Rigid Flex PCB Stackup คืออะไร

ในโลกเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในปัจจุบัน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีความก้าวหน้าและกะทัดรัดมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อตอบสนองความต้องการของอุปกรณ์สมัยใหม่เหล่านี้ แผงวงจรพิมพ์ (PCB) จึงมีการพัฒนาและรวมเทคนิคการออกแบบใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีหนึ่งดังกล่าวคือการรวม PCB แบบยืดหยุ่นซึ่งมีข้อดีหลายประการในแง่ของความยืดหยุ่นและความน่าเชื่อถือคู่มือฉบับสมบูรณ์นี้จะสำรวจว่าการซ้อนแผงวงจรแบบแข็งเกร็งคืออะไร คุณประโยชน์ และโครงสร้างของแผงวงจรคืออะไร

ก่อนที่จะเจาะลึกรายละเอียด ก่อนอื่นเรามาดูรายละเอียดพื้นฐานของ PCB Stackup กันก่อน：

PCB stackup หมายถึงการจัดเรียงชั้นแผงวงจรต่างๆ ภายใน PCB เดียว มันเกี่ยวข้องกับการรวมวัสดุต่าง ๆ เพื่อสร้างบอร์ดหลายชั้นสำหรับเชื่อมต่อไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้ว เมื่อใช้ PCB แบบซ้อนกันแบบแข็ง จะใช้เฉพาะวัสดุแบบแข็งเท่านั้นสำหรับทั้งบอร์ด อย่างไรก็ตาม ด้วยการนำวัสดุที่มีความยืดหยุ่นมาใช้ ทำให้เกิดแนวคิดใหม่ นั่นคือการซ้อน PCB แบบแข็งและยืดหยุ่น

แล้วลามิเนตแบบแข็งยืดหยุ่นคืออะไรกันแน่?

สแตก PCB แบบแข็งคือแผงวงจรไฮบริดที่ผสมผสานวัสดุ PCB แบบแข็งและแบบยืดหยุ่นเข้าด้วยกัน ประกอบด้วยชั้นแข็งและยืดหยุ่นสลับกัน ช่วยให้บอร์ดโค้งงอหรืองอได้ตามต้องการ ในขณะที่ยังคงความสมบูรณ์ของโครงสร้างและฟังก์ชันทางไฟฟ้า การผสมผสานที่เป็นเอกลักษณ์นี้ทำให้การซ้อน PCB แบบแข็งยืดหยุ่นเหมาะสำหรับการใช้งานที่พื้นที่มีความสำคัญและจำเป็นต้องมีการโค้งงอแบบไดนามิก เช่น อุปกรณ์สวมใส่ อุปกรณ์การบินและอวกาศ และอุปกรณ์ทางการแพทย์

ตอนนี้ เรามาสำรวจประโยชน์ของการเลือกสแตก PCB แบบแข็งสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณกัน

ประการแรก ความยืดหยุ่นช่วยให้บอร์ดสามารถพอดีกับพื้นที่แคบและสอดคล้องกับรูปทรงที่ไม่ปกติ เพื่อเพิ่มพื้นที่ว่างให้สูงสุด ความยืดหยุ่นนี้ยังช่วยลดขนาดและน้ำหนักโดยรวมของอุปกรณ์โดยไม่จำเป็นต้องใช้ขั้วต่อและสายไฟเพิ่มเติม นอกจากนี้ การไม่มีขั้วต่อยังช่วยลดจุดที่อาจเกิดความล้มเหลวให้เหลือน้อยที่สุด เพิ่มความน่าเชื่อถือ นอกจากนี้ การลดการเดินสายจะปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณ และลดปัญหาการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)

การสร้างสแต็คอัพ PCB แบบแข็งและยืดหยุ่นนั้นเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบสำคัญหลายประการ:

โดยปกติจะประกอบด้วยชั้นแข็งหลายชั้นที่เชื่อมต่อกันด้วยชั้นที่ยืดหยุ่น จำนวนชั้นขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของการออกแบบวงจรและฟังก์ชันการทำงานที่ต้องการ โดยทั่วไปชั้นที่แข็งจะประกอบด้วยลามิเนต FR-4 มาตรฐานหรือลามิเนตที่มีอุณหภูมิสูง ในขณะที่ชั้นที่ยืดหยุ่นได้นั้นเป็นโพลีอิไมด์หรือวัสดุที่มีความยืดหยุ่นที่คล้ายกัน เพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าที่เหมาะสมระหว่างชั้นแข็งและยืดหยุ่น จึงมีการใช้กาวชนิดพิเศษที่เรียกว่ากาวนำไฟฟ้าแบบแอนไอโซทรอปิก (ACA) กาวนี้ให้การเชื่อมต่อทั้งทางไฟฟ้าและทางกล จึงมั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้

เพื่อให้เข้าใจถึงโครงสร้างของสแต็ก PCB แบบแข็งเกร็ง ต่อไปนี้คือรายละเอียดของโครงสร้างบอร์ด PCB แบบแข็ง 4 ชั้น:

ชั้นบนสุด:
หน้ากากประสานสีเขียวเป็นชั้นป้องกันที่ใช้บน PCB (แผงวงจรพิมพ์)
เลเยอร์ 1 (เลเยอร์สัญญาณ):
ชั้นทองแดงฐานมีร่องรอยทองแดงชุบ
ชั้นที่ 2 (ชั้นใน/ชั้นอิเล็กทริก):
FR4: นี่เป็นวัสดุฉนวนทั่วไปที่ใช้ใน PCB ซึ่งให้การสนับสนุนทางกลและการแยกทางไฟฟ้า
เลเยอร์ 3 (ชั้นเฟล็กซ์):
PP: ชั้นกาวโพลีโพรพีลีน (PP) สามารถป้องกันแผงวงจรได้
เลเยอร์ 4 (ชั้นเฟล็กซ์):
ชั้นปกคลุม PI: โพลีอิไมด์ (PI) เป็นวัสดุยืดหยุ่นและทนความร้อน ซึ่งใช้เป็นชั้นบนสุดป้องกันในส่วนโค้งงอของ PCB
ชั้นเคลือบ AD: ให้การปกป้องวัสดุที่อยู่ด้านล่างจากความเสียหายจากสภาพแวดล้อมภายนอก สารเคมี หรือรอยขีดข่วนทางกายภาพ
เลเยอร์ 5 (ชั้นเฟล็กซ์):
ชั้นทองแดงฐาน: ชั้นทองแดงอีกชั้นหนึ่ง โดยทั่วไปใช้สำหรับการติดตามสัญญาณหรือการกระจายพลังงาน
เลเยอร์ 6 (ชั้นเฟล็กซ์):
PI: Polyimide (PI) เป็นวัสดุยืดหยุ่นและทนความร้อน ซึ่งใช้เป็นชั้นฐานในส่วนโค้งของ PCB
เลเยอร์ 7 (ชั้นเฟล็กซ์):
ชั้นทองแดงฐาน: ทองแดงอีกชั้นหนึ่ง โดยทั่วไปใช้สำหรับการติดตามสัญญาณหรือการกระจายพลังงาน
เลเยอร์ 8 (ชั้นเฟล็กซ์):
PP: โพลีโพรพีลีน (PP) เป็นวัสดุยืดหยุ่นที่ใช้ในส่วนโค้งของ PCB
Cowerlayer AD: ให้การปกป้องวัสดุที่อยู่ด้านล่างจากความเสียหายจากสภาพแวดล้อมภายนอก สารเคมี หรือรอยขีดข่วนทางกายภาพ
ชั้นปกคลุม PI: โพลีอิไมด์ (PI) เป็นวัสดุยืดหยุ่นและทนความร้อน ซึ่งใช้เป็นชั้นบนสุดป้องกันในส่วนโค้งงอของ PCB
ชั้นที่ 9 (ชั้นใน):
FR4: รวม FR4 อีกชั้นไว้เพื่อรองรับกลไกเพิ่มเติมและการแยกทางไฟฟ้า
เลเยอร์ 10 (ชั้นล่างสุด):
ชั้นทองแดงฐานมีร่องรอยทองแดงชุบ
ชั้นล่าง:
หน้ากากประสานสีเขียว

โปรดทราบว่าเพื่อให้การประเมินและการพิจารณาการออกแบบเฉพาะเจาะจงแม่นยำมากขึ้น ขอแนะนำให้ปรึกษากับนักออกแบบหรือผู้ผลิต PCB ที่สามารถให้การวิเคราะห์และคำแนะนำโดยละเอียดตามความต้องการและข้อจำกัดเฉพาะของคุณ

โดยสรุป：

Rigid flex PCB stackup เป็นโซลูชันนวัตกรรมที่ผสมผสานข้อดีของวัสดุ PCB แบบแข็งและยืดหยุ่นเข้าด้วยกัน ความยืดหยุ่น ความกะทัดรัด และความน่าเชื่อถือทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานต่างๆ ที่ต้องการการปรับพื้นที่ให้เหมาะสมและการดัดงอแบบไดนามิก การทำความเข้าใจพื้นฐานของสแตกแบบแข็งและโครงสร้างสามารถช่วยให้คุณตัดสินใจได้อย่างชาญฉลาดเมื่อออกแบบและผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในขณะที่เทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง ความต้องการ PCB แบบแยกส่วนแบบแข็งจะเพิ่มขึ้นอย่างไม่ต้องสงสัย ซึ่งจะช่วยผลักดันการพัฒนาเพิ่มเติมในสาขานี้