Introduktion
FPC-afstivning gør mere end at holde på delene. Det kan også hjælpe med varmeafledning. Men hvis du har brug for at omarbejde eller reparere kortet, kan det beskadige sporene at fjerne afstiveren. Det skal du huske på.
1. Særlige behandlinger til afstivning af FPC
Særlige designs kan få en afstiver til at gøre mere end at understøtte dele. Selv om hovedformålet er at understøtte dele, kan afstiveren f.eks. laves som en understøttende komponent, så flexboardet opfører sig mere som et stift board efter montering.
Konturering af stivere (formskæring) udføres normalt med CNC-fræsningsudstyr. Under skæringen efterlades nogle forbindelsespunkter eller broer, så afstiveren kan fjernes eller brækkes af senere. På den måde kan afstiveren let brækkes eller fjernes efter montering.
CNC-fræsning er almindeligt i flexproduktion. Laserskæring og vandstråleskæring er også muligheder. De kan bruges til at forberede eller forudskære afstivende materiale. For plader med højdeforskelle kan ikke-presskæremetoder som laser- eller vandstråleskæring forenkle processen. De reducerer også omkostningerne, fordi der ikke er brug for stanseværktøj.
2. Mekanisk bearbejdning af afstivere (stempling/udstansning)
2.1 Stempling/udstansning
Hvis produktionen af afstivere sker ved hjælp af netstempling eller udstansning, er der brug for særlige stempler. Når stemplingen har fjernet det hårde materiale omkring delene, kan det resterende ark skubbes tilbage til sin oprindelige position. Denne metode er almindelig til billige stive plader og til samling af store mængder ved hjælp af enkle armaturer.
2.2 Scoring eller delvis skæring
Hvis flexkonturen tillader det, kan man bruge scoring- eller partial-cut-værktøjer. Scoring skærer normalt halvvejs gennem flexen eller afstiveren. Specialværktøjer styrer skæredybden. Når delene er placeret, og samlingen er færdig, kan pladen knækkes langs rillelinjen.
Sammenlignet med routed contouring skal de fleste andre skæreteknikker skære hele vejen gennem materialet. På grund af de mekaniske fræsers natur er de skårne former normalt lige linjer.
3. Lim til limning af afstivere
Lim, der bruges til at binde afstivere til flexsubstrater, vælges efter deres krævede funktion. Ud over standardlim til flex er der andre limtyper. Almindelige limtyper til afstivere og deres funktioner:
3.1 Trykfølsomt klæbemiddel (PSA)
PSA bruges i vid udstrækning til afstivere. Det er fleksibelt og nemt at bruge. Det giver god bindingsstyrke og kan i nogle tilfælde forbedre holdbarheden. De fleste PSA'er er ikke designet til langvarig brug ved høje temperaturer, og de tåler normalt kun kortvarig eksponering for høje temperaturer. Ved blyfri lodning (højere reflow-temperaturer) skal du kontrollere, om PSA'en fungerer i den ønskede proces. En særlig fordel ved PSA er, at det lader flexen klæbe til næsten enhver overflade, så mange indbyggede afstivningsdesigns er mulige.
3.2 Termohærdende klæbefilm
Termohærdende klæbefilm, også kaldet akrylbelagte film eller limplader, kan binde afstivere og flex sammen. De kræver ekstra forarbejdningstrin og tid. Alligevel kan termohærdede klæbemidler give meget høj bindingsstyrke og høj temperaturbestandighed.
3.3 Flydende klæbemidler
En- eller todelte epoxylime bruges til at lime afstivere. De er svære at påføre jævnt, så de er mindre almindelige end filmlim. Når de bruges, danner flydende lim en gradvis epoxyperle ved limkanten. Denne vulst hjælper med at aflaste belastningen ved overgangskanten.
3.4 Termoplastiske klæbefilm
Termoplastiske klæbefilm er et andet almindeligt valg. De har lav belastning og er fuldt polymere uden behov for kemisk hærdning. De binder til mange overflader og er efter sigende nemme at efterbearbejde. Disse egenskaber udvider deres anvendelse.
3.5 UV-hærdende klæbemidler
UV-hærdende klæbemidler er en anden mulighed. Nogle formler kan trykkes på skærmen. Nogle UV-aktiverede polymerer kan vise PSA-lignende klæbeevne efter aktivering. Fordi de hærder hurtigt, er UV-lim nyttige til design, der har brug for en hurtig blød-hård overgang og trækaflastning.
4. Huller i afstivere (frigangshuller, monteringshuller, monteringshuller)
Huller til frigang af dele og huller til slutmontering er forskellige og har nogle gange modsatrettede effekter. Designreglerne skal matche den tilsigtede brug. Designdata skal forklare, hvordan man vælger huldiametre.
Hvis du ignorerer dette i design eller produktion, kan du se huller eller kobberbrud ved krydsninger mellem delhuller og kobber. Det kan blive nødvendigt med senere reparationer.
4.1 Komponentens frigangshuller i afstiveren
Huller, der går fri af pletterede gennemgående huller, skal være 250 µm - 375 µm større end det pletterede gennemgående hul. Det kompenserer for eventuelle forskydninger under lamineringen og er med til at sikre, at de belagte huller ikke blokeres af afstiveren.
4.2 Montering/monteringshuller
Huller i afstiveren, der er lavet til montering, skal være lidt mindre end hullerne i flexen. Det hjælper med at holde monteringsspændingen væk fra flexen. Dette er ikke altid nødvendigt. I nogle designs kan flexen fastgøres direkte til en bærer uden en afstiver.
4.3 Ustøttede monteringshuller
For monteringshuller, der ikke har afstivende støtte, skal du holde kobber rundt om hullet (ringformet ring) for at tilføje styrke. Hvis designet tillader det, kan den samme metode bruges til normale monteringshuller. Denne form gør også jordforbindelse lettere.
5. Almindelige FPC-afstivningsmaterialer og deres egenskaber
FPC bruger almindeligvis tre afstivende materialer: PI, FR4 og rustfrit stål. Detaljeret beskrivelse:
5.1 PI (polyimid)
PI er et specialiseret teknisk materiale. Det bruges i vid udstrækning inden for rumfart, mikroelektronik, nanoteknologi, LCD-skærme, separationsmembraner og lasere. Det er flammehæmmende og modstår høje og lave temperaturer. Temperaturområdet for langtidsbrug varierer fra kvalitet til kvalitet, men PI kan håndtere et bredt område. I FPC bruges PI som beskyttelsesfilm og som afstivende ark. PI-beskyttelsesfilm isolerer kredsløb. PI-stivere bruges på bagsiden af guldfingre og andre områder, hvor der er brug for isolering og forstærkning. PI-afstivernes tykkelse vælges ud fra design og miljø. Tolerancen kan kontrolleres til ±0,03 mm. PI håndterer procestemperaturer godt (almindeligvis 130 °C-280 °C, afhængigt af kvalitet). Almindelige tykkelser på PI-afstivninger: 0,075 mm, 0,1 mm, 0,125 mm, 0,15 mm, 0,175 mm, 0,2 mm, 0,225 mm, 0,25 mm.
5.2 FR4
FR4 er et flammehæmmende materiale. Sammenlignet med papirbaserede plader har det bedre mekanisk styrke, dimensionsstabilitet, slagfasthed og fugtbestandighed. Dets elektriske ydeevne er god, og det fungerer ved højere temperaturer. I forarbejdningen har det ofte fordele i forhold til andre harpiksglasfiberplader. I FPC-produktion bruges FR4 hovedsageligt som en afstivning bag loddeområder. Det øger hårdheden i loddeområdet og beskytter overflademonterede dele mod fejl forårsaget af gentagen bøjning. Fordi FR4 slides mere end PI, bruges det normalt ikke til afstivning af guldfingre. For FR4-afstivninger: Hvis tykkelsen er 1,0 mm, er tolerancen ± 0,1 mm. Almindelige tykkelser på FR4-afstivninger: 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 1,6 mm.
Hurtig sammenligning: PI har snævrere tolerancer og god varmebestandighed, men er ikke særlig hård. FR4 er tykkere og stivere, har større tolerancer og er mere stabil til manuel samling, men sværere at omarbejde.
5.3 Stålafstivere (rustfrit stål)
Normalt 303 rustfrit stål. 303 er et austenitisk rustfrit stål med svovl og selen for at forbedre bearbejdeligheden og overfladefinishen. FPC-afstivere har ofte komplekse former, og 303 rustfrit stål er let at ætse. Til FPC-produkter med behov for høj stabilitet er 303-stålstivere almindelige. Stålstivere kan ikke bores med CNC eller skæres med FPC-laser. De produceres normalt ved kemisk ætsning, så omkostningerne er højere. De skal samles manuelt, processen er mere kompleks, og omkostningerne er højere. Almindelige tykkelser på stålafstivere: 0,1 mm, 0,2 mm.
6. Designpunkter og praktiske råd
Når du designer afstivere og huller, skal du være klar over hvert huls formål (frigang, samling, montering). Angiv huldiameter, tolerance og positionstolerance i designnoterne.
For afstivere i nærheden af belagte huller skal der være tilstrækkelig afstand, eller hullet skal forstørres med 250-375 µm for at undgå blokering af belagte huller under laminering.
Hvis afstiveren skal holde til montering eller mekanisk belastning, skal du overveje hårdere materialer som FR4 eller stål. Men hvis der er sandsynlighed for fremtidig omarbejdning, bør man foretrække PI eller termoplastiske filmløsninger, som er lettere at omarbejde.
Når du vælger lim, skal du overveje reflow-temperaturer (især ved blyfri lodning), behov for omarbejdning, langtidsmiljø (temperatur, fugtighed) og de overflader, der skal limes.
Til komplekse former eller afstivere med høj præcision bør man foretrække kemisk ætsning eller laserskæring for at sænke værktøjsomkostningerne. Ved store mængder og almindelige former bør man overveje stansning eller udstansning for at reducere enhedsomkostningerne.
Hvis du har brug for at fjerne en afstiver efter samlingen, skal du efterlade broer eller ridselinjer mellem afstiveren og flexen, så den kan knækkes eller fjernes senere.
7. Sammenfatning (fordele og ulemper)
PI-afstivninger: snæver tolerance, god modstandsdygtighed over for høje temperaturer, let at integrere med flex, god bearbejdelighed; ikke så hård som FR4.
FR4-afstivere: tykkere, hårdere, mere stabile til loddeområder; større tolerance, sværere at omarbejde.
303 stålstivere: meget stive og stabile, men højere omkostninger, lavet ved ætsning, kræver manuel montering, og omarbejdning er vanskelig.
