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TTM谈挠性和刚挠结合PCB所面临的挑战

二月 14, 2019 | I-Connect007
TTM谈挠性和刚挠结合PCB所面临的挑战

最近,世界上规模最大的裸板制造商之一,TTM Technologies公司的挠性产品和刚挠结合产品需求量迎来了一个小高峰。在本次采访中,TTM公司移动业务单元技术方案部副总裁Clay Zha和企业营销部副总裁Winnie Ng探讨了制造FPC与制造传统PCB有哪些不同之处,以及解读客户对刚挠结合HDI电路板的需求正在不断增长的情况。

Barry MattiesClay,能为我们简要介绍一下TTM公司吗?

 

Clay Zha:TTM公司是世界三大PCB制造商之一。如果只考虑裸板PCB制造领域,我们可能是世界第一。现在我们在全球有29家生产工厂。我们不仅可以供应刚性PCB,还可以生产FPC、挠性组件、刚挠结合产品以及EMS解决方案。在并购了Anaren公司之后,我们还可以生产射频(RF)模块和元器件。 

 

Winnie Ng:我们在2018年完成了对Anaren公司的并购整合。他们是一家生产RF和微波元器件的制造商。借此我们拓宽了产品范围,现在我们公司的定位不仅仅只是PCB生产商,我们还可以为未来生产RF和微波元器件及组件。

Matties:我们来谈谈你们公司的挠性产品和刚挠结合产品的生产能力。既然你们把重点放在了移动业务上,挠性产品和刚挠结合产品在你们的生产业务中占有多大比例?

Zha:大概占到了移动业务的20%。

Matties:挠性产品确实是发展比较迅速的领域之一。这一点在你们所有的业务上都有所显现吗?

Zha:尤其是在2017年,我们看到市场需求急剧增加,因为很多客户都要求采用更薄、更密的器件实现更灵活、更可靠的连接。这就是背后的驱动因素,一方面是出于信号完整性考量,另一方面是因为组装要更紧凑。最后你就可以在一个空间非常有限的几何结构中进行3D装配,得到一个装满了许多元器件的小型装置,同时又可以保证信号传输的可靠性。

Matties:你们处于一个非常有趣的位置,因为你们的客户就是那些要把挠性电路板集成到自己产品上的公司。

Zha:对于PCB制造,我们主要处理他们的PCB接口。我们很少和他们系统层级的设计师打交道,但我们会探讨为何他们有这样的需求或他们在寻求什么样的目标,这样我们也可以对此有基本的了解。

Matties:我们常听别人说,系统设计与制造商和组装厂在设计线路板之前就展开合作是至关重要的,这样他们才能得到更好的产品。真的是这样吗?

Zha:确实如此,我同意这个观点。如果PCB制造商能够在挠性组件和刚挠性设计的早期阶段就与客户展开合作,绝对会有助于降低产品成本、提高产品的质量和可靠性。

挠性材料和刚性产品所使用的材料存在很大差异。在生产挠性产品或刚挠结合产品的过程中,也会涉及到很多手动加工流程。例如,你要怎样设计一个内部的腔?你要怎样移除腔的盖?你要使用哪种连接方式?所有这些考量因素都与FPC的成本、质量和生产挑战有关。尽早展开合作可以让双方进一步了解制造工艺和对最终成品的要求,在设计产品之前就考虑到电路板和最终组装的可制造性。它不像刚性PCB那样简单直接,如果不提前沟通、不谨慎考虑,在设计中任何一个不必要的小特征都可能会给制造商带来巨大的挑战,甚至最终会影响到产品的良率和成本。这和我们在其他工厂生产的传统刚性PCB截然不同。

Matties:业务的增长和发展主要来自哪里?是因为客户是第一次使用挠性产品吗?

Zha:根据我们的经验来看,大多数客户实际上都不是第一次使用挠性产品,我们发现其中有越来越多的项目团队开始采用挠性技术和刚挠性技术。即使是在一个公司内,也会有一些人对挠性产品非常熟悉,但也会有一些其他团队才刚开始使用这类产品,所以对整个工艺流程和材料属性等问题感到困惑。就我们目前的情况来看,大概有一半的客户对挠性和刚挠结合产品是十分了解的,剩下的一半则没有什么经验。

在那些了解挠性板、挠性组件和刚挠性工艺的人当中,他们对FPC的了解程度也远不及对刚性PCB。通常情况下,我们在刚挠性/挠性领域的应用工程师会尽早参与到产品设计当中为他们提供咨询意见和相关培训。

Matties:你们在培训客户时,发现他们哪方面的知识是最匮乏的?我知道你也谈到了生产工艺知识,但他们真正需要了解的是什么?

Zha:首先是挠性产品和刚挠结合产品所使用的基材,大多数材料都是以聚酰亚胺为基础,这种材料和普通的FR-4材料有很大差异。材料的变化影响到了设计使用的堆叠结构、机械工艺和化学工艺、信号完整性、产品整体的可靠性,甚至是产品的存储条件和组装条件。但最难的一部分还是生产工艺。尤其是刚挠结合产品的生产工艺,大多数工艺流程都是根据不同的设计特点和需求而定制的。其中涉及到了很多工程知识和专有技术,通常情况下需要生产工艺专家参与进来才能在尽量不降低原始设计要求的前提下得出最佳方案。即使是像我们这样的PCB公司,也需要在生产考量因素方面接受培训,更不要说是客户了。好在我们的生产端和客户端都有一支强大的工程团队,他们总是可以同步进行工作,在完成生产要求和满足客户需求上可以实现无缝对接。

Matties:随着这一领域不断发展,材料问题不断增多,我认为这个领域应该有很多培训需求。在挠性产品供应方面,你们付出了很多努力,产品种类从单面HDI到刚挠结合HDI全面覆盖。你有没有发现使用HDI已经逐渐成为一种趋势?

Zha:对于HDI而言,迅速发展的不仅仅是刚挠性板,还包括刚性板。一部分原因是这类产品受元器件驱动,因为大多数元器件现在都要通过微通孔布线。你不可能通过PTH孔布线,因为通孔和偏离焊盘的设计都太大了,不适用于这种间距。另一个原因是我们发现客户开始对信号完整性有要求,尤其是用于5G技术的产品。有了HDI,你可以使用微通孔结构在不同板层上通过高密度布线形成非常好的端接,这样就不会因残桩产生太多的损耗。你也不会希望信号通过中间层的电源面和接地面,那样会产生很多噪音干扰信号。所以客户对刚挠结合HDI和刚性HDI都有大量需求。

Matties:你刚刚提到你们也提供挠性产品和刚挠结合产品的组装服务。我们听说一旦电路板没有经过正确配置或布局有误,挠性产品的组装就会变得非常有挑战。在组装工艺方面买家应该了解哪些信息?

Zha:是的,所以我们都是在公司内部完成挠性产品的组装工作,这也是挠性产品的常规要求之一。主要是因为材料本身的挠性导致很难操作处理。通常情况下,刚性产品组装厂不能或者是不愿意处理这种材料,因为这种材料不适合大批量、高速度的加工环境。所以只有专门从事挠性产品组装的组装厂才有能力处理这类材料。

Matties:在挠性产品组装方面,你想给你们的客户提供哪些建议?

Zha:我们所见到的是,挠性产品的组装是在工厂内部完成的,像是一种内部服务。一般挠性区域不会放置太多元器件;最可能的情况是这一区域只有一些连着主要元件的连接器,大部分功能性元器件还是位于刚性区域内。

Matties:Clay,你刚才提到TTM公司有29处工厂。你们有没有专门制造挠性产品的工厂?还是说这类工厂包含在其他生产工厂内?

Zha:我们确实有一家生产挠性产品的独立工厂,但这家工厂与我们的一家刚性产品制造厂位于同一栋厂房内。我们的TTM广州(FPC)在TTM广州(GME)工厂内,GME是我们公司规模最大的刚性HDI生产工厂,位于中国广州。

Matties:你们公司提供大批量挠性产品生产服务,对吗?

Zha:是的,但要看大批量的具体定义。在整个挠性产品与挠性组装行业内,我们不属于规模很大的供应商之一,那些供应商不仅公司规模大,而且只专注于挠性产品和挠性组装服务。但如果你指的是刚挠结合产品与挠性组装,我们确实会大批量生产——数量高达100万件。

Matties:我们刚才谈到了材料与合作这两个话题。对于如何降低成本、提高产量、缩短生产周期,你还有什么其他建议吗?

Zha:首先,我建议在创建产品叠层结构之前先咨询PCB制造商,与他们一同合作,对不同的设计特征做出取舍,因为从长期来看这种做法可以节省成本。

其次,为了节省“安装型挠性产品”的成本,可以使用不同于动态挠性产品的处理方法。如果安装型挠性产品的弯折半径相对较大且弯折次数较少,可以考虑使用半挠性技术,也就是可以使用FR-4材料而不只是使用聚酰亚胺材料。采用这项技术,仍然可以实现3D安装,当然产品的可弯折程度会打一些折扣。

我们能够采用以上所有这三种不同的技术(动态挠性产品、使用PI材料生产的安装型挠性产品、使用FR-4材料生产的半挠性产品),所以从成本或工艺的可制造性这两方面考虑,与传统刚挠性工艺生产的产品相比,半挠性产品的成本更低,且更容易制造。

Matties:所以真正了解你的应用可以降低产品成本——但如果没有谨慎使用,也有可能导致成本增加?

Zha:没错。你用哪一层制造挠性电路或者是你的空腔开了多大,这些都会影响到成本。在生产刚挠结合产品的过程中要考虑很多工程方面的因素。即使是细微的差别都可能引起严重问题,问题出现后他们不得不使用更加复杂的工艺流程来降低风险,这样就会导致成本增加。所以尽早展开合作是刚挠结合产品设计的关键所在。

Matties:关于挠性产品和刚挠结合产品,你还有什么想要补充的吗?

Zha:挠性材料自身的尺寸稳定性无法与刚性材料相比,所以设计师不应该希望刚挠性电路和挠性电路可以具备与刚性电路一样的设计特征。这是我们见到设计师最常犯的错误之一。人们只是将PCB中的一部分变成了挠性材料,所以不理解为什么突然就要面临设计准则改变的问题,这是因为聚酰亚胺材料的尺寸稳定性比FR-4材料差。我认为我们需要提醒设计师这一点。我想要传达的主要信息是刚挠结合产品在设计与制作过程中需要双方尽早展开合作,而且要商讨出折衷的办法或优化方案,从而提升产品质量并降低产品成本。

Matties:Clay,我们非常佩服你拥有丰富的专业知识,也感谢你这些年来为这个行业付出的辛苦努力。谢谢你抽出时间接受我们的采访。

Clay Zha担任TTM 移动业务单元技术方案部副总裁

Winnie Ng担任TTM 企业营销部副总裁

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标签:
#挠性电路  #FPC  #TTM 

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