Wykonywanie przelotek na giętkiej PCB

Aby wyjaśnić przypadki, w których wykonanie przelotki (tzw. ‘guzika’) może być pożądanych rozwiązaniem, najpierw powinno się omówić podstawy na przykładzie typowej sztywnej płytki drukowanej. Podczas procesu produkcyjnego sztywnej PCB, najpierw nanoszony jest layout i wytrawia się rdzenie warstw wewnętrznych, laminuje się je razem, wierci i plateruje za pomocą miedzi osadzanej elektrycznie (tzw. miedź ED), a następnie przechodzi się do kolejnych etapów powlekania, tym razem warstw zewnętrznych. W efekcie otrzymuje się folię miedzianą z zasadniczo trzema dodatkowymi warstwami miedzi.

© NCAB

Z flexem jest nieco inaczej. Nie można układać ‘tony’ miedzi na takim substracie, ponieważ zmniejsza to jego elastyczność, która jest przecież zasadniczym celem stosowania flexów. Również rodzaj miedzi jest inny. Flex wykorzystuje bazową miedź Roll Anneal (miedź RA), która ma poziomą, liniowo -ziarnistą strukturę, dzięki czemu nie ma ona tendencji do pękania podczas wyginania. Miedź ED, stosowana przy sztywnych PCB, ma bardziej ziarnistą strukturę. W efekcie, gdyby powlec giętką płytkę w identyczny sposób jak robi się to z tradycyjną wielowarstwową PCB i utworzyć na wierzchu warstwę miedzi ED, powstałaby odmienna struktura ziaren miedzi. Ponieważ miedź RA jest przeznaczona do zginania, a miedź ED nie, zmniejszylibyśmy tym samym elastyczność płytki oraz stworzylibyśmy potencjalnie niebezpieczną sytuację, w której miedź zaczęłaby pękać lub jej dwa rodzaje nie wiązałyby się ze sobą.

Przelotka na giętkiej PCB

Powyższe ograniczenia prowadzą do potrzeby wykonania przelotek (ang. button). W procesie ich wytwarzania powleka się tylko obszary PTH i najbliższych padów. Termin ‘guzika’ odnosi się do wizualnego aspektu tak wytworzonej przelotki (Rysunek poniżej). Przekrój przez płytkę ilustruje, iż tak wykonany otwór PTH jest nieznacznie podniesiony w stosunku do innych miedzianych elementów, i wygląda jak ‘przycisk’ czy ‘guzik’. Proces ten odbywa się poprzez selektywne maskowanie obszarów, które nie są w efekcie pokrywane kolejnymi warstwami, umożliwiając chemikaliom galwanicznym dostęp tylko do obszarów PTH. Ilustruje to różnice w sposobie nanoszenia miedzi PTH pomiędzy elastycznymi i sztywnymi PCB.

©NCAB

Proces ten może być również wykorzystany w innych przypadkach, w których wymagane jest wytworzenie grubszej warstwy jedynie wokół PTH, a nie na całej powierzchni zewnętrznej. Przykładem może być pokrywanie otworów przelotowych o minimalnej wielkości 0,002 cala w przypadku układów niedostosowanych do podtrzymywania cięższego depozytu miedzi. Warto jednak podkreślić, iż ponieważ proces ten jest wymagający dla producenta PCB, a także jest znaczącym czynnikiem wpływającym na wzrost kosztów, należy stosować go ostrożnie, jedynie w wybranych przypadkach.

Możliwości uzyskania mniejszej szerokość ścieżek i odstępów

Potencjalną dodatkową zaletą wykonywania ‘guzików’ jest możliwość uzyskania mniejszej szerokości ścieżek i odstępów. Ze względu na postępującą miniaturyzację, giętka płytka jest wybierana po to, aby zmieścić układ na mniejszej przestrzeni, chociaż … nie zawsze jest właśnie taka potrzeba. Za przykład można podać wykonywaną przez nas płytkę flex mającą prawie dwie stopy długości. Można sobie wyobrazić, że podczas procesu pokrywania miedzią takiej wielowarstwowej PCB, wszystkie jej składowe otrzymały by dodatkowe warstwy. Formowalibyśmy trójwymiarowy trapezoidalny kształt na całości płytki, niekorzystnie zmniejszając tym samym odległości pomiędzy elementami układu. 

Różnica 1 mil to duża różnica 

Stosują technikę wytwarzania ‘guzików’ na elastycznej PCB, po naniesieniu layoutu i wytrawieniu obwód jest gotowy. Proces dalszego pokrywania nie zmniejsza dalej żadnych odstępów, co pozwala uzyskać lepszą funkcjonalność. Przykładowo, na wielowarstwowej płytce drukowanej mamy ograniczenie szerokości ścieżki i odstępów do około 2,99 mil. W przypadku elastycznej PCB ograniczenie to wynosi 1.99 mil. Chociaż jest to tylko 1 mil różnicy, w zależności od projektu, może to naprawdę oznaczać ogromną różnicę. Cały układ może być mniejszy, co sprzyja miniaturyzacji i możliwości większego upakowania poszczególnych składowych.

Sztywne i giętkie płytki PCB często wykorzystują różne materiały i wymagają innego procesu produkcyjnego. Należy o tym pamiętać na etapie projektowania i zamawiania produkcji PCB. Jeśli sam nie masz jeszcze doświadczenia z giętkimi PCB, najprawdopodobniej będziesz potrzebować innego producenta, niż wytwórca oferujący tradycyjne wielowarstwowe PCB. Korzyść ze współpracy z NCAB Group, polega tym, iż firma oferuje szeroką gamę różnych technologii i dzięki wsparciu projektowemu od najwcześniejszych etapów, jest w stanie znaleźć odpowiednią fabrykę dla najbardziej wymagającego projektu. 

Artykuł opublikowano dzięki uprzejmości firmy NCAB