Hai visto la citazione. Un prototipo a due-strati per un dispositivo indossabile costa tre volte il costo unitario di una scheda rigida equivalente. Prima di respingere il produttore, è utile capire da dove proviene il sovrapprezzo. La risposta breve è che il costo dei PCB flessibili riflette la selezione dei materiali, la complessità del processo e l’impatto sulla resa derivante dal lavorare con dielettrici sottili e dimensionalmente instabili.
Presso CSNT-EMS a Dongguan, guidiamo regolarmente i team di ingegneri attraverso la ripartizione dei costi per gli assiemi di circuiti sottili-. La conversazione di solito inizia con il materiale di base.
Il premio del materiale di base: le dinamiche dei prezzi FCCL
Il laminato flessibile rivestito in rame (FCCL) costa più dell’FR4 rigido per due motivi. Innanzitutto, i sistemi di resina poliimmidica (PI) sono intrinsecamente più costosi delle miscele epossidiche utilizzate nei pannelli rigidi standard. In secondo luogo, i fornitori FCCL mantengono volumi inferiori, il che mantiene i prezzi unitari più elevati.
Una specifica tipica come l'FCCL basato su Panasonic R-F777 PI-con uno spessore di 50-micrometri per la costruzione di PCB flessibili supera notevolmente il peso equivalente-FR4. Quando il tuo progetto richiede R-F775 con rame a profilo molto basso (VLP) per larghezze di traccia di 0,1 mm, il gradino del prezzo è ancora più ripido perché il rame VLP richiede un controllo dell'elettrodeposizione più preciso.
Se il tuo gruppo trasporterà segnali ad alta-frequenza, potresti specificare DuPont Pyralux AK, che offre DK 3.4 e Df 0.004 per l'impedenza controllata. Questa prestazione ha un valore aggiunto: Pyralux AK costa in genere dal 40 al 60% in più rispetto al PI FCCL standard.
Il materiale PCB flessibile a base di PET- si colloca nella fascia bassa dello spettro di costi, ma funziona solo per schede che non subiscono mai temperature di riflusso. Un assemblaggio basato su PET- potrebbe costare dal 20 al 30% in più rispetto alle schede rigide equivalenti, il che lo rende interessante per le applicazioni LED su un lato-.
Tabella comparativa dei costi dei materiali FCCL per tipo di substrato
Fattori di costo del processo nella produzione-di circuiti sottili
Tre fasi del processo rappresentano le maggiori differenze di costo tra la produzione di PCB flessibili e rigidi.
Per la produzione flessibile di PCB, la laminazione coverlay richiede calore e pressione su tutta l'area della scheda. Il rivestimento Taiflex FHK0515 privo di alogeni- richiede una temperatura compresa tra 170 e 180 gradi Celsius e una pressione controllata per incollarsi senza vuoti. Questo passaggio aggiunge dal 15 al 25% al costo del pannello rispetto a un pannello rigido senza incollaggio aggiuntivo.
Le costruzioni FPC sottili richiedono una gestione più rigorosa lungo tutta la linea di produzione. I fogli di materiale dielettrico si raggrinziscono facilmente e possono allungarsi se tirati ad angoli errati. I produttori devono far funzionare le tavole a velocità inferiori e spesso utilizzano dispositivi specializzati per mantenere la stabilità dimensionale durante l'incisione e la placcatura.
La verifica della qualità per gli assiemi FPC include test di flessione dinamica secondo il metodo IPC-TM-650 2.4.9.1. Potrebbe essere necessario che un assieme di Classe 3 per un dispositivo medico sopravviva a 100.000 cicli di flessione con un raggio di curvatura compreso tra 0,3 e 0,8 mm. L'esecuzione di tale test aumenta tempi e costi di ispezione.
Diagramma di flusso del processo che mostra le fasi di laminazione del rivestimento e di test di flessione
Gerarchia dei costi della finitura superficiale
L'ENIG su costruzioni PCB sottili e flessibili in genere costa di più che su schede rigide perché il substrato più sottile richiede un controllo del processo più rigoroso per evitare deformazioni durante il bagno di placcatura. Lo spessore del nichel va da 3 a 6 micrometri e l'oro da 0,05 a 0,125 micrometri. Il processo aggiunge dall’8 al 12% al costo del vitto.
L'OSP è la finitura più economica ma funziona solo quando la tavola viene sottoposta a un'unica rifusione o assemblaggio manuale. Se la roadmap del prodotto include più fasi di assemblaggio, l'OSP potrebbe non sopravvivere all'esposizione termica.
Per le schede PCB flessibili con contatti dorati, la placcatura in oro duro determina i costi di finitura più elevati a causa del tempo di placcatura aggiuntivo necessario per il deposito più spesso. Questa finitura è riservata alle schede con connettori ZIF o altri requisiti di accoppiamento-e-disaccoppiamento.
Cosa puoi controllare: scelte di progettazione che riducono i costi
Alcune decisioni di progettazione impediscono che i costi-dei circuiti sottili aumentino vertiginosamente. Per qualsiasi progetto PCB flessibile, specifica la traccia più ampia e la spaziatura che la tua applicazione può tollerare. Ogni riduzione di 25-micrometri della geometria minima restringe le finestre di processo e aumenta il tasso di scarto. Per progetti PCB flessibili, utilizzare PI solo dove la scheda si fletterà effettivamente. Le sezioni rigide a volte possono utilizzare PET meno costoso o anche FR4 standard in un design ibrido rigido-flessibile.
Per i volumi dei prototipi, l'utilizzo dei pannelli è più importante della scelta dei materiali. Un pannello da 10 x 10 centimetri che si adatta a 4 su un pannello da 500 x 500 millimetri costa meno per pezzo rispetto allo stesso pannello da 1 su un pannello da 250 x 250 millimetri.
Abbiamo aiutato i team di ingegneri a ridurre i costi dei prototipi PCB flessibili del 25-35% attraverso la sola ottimizzazione della progettazione. Per i progetti PCB flessibili, la chiave è coinvolgere il produttore nelle prime fasi della fase di layout, non dopo che i Gerber sono stati congelati.
