FAST PROTOTYPING EN KLEINE SERIES FLEX EN FLEX-RIGID PCB s

FAST PROTOTYPING EN KLEINE SERIES FLEX EN FLEX-RIGID PCB’s

We . nemen u mee naar  Beknopte introductie V-PS  Product trend flex- en flex-rigid  Statisch of dynamisch  Design rules voor het flex gedeelte  Mechanische invloed van de lay-out  Toelichting op basismateriaal  De Technologie

V-PS: uw PCB specialist voor de professionele elektronica industrie

    

Gespecialiseerd in prototypes en kleine series printplaten Eigen productie in nederland Unieke korte levertijden Hoge industriële kwaliteit Uitgebreid advies, begeleiding en ondersteuning

V-PS KLANTENDAG

V-PS, uw PCB Expertcentrum  Kwaliteit betaalt zichzelf terug  Succesvolle ondernemingen werken samen met hun leverancier aan productontwikkeling  Vanaf het product idee tot aan de marktintroductie  V-PS is daar als PCB Expert Centrum de uitgelezen partner voor

Ontwikkeling • Flexen kunnen in zekere zin standaard zijn • Het is zinvol om samen met de producent gezamenlijk het ontwikkelingstraject te starten • Flex-rigid experts van V-PS denken graag mee over de beste oplossing voor uw elektronicaproduct

V-PS KLANTENDAG

Datawerkvoorbereiding     

Controle van aangeleverde klantdata (Design Rule Check) Vervaardigen van productie- en testdata Klantpaneel bouwen en optimaliseren Direct klantcontact bij technische vragen Volledige UCAM werkstations

V-PS KLANTENDAG

Opdrachten voor de professionele elektronica industrie  90% Standaard Technologie  10% Specials

Doelgroepen    

Engineeringbureaus / Ontwikkelaars Assemblage bedrijven Original Equipement Manufacturers Kennisinstituten (Universiteiten, Hogescholen, TNO, etc.)

V-PS KLANTENDAG

V-PS, uw PCB Expert Centrum  Snelservice fabrikant: prototypes of kleine series met zeer korte levertijden  Biedt technische ondersteuning  Is laagdrempelig, flexibel & probleemoplossend  Beschikt over een modern machinepark  Investeert in technologie en is innoverend  Partner voor vervolgseries met ieder volume

V-PS KLANTENDAG

Productietijden voor flex  Standaard levertijd is 20 werkdagen  Sneller leveren bijv. 3 werkdagen is mogelijk in overleg

Productietijden voor flex-rigids  Standaard levertijd is 20 werkdagen  Sneller leveren bijv. 5 werkdagen is mogelijk in overleg

Uitlevering van uw printplaten  Verzendingen met UPS  Regio koeriersdienst: rijdt 2 ritten per dag voor V-PS  Taxiservice optioneel bij spoedleveringen

Uw winst dankzij onze snelheid

Kiezen voor productie door V-PS betekent:  Uw product op tijd geleverd  Volgens uw specificaties  Voor de afgesproken prijs

V-PS KLANTENDAG

Kwaliteitscontrole         

Kwaliteitsmanagementsysteem volgens norm NEN-EN-ISO ISO 9001: 2008 100% binnenlagen inspectie: optisch / auto-optisch 100% elektrisch testen 100% eind inspectie voor alle typen PCB’s Kelvin 4-wire test mogelijk UL certificering Eigen laboratorium V-PS medewerkers IPC-A-600 getraind IPC trainers in huis

Onze leverbetrouwbaarheid is > 98%

Product trend

- Toenemende vraag naar de toepassing van flex en flex-rigid pcb’s

- Prototypes om concepten, functionaliteit en producten te testen - Vervangen van platte kabelverbindingen door een flexibele pcb - Betrouwbaarheid - Miniaturisatie compenseren met een flex oplossing - Gewichtbesparing

Flex-Rigid pcb’s

Dit zijn in feite schakelingen die bestaan uit een combinatie van flexibele en starre printplaten. In veel van de gevallen worden de componenten geplaatst op de starre delen en de flexibele delen zorgen voor de elektrische verbinding. Op deze manier creëer je een functionele en zeer betrouwbare verbinding.

Statisch of dynamisch

Voor de productie is het belangrijk te weten wat de mechanische functie van de flex-rigid wordt. Hierin maken wij onderscheid in statische en dynamische pcb’s. Statische flex-rigid pcb’s: Worden gebogen tijdens de assemblage om in de behuizing te passen. (en worden niet meer gebogen na assemblage) Formule minimale buigradius = 10 x dikte flex Dynamische flex-rigid pcb’s: Pcb’s die door hun functie een dynamische beweging maken en daarom ook andere mechanische eigenschappen moeten bezitten. Formule minimale buigradius = 60 x dikte flex

Design rules voor het flex deel Om stress in het buigende deel te beperken kun je het volgende doen:  Zorg ervoor dat de sporen liniair lopen aan de buigrichting van de flex  Geen spoorverbreding of versmalling op de flex

 Probeer met de sporen geen hoeken te maken op de flex  Geen PTH gaten in de flex  Geen massavlakken gebruiken, maar liever een cross-hatched patroon  Zorg voor een evenredige spreiding van het koper op de boven en onderzijde van de flex.

Mechanische invloed van de lay-out Invloed van koper verdeling; i-beaming of staggering

I-BEAMING Voorbeeld van onjuiste koperverdeling

STAGGERING Voorbeeld van juiste koperverdeling

Combinatie van verschillende materialen in 1 pcb  Flex-rigid’s zijn vrijwel altijd hybride multilayers door het gebruiken van verschillende materialen binnen 1 pcb. (FR4-epoxy en polyimide)  Omdat de 2 materialen verschillende uitzettingscoefficienten hebben, kan dit zorgen voor meer stress binnen de pcb. Het is daarom belangrijk om de 2 materialen op elkaar af te stemmen.

 Het meest kritische onderdeel van flex-rigid’s zijn de verticale verbindingen. (plated gaten)  Wanneer het rigid of flex materiaal een te hoge Z-as expansie heeft, kan dit bij bijv. thermische belasting zorgen voor te veel stress op de gatwanden en resulteren in een crack in de plating van de via.

Combinatie van verschillende materialen in 1 pcb

“Crack” in de plating van de via.

Flex materialen Flexibele pcb’s worden geproduceerd op basis van een polyimide folie zonder glasvezels. Polyimide flex materialen zijn grofweg in te delen in 2 catagorien •Flex materialen met adhesive (adhesive) •Flex materialen zonder adhesive (adhesiveless) •Flex materialen zonder adhesive; zijn beter dan de materialen met adhesive •Flex materialen zonder adhesive; zijn duurder dan de materialen met adhesive •Flex materialen zonder adhesive; zijn beter geschikt voor flex-rigid toepassingen dan de materialen met adhesive. • Omdat er bij het boren in het adhesiveless materiaal alleen maar polyimide en koper wordt geraakt, is dit materiaal makkelijker te doormetaliseren dan materiaal met adhesive. • Omdat er bij adhesiveless flex-materiaal minder verschillende materialen in de gatwand zitten, zal de via betrouwbaarder zijn dan van een flex materiaal met adhesive. • Tevens levert dit minder spanning op binnen de flex-rigid wanneer er sprake is van thermische belasting.

Flex basismaterialen - Polyimide met lijm (adhesive)

-Polyimide zonder lijm (adhesiveless)

De coverlayer

Het koper op de flexibele lagen wordt meestal voorzien van coverlayer, om de sporen te beschermen. Coverlayer is eigenlijk het anti-soldeermasker van de flex printen. De coverlayer bestaat uit 2 verschillende delen:  Kapton (isolator)  Adhesive (lijm) De diktes van de kapton en van de lijm zijn variabel:  De dikte van de kapton is standaard 25µ, dit kan oplopen in stappen van 25µ tot max 125µ.  De dikte van de kapton word soms groter gekozen om een dikkere flex te krijgen of om een hogere doorslagspanning te halen  De dikte van de lijm is standaard 25µ, dit kan oplopen in stappen van 25µ tot max 75µ  De dikte van de lijm wordt grotendeels bepaald door de dikte van het koper op de flexlagen.

Technologie Er bestaan 2 manieren om coverlayer aan te brengen: - Volledig - Partieel (bikini methode) Volledig: -Hierbij wordt het vel coverlayer volledig op het flex materiaal verperst, en ligt dus ook in de rigid-delen. Bikini methode: -Hierbij wordt de coverlayer partieel op alleen de flex-delen verperst. (de coverlayer ligt +/- 1.5mm in de rigid-delen voor klemming) -Dit betekent echter wel dat de coverlayers uitgelasered/uitgefreesd moeten worden voordat ze gebruikt kunnen worden. -Ook betekent dit dat de coverlayers met de hand/oog gepositioneerd moeten worden -Op de volgende 2 slides is het verschil te zien tussen het gebruik van adhesiveless flexmateriaal of niet en het gebruikt van de bikini methode of niet.

Technologie V-PS produceert standaard met DuPont Pyralux AP (Adhesiveless-polyimide). Dit materiaal is bestand tegen hoge temperaturen (Tg=230ºC) en is zonder lijmlagen. De opbouw van flex-rigids volgens de zogenaamde: 'bikini-methode'. Hierbij bedekt de coverlayer alleen de flexibele gedeelten en loopt niet helemaal door in de rigid gedeelten. De gatwanden in het rigid gedeelten zijn daarom ”adhesive-less”. De coverlayer ligt niet over de gaten en loopt niet meer dan 1,5 mm in het rigiddeel. Het rigidmateriaal waarmee wij flex-rigids produceren is IS420, net als het flexmateriaal een 'high Tg' materiaal met een Tg waarde van 170ºC en een lage z-as expansie. Door deze eigenschappen wordt de stress op de gatwanden van de rigid delen tot een minimum beperkt.

Het ontwerp Indien je bij het ontwerp geen rekening houdt met eventuele design rules van de fabrikant dan kan dit leiden tot last minutes wijzigingen om alsnog aan deze specifieke productie eisen te kunnen voldoen. Speel daarom op safe  Overweeg om de minimale annular ring op alle plated through-holes op alle flexibele lagen zo groot mogelijk te houden.  Zorg tevens voor teardrop aansluitingen op de flex lagen.

< annular ring Teardrop>

Productie • Het aantal productiestappen van een flex-rigid pcb kunnen er +/- 2 tot 3 keer zo veel als bij een normale rigid-pcb. Dit heeft invloed op de kosten en doorlooptijd. • Omdat bepaalde delen niet mogen hechten in de pcb, moeten alle prepreg lagen bewerkt worden voordat ze verperst kunnen worden. • Flex materiaal is zeer hydroscopisch en daarom moet tijdens het productieproces het productiepaneel meerdere malen gedroogd worden. (Tevens voor assemblage)

TITEL VAN DE PRESENTATIE

Eventuele verdere vragen beantwoorden wij graag op onze stand.

Bedankt voor uw aandacht.