在客户拿到刚挠性电路板的最初报价后,我最常听到的一个问题是“为什么刚挠性电路板这么贵?”我将通过本文与你分享刚挠性电路板与标准的刚性电路板及有增强板的挠性电路板的成本对比。
普通刚挠性PWB的成本是相同设计的刚性电路板成本的7倍,是等效的有增强板的挠性电路板成本的2至3倍。预估小批量刚挠性电路板成本的好方法是每层每平方英寸约为35至40美分。所以,如果你有一块4英寸x 6英寸的8层板,你的成本可能是:
8层x 4英寸x 6 英寸x 0.4美分= 76.80美元/每块
这只适用于小批量的生产。但对于快速估算刚挠性电路板部件可能的成本非常有帮助。
刚挠性PWB成本有点高,主要是因为:与标准刚性板甚至是挠性板相比,用于生产它的原材料成本较高。第一大成本动因是不流动的半固化片。刚挠性PWB制造商不得不使用不流动半固化片、有时是低流动半固化片,这样树脂才不会流到板子的挠性区域。不流动半固化片设计可具有足够的流动性填充到刚性区域的电路,但又不会流到板子的挠性区域。
不流动半固化片或低流动半固化片,每平方英尺为1.5美元到3美元。通常的刚性板高流动半固化片,每平方英尺为0.25美分,所以仅半固化片这一个因素,在价格上就有如此大的区别。
还有几项其他因素也导致了刚挠性PWB的高成本。不流动半固化片只有1080 和106玻璃布型号,它们的成品厚度分别是0.0025英寸和0.002英寸,所以都比较薄。刚挠性制造商没有制造你的电路板要用到的2113、2116、7628玻璃型号。
所以在生产刚挠性电路板时,使用两层半固化片是明智的选择。不流动半固化片会阻止流动,所以为了确保充足的填充,在两层电路之间要使用两层不流动半固化片。而且像所有制造部件一样,整张半固化片会有变化,如树脂含量会有所不同。如果某个区域的树脂含量比较低,填充就可能不充分,造成树脂短缺和最终短路。有时我们确实会用一张半固化片做电路板(有0.5盎司的铜或更少),但总会有流动不充分的风险,将造成空气截留,最终导致短路。
图1:8层刚挠性电路
1块简单的8层刚挠性电路有10张不流动半固化片。8张用于粘接,2张用于实现针对高可靠性封装的削减覆盖层设计的覆盖层匹配。
现在,要用10张半固化片,每张3英尺,每平方英尺2美元,共计60美元。类似的标准半固化片只需7.5美元。成本马上就增加了很多,既使是基本的少层数的设计。对于多层数的设计,成本影响就更大了。
如果设计主要是采用0.5盎司和1盎司的铜重,我们通常会采用成本较低的1080型号玻璃。如果设计采用的是2盎司和3盎司的铜重,我们则会采用106型号玻璃,因为它们的流动特性稍好一些,但它们的成本比1080型号的半固化片高50%。采用多层106填充较厚的铜重会使在制板的价格立即飙升。
生产刚挠性电路板的另外一个小成本动因是挠性铜箔层压板。几乎完全是采用无粘合的挠性材料,它是由IPC (IPC 2223 5.2.2.2)为高可靠刚挠性电路板推荐的。无粘合的挠性材料每平方英尺的价格为6美元至10美元。而类似的刚性电路板层压板每平方英尺的价格约为2美元,所以可以看出,使用挠性无粘合的层压板,成本会翻3到5倍。
但是,如果你的设计有阻抗控制要求(我们的多数多层板产品现在都是阻抗可控的),我们通常会采用更厚的挠性电子以满足最常见的值。那些更厚的挠性材料价格曲线是指数曲线——厚度每增加1mil,价格就会翻2倍。对于刚性电路板,0.014英寸的核心层压板几乎与0.003英寸的层压板相同;但对于挠性层压板,介电质基材的厚度决定了价格。阻抗可控刚挠性板通常含有更厚的介电质,因而价格也就更高。
刚挠性板制造商正在开始用相对贵的材料生产刚挠性板,他们面对的额外挑战是:使材料具有变化范围更大的X轴和Y轴CTE值,以实现你的设计要求,这样所有焊盘都会处于它们应该在的位置。与0.004英寸的玻璃增强芯材料相比, 002英寸Kapton 挠性介质移动显著不同,一致性差一点。增加覆盖层、多次层压周期以生成内部挠性层,会使材料移动,更难准确地预测。对于首次设计尤其如此。
以上这些就是刚挠性PWB成本上升的主要驱动因素。还有其他一些因素,但对成本的影响相对以上因素会小一些。
下一篇文章,我将会分享刚挠性包装何时和何处最有意义,可以比传统的刚性和挠性包装更经济。在未来的《Flex007》杂志中,我们将讨论如何控制和减少刚挠性电路板设计成本,以及尽可能降低刚挠性电路板成本的窍门和方法。
Bob Burns是Printed Circuits LLC的国内市场营销经理。
英文版原文刊登于《Flex007》创刊号,点击获取更多内容