Почему гибко-жёсткие так дороги?

Почему гибко-жёсткие так дороги?

(перевод статьи из журнала «The PCB Magazine», май 2018, автор статьи — Bob Burns, управляющий по маркетингу и национальным продажам компании «Printed Circuits»)

Один вопрос, который слышится довольно часто, особенно после первоначального: — «Почему гибко-жёсткие так дороги?». В этой статье вместе с Вами найдём стоимостные движители для гибко-жёстких относительно стандартных жёстких и гибких печатных плат с рёбрами жёсткости.

Обычная, гибко-жёсткая печатная плата будет стоить примерно в семь раз дороже, чем с такой же схемой на жёстком основании, и в два-три раза — относительно гибкой платы с рёбрами жёсткости. Хороший способ определить стоимость гибко-жёсткой платы в небольшом производстве — 35−40 центов за квадратный дюйм, за слой. Поэтому, если у Вас 8-слойная плата размером 4×6 дюймов, ваша стоимость будет складываться, как показано ниже:

8 слоёв х 4×6 дюймов х 0.4 дол. США = 76.80 дол. США каждая

Это применимо только для небольшого производства. Это полезная прикидка для быстрой, грубой оценки собственных затрат на гибко-жёсткие платы.

Стоимость гибко-жёстких плат немного больше, во-первых, из-за высокой стоимости исходных материалов для их изготовления относительно обычных жёстких плат или даже — гибких плат. Номер один в стоимостном движителе — не текучий препрег. Изготовители гибко-жёстких плат должны использовать не текучий препрег или иногда — мало текучий так, чтобы смола не затекала в изгибаемую область платы. Не текучие препреги разработаны с достаточной текучестью для заполнения схем в жёстких областях, но недостаточной для вытекания на гибкие поверхности плат.

Не текучие и мало текучие препреги находятся в ценовом диапазоне от 1.50 до 3 долларов США за квадратный фут. Стандартная жёсткая плата с высоко текучим препрегом стоит около 0.25 долларов за квадратный фут, поэтому, есть большой разброс в цене только по препрегу.

Пара других вещей также вкладываются в стоимость. Не текучий препрег доступен только в ассортименте стеклоткани сорта 1080 и 106, обычно толщиной 0.0025 и 0.002 дюйма, соответственно, они — тонкие. У изготовителей гибко-жёстких плат нет стеклоткани сорта 2113, 2116 и 7628 для производства плат.

Разумно использовать по два препрега между слоями в конструктиве. Не текучая смола сопротивляется растеканию, тем самым гарантируя адекватное заполнение, мы прокладываем по два листа препрега между каждыми слоями. Препрег, также, как и все произведённые материалы, имеет разброс по листу, включая содержание смолы. Если есть область (-и) с низким содержанием смолы, то можно не заполнить адекватно, приведя к недостатку смолы и замыканиям, к сожалению. Случается, что приходится создавать платы с одним листом препрега (с медной фольгой 18.5 мкм или менее), имея риск неполной растекаемости, которая способствует проникновению воздуха и, к сожалению, коротким замыканиям.

Простая, прямая, 8-слойная гибко-жёсткая плата будет иметь 10 листов не текучего препрега. Где 8 листов используются для скрепления, а два — имитируют покровные слои для создания прочного конструктива (рисунок 1).

Рис. 1 8-слойная гибко-жёсткая печатная плата.

Сейчас 10 листов препрега площадью три квадратных фута каждый и по 2 доллара за квадратный фут стоят 60 долларов. Эквивалент в стандартном препреге должен быть 7.5 долларов. Эти расценки могут подрасти очень быстро, даже для базовых конструктивов с небольшим числом слоёв. Для конструктивов с большим количеством слоёв влияние стоимости может быть больше.

При заказе у нас конструктива с медной фольгой 18.5 мкм и/или 35 мкм, мы обычно используем препрег 1080, который менее дорогой. Если конструктив имеет 70 мкм или 105 мкм медную фольгу, то будет использоваться препрег 106, из-за его слегка большей текучести, но по стоимости он на 50% дороже, чем препрег 1080. Использование многих листов 106 препрега для заполнения рисунка на толстой медной фольге может привести к быстрому росту стоимости заготовки.

Менее затратный движитель стоимости гибко-жёсткого конструктива гибкий фольгированный материал. У нас используются безадгезивные материалы, рекомендованные IPC (стандарт IPC-2223 раздел 5.2.2.2) для очень надёжных гибко-жёстких конструктивов, почти эксклюзивно. Безадгезивные гибкие материалы стоят в диапазоне от 6 до 10 долларов за квадратный фут. Эквивалентные жёсткие материалы приближаются к 2 долларам за квадратный фут так, что наблюдается 3−5 кратное увеличение стоимости при использовании гибких безадгезивных материалов.

Однако, если в конструктиве необходим контролируемый импеданс (большинство наших многослоек сейчас с контролируемым импедансом), то мы обычно используем толстые гибкие диэлектрики для достижения наиболее употребляемых значений. Эти толстые гибкие материалы имеют экспоненциальную кривую стоимости — цена удваивается с каждым дополнительным милом (25.4 мкм) толщины. В жёстких платах сердцевина толщиной 0.014 дюйма прямо эквивалентна цене материала толщиной 0.003 дюйма, но это не тот случай в гибких материалах, где толщина базовых диэлектриков определяет цену. Гибко-жёсткие платы с контролируемым импедансом обычно связаны с толстыми диэлектриками с повышенной ценой.

Производители гибко-жёстких плат начинают с относительно дорогих материалов. Они сталкиваются с дополнительным вызовом материалов по широкому разбросу КТР по осям Х и Y при построении конструктива так, чтобы все площадки были там, где предполагается им быть. Гибкий диэлектрик Kapton толщиной 0.002 дюйма смещается очень по-разному и менее однозначно, чем армированный стеклотканью материал сердцевины толщиной 0.004 дюйма. Добавление покровного слоя, множество циклов прессования слоёв делает смещение материала даже менее предсказуемым для определения точности. Это особенно справедливо при первом конструктиве.

Это несколько из основных слагаемых стоимости в гибко-жёстких печатных платах. Имеются также и другие, но они склонны меньше влиять, чем приведённые выше.

В следующей статье, будет показано, когда и где гибко-жёсткие конструктивы становятся наиболее чувствительны и могут стать более экономичными, чем обычные жёсткие и гибкие конструктивы. Далее, в последующих выпусках журнала «Flex007», появится обсуждение того, что можно сделать для управления и снижения стоимости разработки конструктива, в дополнение к советам и технологиям для удержания стоимости гибко-жёстких плат на максимально низком, возможном уровне.

******************************

Компания «БалтМедиа Партнёр» помогает производителям электроники по внедрению и освоению на российском рынке эффективной техники и технологи ведущих разработчиков, поставляя, помогая и консультируя по составам обработки: обезжиривание, декапирование, травление, активирование, химическая металлизация и электролитическое меднение, финишные покрытия, подготовка и нанесение защитные покрытий.

По возможному сотрудничеству следует использовать следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллинское ш., д. 206

Электронная почта: office@bmptek.ru

Тел. +7 (921) 895−14−22

Управляющий проекта — Алексей Леонов