Гибко-жёсткая двусторонняя печатная плата (Rigid-Flex Double-sided Printed Board) — это композитная конструкция, в которой двусторонние проводящие слои на гибком диэлектрике (flexible Dielectric) неразрывно интегрированы с двусторонними слоями на жёстком диэлектрике (rigid Dielectric) в единое изделие. Такая плата совмещает преимущества двустороннего монтажа компонентов на жёстких участках с функцией динамического или статического изгиба в гибких зонах (flex zone).
Конструкция и материалы
Конструкция формируется из чередующихся элементов.
-
Жёсткие участки (rigid areas). Создаются на основе двусторонних сердечников (double-sided core) из стеклотекстолита FR-4. Служат для поверхностного (SMD) или сквозного (THT) монтажа компонентов и обеспечивают механическую жёсткость узла.
-
Гибкие участки (flex areas). Формируются из двустороннего гибкого материала — полиимидной плёнки (polyimide film, например, Kapton) с медной фольгой с двух сторон. Обеспечивают межсоединение жёстких секций и возможность изгиба.
-
Связующие слои (bonding layers). Для соединения жёстких и гибких участков в единый пакет при ламинировании используются препреги (prepreg) или слои адгезива (adhesive).
Межслойные электрические соединения между всеми проводящими слоями (включая переходы с гибкого на жёсткий материал) обеспечиваются металлизированными сквозными отверстиями (plated through holes, PTH).
Технология изготовления
Производственный процесс сложнее, чем изготовление отдельно жёсткой или гибкой платы, и включает этапы:
-
Изготовление заготовок жёстких двусторонних сердечников и гибких двусторонних плёнок с выполненными на них проводящими рисунками и переходными отверстиями.
-
Точное совмещение этих заготовок в заданном порядке со связующими слоями в общий «пакет» (book).
-
Многоэтапное вакуумно-гидравлическое прессование (или ламинирование — lamination) всего пакета под высоким давлением и температурой для склеивания разнородных слоёв.
-
Сверление сквозных отверстий через всю полученную структуру и их химическая металлизация.
-
Формирование внешних проводящих слоёв, нанесение паяльной маски (solder mask) на жёсткие участки и покровных слоёв (coverlay) на гибкие.
-
Фрезеровка окончательного контура, включая вырезку гибких зон.
Стандартизация и применение
Конструкция и качество таких плат регламентированы стандартом IPC-6013 «Qualification and Performance Specification for Flexible/Rigid-Flex Printed Boards», а проектирование — стандартом IPC-2223 «Sectional Design Standard for Flexible Printed Boards». В российской терминологии применяются понятия, установленные ГОСТ Р МЭК 60194-2-2019. Подобные платы находят применение в областях, где требуются высокая плотность монтажа, надёжность и трёхмерная компоновка. Это авионика, медицинские имплантируемые устройства, профессиональная фото- и видеотехника, складные потребительские гаджеты. Для заказчика использование гибко-жёсткой технологии позволяет исключить ненадёжные межблочные разъёмы и кабельные соединения, повысив компактность и стойкость изделия к вибрациям.
Источники: Требования к конструкции и качеству установлены в IPC-6013. Правила проектирования определены в IPC-2223. Терминология приведена в ГОСТ Р МЭК 60194-2-2019 и ГОСТ Р 53386-2009. Требования к материалам регламентированы стандартами IPC-4101 (жёсткие материалы) и IPC-4202/4203 (гибкие материалы и адгезивы).