo e minimizar a tensión na PCB flexible.

A continuación móstranse os principais pasos implicados na montaxe de compoñentes:

Selección de compoñentes:
Seleccionar compoñentes electrónicos axeitados segundo o deseño do circuíto e os requisitos funcionais. Estes elementos poden incluír resistencias, capacitores, circuítos integrados, conectores e similares.
Preparación de compoñentes:
Cada compoñente está a prepararse para a súa colocación, asegurándose de que os cables ou as almofadas estean correctamente recortados, endereitados e limpos (se é necesario). Os compoñentes de montaxe en superficie poden vir en forma de bobina ou bandexa, mentres que os compoñentes de orificios pasantes poden vir en envases a granel.
Colocación de compoñentes:
Dependendo da escala de produción, os compoñentes colócanse no PCB flexible manualmente ou utilizando equipos automatizados. A colocación automática de compoñentes realízase normalmente mediante unha máquina de selección e colocación, que coloca os compoñentes con precisión nas almofadas ou pasta de soldadura correctas na PCB flexible.
Soldadura:
Unha vez que os compoñentes están no seu lugar, realízase un proceso de soldadura para unir permanentemente os compoñentes á PCB flexible. Normalmente, isto faise mediante soldadura por refluxo para compoñentes de montaxe en superficie e soldadura con ondas ou man para compoñentes de orificios pasantes.
Soldadura por reflujo:
Na soldadura por refluxo, todo o PCB quéntase a unha temperatura específica mediante un forno de refluxo ou un método similar. A pasta de soldadura aplicada á almofada apropiada fúndese e crea unha unión entre o cable do compoñente e a almofada do PCB, creando unha conexión eléctrica e mecánica forte.
Soldadura por onda:
Para os compoñentes de orificios pasantes, adoita utilizarse a soldadura por onda. A placa de circuíto impreso flexible pasa por unha onda de soldadura fundida, que molla os cables expostos e crea unha conexión entre o compoñente e a placa de circuíto impreso.
Soldadura manual:
Nalgúns casos, algúns compoñentes poden requirir soldadura manual. Un técnico cualificado usa un soldador para crear xuntas de soldadura entre os compoñentes e a PCB flexible. Inspección e proba:
Despois da soldadura, inspecciónase a PCB flexible montada para garantir que todos os compoñentes están soldados correctamente e que non hai defectos como pontes de soldadura, circuítos abertos ou compoñentes desalineados. Tamén se poden realizar probas funcionais para verificar o correcto funcionamento do circuíto montado.

8. Proba e inspección:

Para garantir a fiabilidade e a funcionalidade dos PCB flexibles, as probas e a inspección son esenciais. Varias técnicas como a inspección óptica automatizada (AOI) e as probas en circuito (ICT) axudan a identificar posibles defectos, curtos ou aberturas. Este paso garante que só os PCB de alta calidade entren no proceso de produción.

As seguintes técnicas úsanse habitualmente nesta fase:

Inspección óptica automatizada (AOI):
Os sistemas AOI usan cámaras e algoritmos de procesamento de imaxes para inspeccionar os PCB flexibles en busca de defectos. Poden detectar problemas como a desalineación dos compoñentes, os compoñentes que faltan, os defectos das unións de soldadura como pontes de soldadura ou soldadura insuficiente e outros defectos visuais. AOI é un método de inspección de PCB rápido e eficaz.
Probas en circuíto (TIC):
As TIC úsanse para probar a conectividade eléctrica e a funcionalidade dos PCB flexibles. Esta proba consiste en aplicar sondas de proba a puntos específicos da PCB e medir parámetros eléctricos para comprobar a existencia de curtos, aberturas e a funcionalidade dos compoñentes. As TIC úsanse a miúdo na produción de gran volume para identificar rapidamente calquera fallo eléctrico.
Probas funcionais:
Ademais das TIC, tamén se poden realizar probas funcionais para garantir que a PCB flexible montada realiza correctamente a función prevista. Isto pode implicar aplicar enerxía á PCB e verificar a saída e a resposta do circuíto mediante un equipo de proba ou un dispositivo de proba dedicado.
Probas eléctricas e probas de continuidade:
As probas eléctricas implican medir parámetros eléctricos como a resistencia, a capacitancia e a tensión para garantir as conexións eléctricas adecuadas na PCB flexible. Probas de continuidade comproba abertos ou curtos que poidan afectar a funcionalidade da PCB.

Ao utilizar estas técnicas de proba e inspección, os fabricantes poden identificar e corrixir calquera defecto ou avaría nos PCB flexibles antes de que entren no proceso de produción. Isto axuda a garantir que só se entreguen PCB de alta calidade aos clientes, mellorando a fiabilidade e o rendemento.

9. Formación e envasado:

Unha vez que a placa de circuíto impreso flexible superou a fase de proba e inspección, pasa por un proceso de limpeza final para eliminar calquera residuo ou contaminación. A PCB flexible córtase entón en unidades individuais, listas para o envasado. O embalaxe axeitado é esencial para protexer o PCB durante o envío e a manipulación.

Aquí tes algúns puntos clave a ter en conta:

Embalaxe antiestático:
Dado que os PCB flexibles son susceptibles de sufrir danos polas descargas electrostáticas (ESD), deben estar embalados con materiais antiestáticos. As bolsas ou bandexas antiestáticas feitas con materiais condutores úsanse a miúdo para protexer os PCB da electricidade estática. Estes materiais evitan a acumulación e descarga de cargas estáticas que poden danar os compoñentes ou circuítos da PCB.
Protección contra a humidade:
A humidade pode afectar negativamente o rendemento dos PCB flexibles, especialmente se teñen restos metálicos expostos ou compoñentes que son sensibles á humidade. Os materiais de embalaxe que proporcionan unha barreira contra a humidade, como as bolsas de barreira contra a humidade ou os paquetes desecantes, axudan a evitar a penetración da humidade durante o envío ou o almacenamento.
Amortización e absorción de choques:
Os PCB flexibles son relativamente fráxiles e pódense danar facilmente por unha manipulación brusca, impactos ou vibracións durante o transporte. Os materiais de embalaxe como papel de burbullas, insercións de escuma ou tiras de escuma poden proporcionar amortiguación e absorción de impactos para protexer o PCB de tales danos potenciais.
Etiquetaxe adecuada:
É importante ter na embalaxe información relevante como o nome do produto, a cantidade, a data de fabricación e calquera instrución de manipulación. Isto axuda a garantir a identificación, manipulación e almacenamento adecuados dos PCB.
Embalaxe seguro:
Para evitar calquera movemento ou desprazamento dos PCB dentro do paquete durante o envío, deben estar debidamente asegurados. Os materiais de embalaxe internos, como cinta, separadores ou outros accesorios poden axudar a manter a PCB no seu lugar e evitar danos polo movemento.

Seguindo estas prácticas de embalaxe, os fabricantes poden garantir que os PCB flexibles estean ben protexidos e cheguen ao seu destino en condicións seguras e completas, listos para a súa instalación ou posterior montaxe.

10. Control de calidade e envío:

Antes de enviar PCB flexibles a clientes ou plantas de montaxe, implementamos medidas estritas de control de calidade para garantir o cumprimento dos estándares da industria. Isto inclúe unha ampla documentación, trazabilidade e cumprimento dos requisitos específicos do cliente. A adhesión a estes procesos de control de calidade garante que os clientes reciban PCB flexibles fiables e de alta calidade.

Aquí tes algúns detalles adicionais sobre o control de calidade e o envío:

Documentación:
Mantemos documentación completa durante todo o proceso de fabricación, incluíndo todas as especificacións, ficheiros de deseño e rexistros de inspección. Esta documentación garante a trazabilidade e permítenos identificar os problemas ou desvíos que se puidesen producir durante a produción.
Trazabilidade:
Cada PCB flexible ten asignado un identificador único, o que nos permite rastrexar toda a súa viaxe desde a materia prima ata o envío final. Esta trazabilidade garante que calquera posible problema se poida resolver e illar rapidamente. Tamén facilita a retirada de produtos ou as investigacións se é necesario.
Cumprimento dos requisitos específicos do cliente:
Traballamos activamente cos nosos clientes para comprender os seus requisitos exclusivos e garantir que os nosos procesos de control de calidade cumpran os seus requisitos. Isto inclúe factores como estándares de rendemento específicos, requisitos de embalaxe e etiquetaxe e calquera certificación ou estándar necesario.
Inspección e proba:
Realizamos unha inspección e probas exhaustivas en todas as fases do proceso de fabricación para verificar a calidade e a funcionalidade das placas de circuíto impreso flexible. Isto inclúe a inspección visual, probas eléctricas e outras medidas especializadas para detectar calquera defecto, como aberturas, curtos ou problemas de soldadura.
Embalaxe e envío:
Unha vez que os PCB flexibles pasaron todas as medidas de control de calidade, embalámolos coidadosamente utilizando materiais axeitados, como se mencionou anteriormente. Tamén nos aseguramos de que o embalaxe estea correctamente etiquetado coa información relevante para garantir unha manipulación adecuada e evitar calquera manipulación incorrecta ou confusión durante o envío.
Métodos de envío e socios:
Traballamos con socios de transporte respetables que teñen experiencia no manexo de compoñentes electrónicos delicados. Escollemos o método de envío máis axeitado en función de factores como a velocidade, o custo e o destino. Ademais, rastrexamos e supervisamos os envíos para asegurarnos de que se entreguen no prazo previsto.

Ao cumprir estrictamente estas medidas de control de calidade, podemos garantir que os nosos clientes reciban un PCB flexible fiable e de maior calidade que cumpra os seus requisitos.

En resumo,comprender o proceso flexible de fabricación de PCB é fundamental tanto para os fabricantes como para os usuarios finais. Seguindo un deseño meticuloso, selección de materiais, preparación do substrato, patróns de circuítos, montaxe, probas e métodos de envasado, os fabricantes poden producir PCB flexibles que cumpran os máis altos estándares de calidade. Como compoñente clave dos dispositivos electrónicos modernos, as placas de circuíto flexibles poden fomentar a innovación e ofrecer unha funcionalidade mellorada a varias industrias.