Materiali base per i circuiti stampati flessibili

Tara Dunn
|  March 4, 2019

Materiale per circuiti stampati flessibili

 

Domanda: avendo poca esperienza nella progettazione con materiale flessibile, cosa è importante capire riguardo materiali base per i circuiti stampati?

Per chi non ha molta esperienza i materiali flessibili possono incutere timore. Esattamente come la controparte dei materiali rigidi, ci sono così tante opzioni tra cui scegliere che si può rimanere interdetti. Tuttavia, proprio come avviene con i materiali rigidi, una volta imparate “le basi” la maggior parte dei progetti presentano parametri comuni. Una volta compresi i casi base le circostanze speciali possono essere gestite più facilmente.  

In questo post tratterò solo le costruzioni flessibili per aiutare a restringere il campo e parlerò del materiale rigido-flessibile in un post futuro. Esistono molti materiali flessibili, iniziamo ad esaminare quello più comune: costruzioni in laminato con rame e poliammide.

Ci sono due costruzioni primarie per materiali base flessibili, con adesivo e senza adesivo. Entrambe sono tipicamente fornite con uno strato di laminato in rame ricotto e uno strato in poliammide. I materiali per circuiti stampati basati su adesivo possono avere come specifiche sia adesivo acrilico standard sia o adesivo acrilico ritardante di fiamma, secondo i requisiti dell’applicazione finale.

In primo luogo qual è la differenza fra laminati in rame ricotti e rame elettrozincato?

I materiali rigidi sono tipicamente prodotti con rame elettrozincato (ED). Il rame ED è composto da deposizione elettrolitica in un tamburo levigato che ruota lentamente da una soluzione di solfato di rame. Quando viene applicato un campo elettrico il rame è depositato sul tamburo e ruota a ritmo molto lento; più lento è il ritmo, più spesso è il rame. Il lato verso il tamburo garantisce la finitura più liscia.                                 

I laminati flessibili sono tipicamente costruiti con rame laminato ricotto. I film in rame laminato ricotto (RA) sono creati facendo passare un lingotto di rame solido attraverso un laminatoio e poi applicando un’alta temperatura per ricuocere il rame. Il film di rame laminato ricotto (RA) ha una duttilità ed elongazione più elevata che è la ragione per cui è migliore per applicazioni flessibili.

Quando occorre scegliere materiali a base non adesiva anziché materiali a base adesiva?

I materiali a base adesiva sono “la bestia da soma” dei materiali per circuito stampato flessibile, specialmente per applicazioni flessibili pure. Sono stati usati per decenni e sono utilizzati comunemente in progetti fronte-retro e ad un lato solo. Questi materiali hanno solitamente un costo inferiore rispetto ai materiali senza adesivo. Non sembra strano? C’è più materiale per circuiti stampati coinvolto, ma sono meno costosi?

Un laminato a base adesiva è costruito con uno strato di rame, uno strato di adesivo da 1 mil, uno strato in poliammide, un altro strato di adesivo ed un secondo strato di rame. 

Il materiale non adesivo, come potete immaginare, elimina gli strati adesivi e riduce tipicamente il laminato fronte retro di 2 mil.

I materiali non adesivi sono adatti più comunemente quando il progetto è di tipo rigido-flessibile o è presente un numero di strati flessibili più alto. In entrambi i casi il materiale non adesivo è consigliato per ragioni di qualità e di affidabilità. Il tasso di espansione dell’asse z dell’adesivo acrilico è una preoccupazione per l’integrità del through hole placcato. Se il numero di strati è elevato, nelle applicazioni flessibili pure, c’è anche preoccupazione per lo spessore del materiale. L’eliminazione di 1 mil di spessore dell’adesivo per strato di rame può diminuire significativamente lo spessore generale ed aumentare la flessibilità nel prodotto finale.                

Quali materiali di costruzione per circuiti stampati flessibili sono disponibili?

Ci sono tantissimi materiali di costruzione a disposizione. Il rame è tipicamente disponibile da 7 a 56 grammi. Ciò non significa che non è possibile avere rame più spesso di 56 grammi, ma significa semplicemente che il produttore avrà necessità di creare quel laminato con rame grezzo, adesivo e poliammide, anziché acquistare un laminato pre-composto. Gli spessori del poliammide variano da mezzo mil a 5 mil. È possibile acquistare letteralmente praticamente ogni qualsiasi combinazione di questi materiali e spessori in funzione del requisito di utilizzo finale specifico.

Quali materiali da costruzione sono più comuni e maggiormente disponibili?

Solo perché è possibile utilizzare qualsiasi combinazione di spessore di materiale per circuito stampato flessibile non vuol dire necessariamente che questo sia l’approccio migliore. Se state cercando costruzioni comuni per ridurre sia il costo che il tempo di consegna relativo ad un ordine speciale cercate di mantenervi su costruzioni con 1 adesivo di 1 mil (per materiali a base adesiva), ed una combinazione di 7 grammi o 28 grammi di rame e 1 0 2 mil di poliammide. Queste costruzioni sono tipicamente quelle più comuni, il che spesso si traduce in costi e tempi di consegna più bassi per procurarsi la fornitura del materiale e aiuta a mantenere i costi bassi all’aumentare dei componenti flessibili multistrato.                                                                          

Cosa è più importante dei comuni materiali da costruzione per mantenere i costi bassi?

Ora che ho spiegato quali sono i materiali più comuni e quali dovrebbero essere i materiali più utilizzabili ed a basso costo, c’è un’altra parte da trattare. Ovvero quale materiale stocca il tuo produttore di fiducia? Ogni produttore ha una parte di materiale che normalmente stocca e che ha un impatto significativo sui costi di materiale e tempo di consegna. Vediamo come. Il materiale a base adesiva è meno costoso di quello adesivo. Tuttavia, se i vostri fabbricanti producono una percentuale alta di semi flessibili o di flessibili a tanti strati, acquisteranno di conseguenza più materiale non adesivo, il che riduce i costi, e avranno più materiale non adesivo in “magazzino”, il che riduce il tempo di consegna. Il mio consiglio? Cooperate con il produttore nel processo di design. Molti costruttori sono contenti di fornire un multistrato, specialmente se chiedete loro i materiali più comuni che non richiedono un ordine speciale ed un tempo di consegna esteso.

Domande?

I post futuri del blog analizzeranno i materiali rigidi-flessibile e forniranno consigli per garantire che il materiale scelto, insieme al design, soddisfi le linee guida del design con materiale flessibile. Mi piacerebbe ascoltare delle domande specifiche. Lasciate un commento e non mancheranno le risposte.

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Tara è un’esperta riconosciuta del settore con oltre 20 anni di esperienza. Ha lavorato con ingegneri di PCB, progettisti, produttori, organizzazioni di sourcing e utenti di circuiti stampati. Le sue competenze sono in PCB flessibili, rigido-flessibili, tecnologia additiva e progetti rapidi. È una delle principali fonti del settore per aggiornamenti rapidi su un'ampia varietà di argomenti tramite il suo sito di riferimento tecnico PCBadvisor.com. Contribuisce regolarmente agli eventi del settore in qualità di relatore, scrive una rubrica sulla rivista PCB007.com ed è una delle fondatrici e organizzatrici di Geek-a-palooza.com. La sua azienda, la Omni PCB, è nota per la rapida risposta in giornata e per la capacità di gestire progetti molto impegnativi in termini di lead time, tecnologia e volume.

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