چه چیزی مونتاژ برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر را برای دستگاه‌های پوشیدنی ایده‌آل می‌کند؟

عنوان متا: مونتاژ برد مدار چاپی برای دستگاه‌های قابل پوشیدن — مواد انعطاف‌پذیر برد مدار چاپی، تکنیک‌های SMT و DFM توضیحات متا: آشنایی با بهترین شیوه‌های مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن: مواد برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر (پلی‌ایماید، کاورلی)، پروفایل‌های SMT/ریفلاو، پوشش محافظ، تنظیم فرکانس رادیویی (RF)، دستورالعمل‌های DFM و پیشگیری از خرابی‌های رایج.

1. مقدمه: انقلاب برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر و ترکیبی (رنگید-فلکس)

دهه گذشته تحولی بنیادین در طراحی دستگاه‌های الکترونیکی رقم زده است، به‌ویژه در حوزهٔ تکنولوژی پوشیدنی و دستگاه‌های پزشکی . امروزه مصرف‌کنندگان تنها به دنبال ویژگی‌های هوشمند نیستند، بلکه انتظار دستگاه‌های فوق‌العاده کوچک، سبک و مقاومی مانند ساعت‌های هوشمند , ردیاب‌های تناسب اندام , کمک‌شنواها , تراشه‌های حسگر زیستی ، و غیره را دارند. این نیازها باعث شده‌اند مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن به چراغ راهنمایی کشیده شد، که مجبور طراحان و تولیدکنندگان به بازاندیشی درباره همه چیز از مواد تا استراتژی‌های اتصال می‌کند.

برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر (FPC) و برد انعطاف‌پذیر-صلب فناوری‌ها شده‌اند ستون فقرات این موج جدید. برخلاف برد مدار چاپی سنتی، بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر خم می‌شوند، پیچ می‌خورند و به محفظه‌های کوچک و غیرمعمول محصولات شکل می‌گیرند. بردهای سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-flex PCBs) فراتر از این می‌روند، با ادغام مناطق انعطاف‌پذیر و سفت درون یک برد واحد، اتصالات الکتریکی یکپارچه را در سخت‌ترین گوشه‌های محصولات ایجاد می‌کنند. این نوآوری‌ها در Montaj FPC نه تنها اندازه و وزن را کاهش می‌دهند، بلکه دوام دستگاه را بهبود می‌بخشند، عملکرد را افزایش می‌دهند و امکانات جدیدی مانند طراحی صفحه‌نمایش منحنی یا حسگرهای پزشکی که به راحتی روی بدن قرار می‌گیرند را فراهم می‌کنند.

براساس یک نظرسنجی صنعتی سال ۲۰۲۵ (IPC، FlexTech)، بیش از ۷۵٪ از طراحی‌های جدید الکترونیک قابل پوشیدن و دستگاه‌های پزشکی اکنون شامل نوعی از مدار انعطاف‌پذیر یا ادغام ریجید-فلکس . انتظار می‌رود این روند با هوشمندتر، نازک‌تر و مقاوم‌تر شدن محصولات شتاب بیشتری بگیرد. در واقع، اتصالات با چگالی بالا (HDI) , بسیار کوچک قطعات SMT 0201 , و پیشرفته مواد برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر پلی‌ایماید در مونتاژ برد مدار چاپی برای دستگاه‌های قابل پوشیدن رایج شده‌اند .

قلب نوآوری در دستگاه‌های قابل پوشیدن، کوچک‌سازی است. اما دستیابی به کوچک‌سازی تنها برمبنای پیشرفت‌های صنعت ساخت و مونتاژ برد مدار انعطاف‌پذیر ممکن شده است.  — پل تومه، مدیر محصول فلکس و فلکس-ریجید، فناوری‌های مهندسی شده اِپک

در اینجا چیزی آمده است که این دوره جدید را از مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن بسیار هیجان‌انگیز می‌کند:

• صرفه‌جویی در فضا و وزن: الکترونیک قابل پوشیدن مدرن می‌تواند به اندازه یک سکه نازک باشد و در عین حال ارتباط کاملی ارائه دهد، بخاطر ساختارهای چندلایه انعطاف‌پذیر و مؤلفه‌های کوچک‌شده.
• دوام و راحتی: مدارهای چاپی انعطاف‌پذیر پلی‌ایمید می‌توانند به‌طور قابل اعتمادی هزاران چرخه خمش را تحمل کنند و بنابراین برای دستبندها، تجهیزات چسبان و کلاه‌های سر مناسب هستند که باید با حرکت کاربر همراه باشند.
• قدرت و عملکرد: چیدمان‌های کارآمد، مسیریابی دقیق و مونتاژ پیشرفته، از جمله لحیم‌کاری SMT بهینه‌شده و پوشش محافظ (کُندُرمال) برای مدارهای چاپی، به مدیریت تلفات انرژی و تداخل الکترومغناطیسی (EMI/RF) کمک می‌کنند.
• سرعت در نوآوری:  DFM برای برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر و تکنیک‌های نمونه‌سازی سریع (مانند مدارهای انعطاف‌پذیر ساخته‌شده با چاپ سه‌بعدی) به شرکت‌ها امکان می‌دهند تا به سرعت ایده‌های جدید را توسعه داده و به بازار عرضه کنند.

جدول ۱: مقایسه فناوری‌های برد مدار چاپی در دستگاه‌های پوشیدنی

همان‌طور که در این راهنما عمیقاً وارد می‌شویم، شما فقط با «چه» آشنا نمی‌شوید بلکه با «چگونه» پشت فناوری نسل بعدی نیز آشنا خواهید شد مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن — از انتخاب صحیح مواد برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر و تسلط بر SMT برای برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر تا غلبه بر چالش‌های واقعی مونتاژ و قابلیت اطمینان. چه یک مهندس، طراح یا مدیر زنجیره تأمین در این حوزه باشید IOT , فناوری سلامت ، یا الکترونیک مصرفی این حوزه‌ها، این بینش‌ها به شما کمک می‌کنند دستگاه‌های بهتر و هوشمندانه‌تری ارائه دهید.

2. برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر و ترکیبی (رنigid-Flex) چیست؟

در حوزه طراحی برد مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن ، تمام برد های مدار چاپی به یک شکل ساخته نمی‌شوند. بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر (FPCs) و بردهای سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-flex PCBs) به عنوان استاندارد طلایی برای لوازم قابل پوشیدن مدرن، ماژول‌های اینترنت اشیا و دستگاه‌های پزشکی ظهور کرده‌اند، جایی که دوام، کارایی فضایی و فرم‌های منحصر به فرد اهمیت بالایی دارند. بیایید بررسی کنیم که چه چیزی این فناوری‌های پیشرفته برد را متمایز می‌کند و چگونه نوآوری را در محصولاتی مانند ساعت‌های هوشمند، ردیاب‌های تناسب اندام و پچ‌های بیوسنسور فعال می‌کنند.

بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر (FPCs)

آمپر تخته مدار چاپی انعطاف‌پذیر با استفاده از یک زیرلایه نازک و انعطاف‌پذیر ساخته شده است — معمولاً یک فیلم پلی‌ایمید (PI) — که بدون شکستن می‌تواند خم، تا و پیچ بخورد. برخلاف برد های سخت سنتی مبتنی بر FR-4، برد های FPC به صورت خاص برای تطبیق با محیط‌های پویا و فشرده دستگاه‌های قابل پوشیدن طراحی شده‌اند.

چیدمان معمول برای برد های نرم افزاری انعطاف‌پذیر:

حقایق کلیدی:

• شعاع خم: برای طراحی‌های مقاوم، شعاع خم حداقل باید ۱۰× ضخامت کلی برد .
• عرض/فاصله مسیر: اغلب به اندازه ظریف فاصله ۰٫۰۵–۰٫۱ میلی‌متر در بردهای پیشرفته.
• ضخامت ورق مس: معمولاً در ۱۲ تا ۷۰ میکرومتر محدوده، که ورق‌های نازک‌تر امکان خم‌های فشرده‌تر را فراهم می‌کنند.
• لایه پوششی (Coverlay film): هم محافظت مکانیکی و هم عایق‌بندی الکتریکی فراهم می‌کند.

Montaj FPC پشتیبانی از ساختارهای تک‌لایه و چندلایه پیچیده را فراهم می‌کند و به مهندسان اجازه می‌دهد پوسته دستگاه را به ضخامت 0.2 میلیمولار — مناسب برای ردیاب‌های تناسب اندام نسل بعدی یا پچ‌های هوشمند —

بردهای سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-flex PCBs)

آمپر برد انعطاف‌پذیر-صلب ترکیبی از بهترین ویژگی‌های هر دو جهان است: بخش‌هایی از برد مدار به صورت سخت و بادوام برای نصب قطعات حساس SMT ساخته می‌شوند، در حالی که سایر نواحی انعطاف‌پذیر باقی می‌مانند تا خم شدن یا تا شدن را تسهیل کنند. این مناطق انعطاف‌پذیر و سخت از طریق فرآیندهای دقیق ساخت به‌صورت یکپارچه تولید می‌شوند و پیچیدگی مونتاژ و نیاز به اتصالات حجیم را کاهش می‌دهند.

ساختار типیک یک برد مدار چاپی ترکیبی سخت-انعطاف‌پذیر:

• بخش‌های سخت: استاندارد FR-4 (یا مشابه آن) با لایه‌های مسی، که برای نصب قطعات استفاده می‌شود.
• بخش‌های انعطاف‌پذیر: لایه‌های FPC مبتنی بر پلی‌ایمید که بخش‌های صلب را به هم متصل می‌کنند و امکان حرکت پویا و چیدمان فشرده را فراهم می‌آورند.
• اتصال بین لایه‌ای: میکروویا یا ویاهای عبوری، که اغلب برای HDI (ارتباط با تراکم بالا) طراحی استفاده می‌شوند و مسیرهای سیگنال چندلایه و توزیع توان را پشتیبانی می‌کنند.
• مناطق انتقال: با دقت طراحی شده‌اند تا از تنش و گسترش ترک جلوگیری شود.

مزایا در دستگاه‌های قابل پوشیدن:

• حداکثر آزادی طراحی: امکان طراحی دستگاه‌هایی را فراهم می‌کند که با صفحه‌مدارهای صلب تنها غیرممکن بود.
• اتصال‌دهنده‌ها/ارتباطات کمتر: وزن کلی، ضخامت و نقاط خرابی را کاهش می‌دهد.
• قابلیت اطمینان عالی: حیاتی برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا (به عنوان مثال، ایمپلنت‌های پزشکی، لوازم قابل پوشیدن نظامی).
• سپرینگ EMI و RF بهبود یافته: از طریق صفحه‌های زمین لایه‌ای و کنترل دقیق‌تر امپدانس.

کاربردهای واقعی در لوازم قابل پوشیدن و دستگاه‌های پزشکی

ساعت‌های هوشمند:

• استفاده از چندلایه پیکربندی PCB انعطاف‌پذیر برای مسیریابی سیگنال، صفحه‌های لمسی، درایورهای نمایشگر و ماژول‌های بی‌سیم در اطراف محفظه‌های ساعت منحنی.
• Anten‌های انعطاف‌پذیر و اتصالات باتری از Montaj FPC برای حفظ یکپارچگی دستگاه در حین خم شدن مچ دست.

ردیاب‌های تناسب اندام و پچ‌های بیوسنسور:

• بردهای انعطاف‌پذیر پلی‌ایماید با قطعات SMT با گیج ریز امکان فرم‌فاکتورهای یکبار مصرف یا نیمه یکبار مصرف و فوق‌العاده نازک (<0.5 میلی‌متر) را فراهم می‌کنند.
• سنسورهای تعبیه‌شده (مانند شتاب‌سنج، ضربان قلب یا دیودهای نوری SpO₂) مستقیماً روی FPC کیفیت سیگنال و راحتی محصول را بهبود می‌بخشند.

تجهیزات پزشکی:

• بردهای سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-flex PCBs) به منظور تأمین انرژی دستگاه‌های قابل کاشت و لوازم پوشیدنی بیمار با ترکیب قابلیت اطمینان، وزن کم و مقاومت در برابر چرخه‌های خم شدگی مکرر — که اغلب از ۱۰,۰۰۰ چرخه در تست انعطاف فراتر می‌روند.

مطالعه موردی:  یک تولیدکننده پیشرو از ردیاب تناسب اندام از بردهای FPCB 6 لایه با مسیرهای 0.05 میلی‌متری و قطعات 0201 استفاده کرد و به ضخامت نهایی مونتاژ برد 0.23 میلی‌متر دست یافت. این امر امکان ساخت دستگاهی با وزن زیر 5 گرم را فراهم کرد که قابلیت ردیابی مداوم ECG و حرکت را داشت — چیزی که با بردهای صلب کلاسیک امکان‌پذیر نبود.

مرجع سریع اصطلاحات

خلاصه:  پی‌سی‌بی انعطاف‌پذیر و ریجید-فлекс فقط جایگزین برد‌های صلب نیستند—بلکه موتورهای واقعی هستند که نسل بعدی دستگاه‌های پوشیدنی و پزشکی هوشمندتر و کوچک‌تر را به حرکت درمی‌آورند. درک مواد، ساختارها و مفاهیم اصلی پشت آن‌ها، پایه‌ای برای تمام تصمیمات طراحی و مونتاژ دیگر در مونتاژ برد مدار چاپی پوشیدنی است.

آماده بخش ۳ هستید؟ عبارت 'بعدی' را تایپ کنید و من ادامه می‌دهم با «مزایای برد مدار انعطاف‌پذیر برای دستگاه‌های پوشیدنی و پزشکی» — شامل فهرست‌ها، توضیحات تخصصی و دانش عملیاتی صنعتی.

۳. مزایای برد مدار انعطاف‌پذیر برای دستگاه‌های پوشیدنی و پزشکی

هنگامی که در حال طراحی راه‌حل‌های پیشرفته هستید یا دستگاه‌های پزشکی کوچک می‌سازید، مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن دستگاه‌های پزشکی کوچک می‌سازید، برد‌های انعطاف‌پذیر (FPCها) پایه‌ای برای نوآوری و عملکرد هستند. ویژگی‌های منحصر به فرد آن‌ها به کوچک‌سازی کمک می‌کنند، قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشند و امکان ویژگی‌هایی را فراهم می‌کنند که مرزهای دستگاه‌های مصرفی و فناوری سلامت را دوباره تعریف می‌کنند.

کوچک‌سازی و صرفه‌جویی در فضا: آزادسازی طراحی‌های جدید

یکی از برجسته‌ترین مزایای یک تخته مدار چاپی انعطاف‌پذیر ، نازکی و انعطاف‌پذیری استثنایی آن است. برخلاف برد‌های سخت متداول، برد‌های FPC می‌توانند به اندازهٔ 0.1–0.2 mm نازک باشند و به صورت تک‌لایه یا چندلایه ساخته شوند. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا سیگنال‌ها و توان بحرانی را در فضاهای کوچک، منحنی یا لایه‌بندی‌شده در کوچک‌ترین دستگاه‌های قابل پوشیدن هدایت کنند.

جدول مثال: ضخامت برد انعطاف‌پذیر (FPC) بر اساس کاربرد

نکته کلیدی: یک برد انعطاف‌پذیر معمولاً می‌تواند جایگزین چندین برد صلب و اتصالات بین آنها شود و وزن را تا 80%و حجم را تا 70%در مقایسه با برد مدار چاپی سنتی برای دستگاه‌های قابل پوشیدن کاهش دهد.

دوام و قابلیت اطمینان در ت bending های مکرر

FPCهای مبتنی بر پلی‌ایمید طراحی‌شده‌اند تا بتوانند هزاران و حتی ده‌ها هزار بار خم شدن، پیچ خوردن و چرخش را تحمل کنند. این ویژگی برای دستگاه‌های قابل پوشیدن حیاتی است که معمولاً در معرض حرکت مچ دست، مچ پا یا سایر بخش‌های بدن قرار دارند و باید سال‌ها بدون نقص عمل کنند.

• آزمون چرخه انعطاف: تولیدکنندگان پیشرو مدارهای چاپی قابل پوشیدن را با استانداردهایی بالاتر از 10,000 چرخه انعطاف آزمون می‌کنند بدون اینکه دچار خرابی ساختاری یا الکتریکی شوند.
• مقاومت در برابر لایه‌لایه شدن: ترکیب فول드 مس و چسب‌های قوی در ساختار FPC از جدایش لایه‌ها حتی تحت تنش فیزیکی جلوگیری می‌کنند.
• جلوگیری از ترک خوردن لحیم: قرارگیری استراتژیک قطعات SMT و استفاده از آندرفیل در مناطق تحت تنش، از خرابی‌های ناشی از خستگی که در برد‌های صلب رایج است جلوگیری می‌کند.

نقل قول:

«بدون دوام‌پذیری برد انعطاف‌پذیر (FPC)، بیشتر دستگاه‌های هوشمند سلامت و تناسب اندام پس از تنها چند روز یا هفته استفاده در دنیای واقعی دچار خرابی می‌شدند. امروزه مونتاژهای قوی FPC استاندارد صنعتی محسوب می‌شوند.» — مهندس ارشد، برند جهانی دستگاه‌های تناسب اندام

اتصالات کمتر، قابلیت اطمینان بالاتر سیستم

مونتاژهای معمولی برد مدار چاپی (PCB) — به‌ویژه در چیدمان دستگاه‌های سه‌بعدی و تا شده — به متصل‌کننده‌ها، جامپرها و کابل‌های لحیم‌کاری شده نیاز دارند. هر اتصال، نقطه‌ای بالقوه برای خرابی است. مونتاژ برد انعطاف‌پذیر اجازه می‌دهد چندین بخش مدار در یک ساختار واحد ادغام شوند و تعداد موارد زیر کاهش یابد:

• اتصال‌های لحیمی
• سیم های استفاده شده
• اتصالات مکانیکی

این امر منجر به موارد زیر می‌شود:

• مقاومت بیشتر در برابر ضربه/ارتعاش (عاملی حیاتی برای دستگاه‌های پوشیدنی مورد استفاده در سبک زندگی فعال)
• فرآیندهای مونتاژ ساده‌تر
• مشکلات گارانتی کمتر به دلیل خرابی اتصالات/کابل‌ها

حقیقت: یک دستگاه پیگیری تناسب اندام معمولی که از یک FPC واحد استفاده می‌کند، می‌تواند تعداد اتصالات بین قطعات را از بیش از ۱۰ عدد به ۲ یا ۳ عدد کاهش دهد و در عین حال زمان مونتاژ را بیش از 30%.

آزادی طراحی: اشکال پیچیده و لایه‌بندی

قابلیت «خم شدن و حفظ شکل» در انواع جدید بردهای انعطاف‌پذیر پلی‌ایماید به سطوح جدیدی از آزادی طراحی منجر می‌شود:

• قرار دادن مدارها به دور باتری‌ها یا ماژول‌های نمایشگر منحنی‌شکل.
• چیدمان چندین لایه الکترونیکی بر روی هم برای پی‌سی‌بی‌های اتصال چگال (HDI) .
• ایجاد مونتاژهای «اوریگامی‌مانند» که تا خورده شده تا در داخل محفظه‌های بیومیمتیک یا غیرمستطیلی جا شوند.

فهرست: ویژگی‌های طراحی فعال‌شده توسط برد انعطاف‌پذیر

• تراشه‌های قابل پوشیدن (الکترودهای پزشکی، نظارت مداوم قند خون): بسیار نازک، روی پوست قرار می‌گیرد
• دستبند یا عینک AR/VR : بر اساس فرم صورت شکل می‌گیرد و راحتی را افزایش می‌دهد
• حلقه‌ها/دستبندهای هوشمند : بدون ترک خوردن یا خراب شدن به دور شعاع‌های کوچک می‌پیچد
• الکترونیک بیویکپذافته : با بافت نرم بدن تا می‌خورد یا انعطاف پیدا می‌کند

کاهش هزینه در تولید انبوه

در حالی که ابزار اولیه برای مدارهای انعطاف‌پذیر ممکن است بالاتر باشد، اما این مورد با موارد زیر جبران می‌شود:

• تعداد کمتر قطعات (حذف کانکتور/کابل)
• خطوط مونتاژ SMT کوتاه‌تر (نیروی کار دستی کمتر)
• بهره‌وری بهبودیافته با تعداد کمتری نقص مربوط به اتصالات

در حجم‌های بالا که در دستگاه‌های پوشیدنی مصرف‌کننده و تجهیزات پزشکی دیده می‌شود، هزینه کلی مالکیت روندی کمتر از مدارهای صلب دارد، به‌ویژه هنگام در نظر گرفتن بازگشت‌های گارانتی یا خرابی‌های پس از فروش.

4. مزایای مدارهای Rigid-Flex PCB

در مسیر مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن و الکترونیک پیشرفته برای دستگاه‌های قابل حمل، جامعه مهندسی به قدرت ترکیب دو دنیا پی برده است— مدارهای چاپی صلب و انعطاف‌پذیر — برای ایجاد محصولات بی‌همتا. بردهای سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-flex PCBs) نقشی ضروری در فناوری پزشکی، تجهیزات نظامی، دستگاه‌های واقعیت افزوده/واقعیت مجازی (AR/VR) و لوازم قابل پوشیدن مصرفی پیشرفته ایفا کرده‌اند، زیرا ترکیبی عالی از دوام، چندکاره‌بودن و عملکرد را ارائه می‌دهند.

مدار چاپی ترکیبی صلب-انعطاف‌پذیر چیست؟

آمپر برد انعطاف‌پذیر-صلب ساختاری ترکیبی است که لایه‌هایی از مدارهای چاپی صلب (FR-4 یا مشابه آن) را با لایه‌هایی از مدارهای انعطاف‌پذیر (FPCs)، که معمولاً از جنس پلی‌ایماید هستند، ادغام می‌کند. بخش‌های انعطاف‌پذیر مناطق صلب را به هم متصل می‌کنند و این امکان را فراهم می‌آورند که مدار تا شود، در محفظه‌هایی با شکل خاص استفاده شود و مستقیماً در قطعات متحرک مانند بند ساعت یا سرپوش سر ادغام گردد.

مزایای کلیدی فناوری مدار چاپی ترکیبی صلب-انعطاف‌پذیر

1. قابلیت اطمینان ساختاری برتر

بردهای سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-flex PCBs) نیاز به اتصالات، سیم‌های جامپر، اتصالات فشاری و اتصالات لحیمی را به شدت کاهش می‌دهند. این موضوع در مونتاژهایی که در معرض خم‌شدگی مکرر، افتادن و لرزش هستند، بسیار حیاتی است. مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن مونتاژهای

• کاهش نقاط اتصال بین‌المللی : هر اتصال حذف‌شده، یک نقطه بالقوه خرابی را کاهش می‌دهد و خطر کلی خرابی دستگاه را پایین می‌آورد.
• مقاومت بهبودیافته در برابر ضربه و ارتعاش : ساختارهای یکپارچه در برابر آسیب‌های مکانیکی عملکرد بهتری نسبت به مجموعه‌های مجهز به اتصالات و هارنس سیم‌کشی دارند.
• مناسب‌تر برای دستگاه‌های قابل پوشیدن با قابلیت اطمینان بالا و حیاتی , مانند دستگاه‌های پزشکی ایمپلنتی یا واحدهای ارتباطی نظامی، که در آن‌ها وجود یک نقطه خرابی غیرقابل قبول است.

2. بسته‌بندی فشرده و سبک‌وزن

از آنجا که بخش‌های صلب و انعطاف‌پذیر به‌صورت یکپارچه و بدون درز ادغام شده‌اند، بردهای سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-flex PCBs) ضخامت و وزن کلی دستگاه را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهند. این موضوع برای ساعت‌های هوشمند، هدفون‌های بی‌سیم و مانیتورهای پزشکی کوچک ضروری است.

• مدارهای یکپارچه و کابل‌های کمتر امکان بسته‌بندی نوآورانه و کوچک را فراهم می‌کند که می‌تواند به اشکال ارگانیک تطبیق یابد.
• کاهش وزن: ناحیه انعطاف‌پذیر معمولاً تنها 10–15%از اندازه و وزن ترکیبی را نسبت به مدارهای صلب جداگانه با مجموعه کابل‌ها افزوده می‌کند.
• صرفه‌جویی در فضا: راه‌حل‌های ریجید-فلاکس (صلب-انعطاف‌پذیر) اغلب حجم مدار را تا 30–60%کاهش می‌دهند و امکان معماری‌های بسته‌بندی واقعی سه‌بعدی (تاشو، استک‌شده یا منحنی) را فراهم می‌کنند.

3. عملکرد الکتریکی بهبودیافته

سیگنال‌های با سرعت بالا و ردیف‌های RF از خواص دی‌الکتریک کنترل‌شده و محافظ زمین ناحیه صلب بهره می‌برند، در حالی که نواحی انعطاف‌پذیر اتصالات بین قطعات را در فضاهای تنگ مدیریت می‌کنند.

• امپدانس کنترل‌شده: عالی برای مدارهای با فرکانس بالا (بلوتوث، وای‌فای، تله‌متری پزشکی).
• محافظت بهبودیافته در برابر EMI/RF: چیدمان لایه‌ای و جداسازی زمین، انطباق بهتر با استاندارده EMC را فراهم می‌کند.
• Intégrité des signaux: میکرو viaها و مسیریابی HDI اطمینان حاکم است که مسیرهای سیگنال کوتاه، مستقیم و بهینه‌شده برای نویز پایین باشند.

جدول: قابلیت‌های کلیدی فعال‌شده توسط مدارهای چاپی سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-Flex PCBs)

4. مونتاژ PCB ساده‌شده و کاهش هزینه (بلندمدت)

اگرچه هزینه اولیه PCB برای نوع سخت-انعطاف‌پذیر بیشتر از FPC ساده یا فقط سخت است، صرفه‌جویی بلندمدت قابل توجه است:

• مونتاژ ساده‌شده: یک برد یکپارچه به معنای قطعات، مراحل و خطاهای بالقوه کمتر است.
• مونتاژ خودکار سریع‌تر: خطوط SMT و THT با تعداد کمتری برد مدار چاپی (PCB) و اتصالات جداگانه برای هم‌راستاسازی، روان‌تر کار می‌کنند.
• مقرون‌به‌صرفه در حجم بالا: کاهش تعمیرات پس از فروش، هزینه‌های بازگشت کالا یا بازکاری مونتاژ، برای دستگاه‌هایی با عمر چند ساله سودآور است.

5. تحمل محیط‌های سخت

بردهای سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-flex PCBs) برای استفاده در محیط‌های پزشکی یا بیرونی خصمانه ایده‌آل هستند:

• تحمل دمای بالا: بخش‌های انعطاف‌پذیر پلی‌ایماید و بخش‌های صلب با دمای انتقال شیشه‌ای (Tg) بالا تا دمای 200 درجه سانتی گراد (مدت زمان کوتاه)، قابلیت استریل‌سازی یا استقرار در فضای باز را پشتیبانی می‌کند.
• مقاومت در برابر خوردگی، مواد شیمیایی و اشعه ماوراء بنفش: ضروری برای دستگاه‌هایی که با عرق، محلول‌های تمیزکننده یا نور خورشید در تماس هستند.
• حفاظت در برابر رطوبت: تقویت‌شده با پوشش مطابق برای برد مدار چاپی (PCB) و غلاف‌بندی پاریلن/سیلیکونی در مناطق انعطاف‌پذیر

6. آزادی طراحی برای کاربردهای نوآورانه

مدارهای ریجید-فلکس اجازه می‌دهد هندسه جدیدی ایجاد شود:

• دوربین‌های قابل پوشیدن —برد مدار چاپی می‌تواند دور باتری‌ها و سنسورها پیچیده شود
• دستبندهای نظارت عصبی —برد مدار چاپی بدون سیم‌های درمعرض، اتصالات سر را دنبال می‌کند
• پچ‌های پزشکی برای نوزادان —نازک، قابل تا شدن، اما در عین حال مقاوم—اجازه مانیتورینگ مداوم را بدون آسیب به پوست فراهم می‌کند

چرا Rigid-Flex در آینده برجسته است

ترکیب صلبیت و انعطاف‌پذیری در یک برد مدار چاپی، دنیایی جدید از امکانات پوشیدنی را باز می‌کند و به طراحان بومی قوی برای فناوری پزشکی هوشمند و متصل، ردیاب‌های تناسب اندام نسل بعدی، پوشیدنی‌های واقعیت افزوده/واقعیت مجازی , و فراتر از آن مقایسه می‌کنند.

5. چالش‌های کلیدی در مونتاژ برد پوشیدنی

مزایای نوآوری و کوچک‌سازی مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن بسیار بزرگ هستند، اما چالش‌های طراحی منحصربه‌فرد و پیچیده‌ای را به همراه دارند که مهندسان باید برای تضمین قابلیت اطمینان، دوام و تجربه کاربری بهینه، آنها را حل کنند. این چالش‌ها مستقیماً ناشی از الزامات برد مدار چاپی فلکسیبل و برد انعطاف‌پذیر-صلب فناوری‌ها، همچنین کاهش همواره رو به رشد اندازه و انتظارات در حال افزایش امروزه در الکترونیک قابل پوشیدن.

کوچک‌سازی و اتصالات با تراکم بالا (HDI)

کوچک سازی در مرکز طراحی مدارهای الکترونیک قابل پوشیدن قرار دارد. دستگاه‌هایی مانند ساعت‌های هوشمند و پچ‌های سلامت نیازمند برد مدار چاپی (PCB) به ضخامت تنها چند دهم میلی‌متر هستند که تعداد فزاینده‌ای از عملکردها در هر میلی‌متر مربع جای داده شده است.

• فناوری HDI: از ریز سوراخ‌های میکروویا (به قطر 0.1 میلی‌متر)، مسیرهای بسیار ظریف (≤0.05 میلی‌متر) و ساختارهای لایه‌ای انباشته برای امکان مسیریابی بسیار متراکم استفاده می‌کند.
• اندازه قطعه  قطعات SMT 0201 به طور معمول در مونتاژ فلکس PCB برای الکترونیک قابل پوشیدن استفاده می‌شوند و فشار بسیار زیادی بر دقت قرارگیری مؤلفه‌ها (<0.01 میلی‌متر) و دقت لحیم‌کاری وارد می‌کنند.
• محدودیت‌های فاصله‌گذاری: باید تمامی موارب از جمله صحت سیگنال، توزیع توان و مدیریت حرارتی در یک بستر فیزیکی که ممکن است 15×15 میلی‌متر یا کمتر باشد، حفظ شوند.

جدول: HDI و کوچک‌سازی در مونتاژ برد مدار چاپی قابل پوشیدن

انعطاف‌پذیری: تنش ماده، شعاع خمیدگی و محدودیت‌های جایگذاری

دستگاه‌های قابل پوشیدن نیازمند مناطق برد هستند که با حرکت انعطاف کنند — احتمالاً هزاران بار در روز. طراحی برای انعطاف‌پذیری به معنای درک تمرکز تنش، اطمینان از حداقل شعاع خمش (≥10× ضخامت کل)، و بهینه‌سازی استک لایه‌ها برای مقاومت در برابر تغییر شکل مکرر بدون افت عملکرد است.

• برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر پلی‌ایماید لایه‌ها به دلیل مقاومت در برابر خستگی انتخاب می‌شوند، اما چیدمان یا استک‌آپ نامناسب همچنان می‌تواند باعث ترک خوردن یا لایه‌لایه شدن شود.
• راهنمایی‌های جایگذاری:  
  • اجزای سنگین یا بلند باید در مناطق صلب یا کم‌تنش قرار گیرند.
  • مدارها باید در امتداد محور خنثی خم‌ها راسته‌بندی شوند و از خوشه‌های اتصال یا گوشه‌های تیز اجتناب شود.
• اصل‌های بهترین روش مسیریابی:  
  • از مسیرهای منحنی استفاده کنید، نه زوایای تیز.
  • در صورت امکان، فاصله بیشتری بین مسیرها رعایت کنید.
  • از قرار دادن ویاس در مناطقی که مرتباً خم می‌شوند، خودداری کنید.

بهره‌وری انرژی و محدودیت‌های باتری

اغلب لوازم پوشیدنی با باتری کار می‌کنند و باید برای روزها یا حتی هفته‌ها با یک بار شارژ کار کنند. مدیریت توان در بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر تعادلی بین فضا، مقاومت مسیر، اثرات حرارتی و کارایی کلی سیستم است.

• ریزکنترل‌کننده‌های کم‌مصرف، ماژول‌های بلوتوث و آی‌سی‌های مدیریت توان استاندارد هستند.
• ارائه توان:  
  • از مسیرهای قدرت عریض و صفحات زمین جامد برای داشتن کمترین مقاومت ممکن استفاده کنید.
  • قرارگیری دقیق خازن‌های فیلتر برای محدود کردن افت ولتاژ و جلوگیری از نوسانات.
  • چیدمان و مسیریابی باید افت IR و تداخل را در تراکم بالا به حداقل برساند.

مقاومت در برابر رطوبت و استحکام محیطی

وسایل قابل پوشیدن در معرض عرق، روغن‌های پوست و عوامل جوی هستند که سطح مقاومت را افزایش می‌دهند پوشش مطابق برای برد مدار چاپی (PCB) , ضخامت‌دهی، و نظافت مونتاژ.

• انواع پوشش متناسب:  
  • پاریلن: نازک، بدون حفره؛ بسیار مناسب برای کاربردهای پزشکی و با قابلیت اطمینان بالا.
  • آکریلیک، سیلیکونی: مقرون‌به‌صرفه‌تر، مقاومت خوب در برابر رطوبت و مواد شیمیایی.
• پوشش انتخابی: فقط در نقاط مورد نیاز اعمال می‌شود تا از وزن، هزینه و زمان تولید کاسته شود.
• تست برای استحکام:  
  • دستگاه‌ها باید تست‌های رطوبت بالا، خوردگی و «پاشش آب» را پشت سر بگذارند که فرایند ماه‌ها استفاده مداوم را شبیه‌سازی می‌کنند.

ثبات RF/EMI

پیشرفته مونتاژ برد مدار چاپی برای دستگاه‌های قابل پوشیدن رایج شده‌اند اغلب شامل رادیوهای بی‌سیم (بلوتوث، NFC، وای‌فای، زیگبی) است. تضمین انتقال سیگنال تمیز مستلزم توجه به طراحی RF و محافظت در برابر EMI در فضاهای بسیار متراکم است:

• کنترل امپدانس:  
  • مسیرهای 50 اهم، حصارهای ویا، تعادل مسی یکنواخت.
  • استفاده از ماشین‌حساب کنترل امپدانس برای آنتن‌ها و مسیرهای RF حیاتی.
• جداسازی RF/دیجیتال: قرار دادن ماژول‌های RF و منطق دیجیتال در نواحی اختصاصی برد، افزودن محافظ‌های محلی زمین و استفاده از شکاف‌های جداسازی.

مقایسه FR-4 سفت با پلی‌ایمید انعطاف‌پذیر (FPC)

چک‌لیست خلاصه برای موفقیت در مونتاژ برد مدار چاپی قابل پوشیدن

• طراحی HDI با میکروویاها و ردیف‌های نازک
• شعاع خم را حداقل 10 برابر ضخامت لایه‌بندی حفظ کنید
• اجزای حساس یا بزرگ را از مناطق انعطاف‌پذیر دور نگه دارید
• ردیف‌ها را در امتداد محور خنثی هدایت کنید و از نقاط تمرکز تنش اجتناب کنید
• برای محافظت در برابر رطوبت و عوامل محیطی برنامه‌ریزی کنید
• از ابتدا طراحی را برای قابلیت اطمینان RF و EMI/ESD در نظر بگیرید

غلبه موفقیت‌آمیز بر این چالش‌ها برای تحویل محصولات با دوام، کوچک‌شده و قابل اعتماد ضروری است مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن هر انتخاب، از لایه‌بندی و مواد گرفته تا تکنیک‌های مونتاژ SMT و محافظت محیطی، بر استحکام واقعی و رضایت مصرف‌کننده تأثیر می‌گذارد.

۶. مواد و طراحی انباشت برای PCB های انعطاف پذیر و سخت

مدرن مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن به شدت به علم مواد و مهندسی دقیق انباشت متکی است. انتخاب مواد انعطاف پذیر PCB ، وزن مس، چسب ها، پوشش، و بیشتر به طور مستقیم بر عملکرد، قابلیت اطمینان و قابلیت تولید هر دو تاثیر می گذارد بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر (FPCs) و بردهای سفت-انعطاف‌پذیر (Rigid-flex PCBs) . انتخاب مواد مناسب و ترتیب انباشت، تضمین می کند که دستگاه پوشیدنی شما اندازه، وزن، انعطاف پذیری و عمر را حتی در شرایط استرس فیزیکی ثابت حفظ کند.

مواد اصلی برای PCB های انعطاف پذیر و سفت انعطاف پذیر

فیلم پلی‌ایمید (PI)

• زیربنای استاندارد طلا برای PCB های انعطاف پذیر و سخت انعطاف پذیر.
• انعطاف پذیری مکانیکی عالی، مقاومت در برابر گرما (تا 250 درجه سانتیگراد) و ثبات شیمیایی عالی دارد.
• میکرهای نازک، معمولاً 12–50 µm هم برای پچ‌های قابل پوشیدن بسیار نازک و هم برای بخش‌های انعطاف‌پذیر مقاوم‌تر مناسب هستند.

فول드 مس

• لایه سیگنال و برق: به طور معمول در دسترس است در ۱۲ تا ۷۰ میکرومتر ضخامت.
  • ۱۲–۱۸ میکرومتر: امکان خم‌های بسیار فشرده را فراهم می‌کند و در مناطق انعطاف‌پذیر با چگالی بالا استفاده می‌شود.
  • ۳۵–۷۰ میکرومتر: جریان‌های بالاتر را برای صفحات برق یا زمین پشتیبانی می‌کند.
• مس نورد شده و عملیات حرارتی شده ترجیح داده می‌شود برای انعطاف‌پذیری پویا به دلیل مقاومت عالی در برابر خستگی، در حالی که مس الکتروریزی گاهی اوقات برای کاربردهای کمتر پیچیده و عمدتاً استاتیک استفاده می‌شود.

سیستم‌های چسبناک

• لایه‌ها را به هم متصل می‌کند (پلی‌ایماید و مس، روکش و مس و غیره).
• چسب‌های آکریلیک و اپوکسی محبوب هستند، اما برای FPCهای با قابلیت اطمینان بالا/پزشکی، فرآیندهای بدون چسب (لایه‌گذاری مستقیم مس روی پلی‌ایماید) خطر خرابی را کاهش داده و دوام حرارتی را بهبود می‌بخشد.

روکش / فیلم پوششی

• فیلم‌های روکش مبتنی بر پلی‌ایماید از 12–25 µm ضخامت به عنوان لایه‌های محافظ و عایق روی مدار عمل می‌کند، به ویژه در دستگاه‌های پوشیدنی که در معرض تعریق یا تنش مکانیکی هستند بسیار حیاتی است.
• مدارها را در برابر سایش، رطوبت و نفوذ مواد شیمیایی محافظت می‌کند و در عین حال انعطاف‌پذیری را حفظ می‌کند.

مواد بخش صلب (صلب-انعطاف‌پذیر)

• FR-4 (فیبرگلاس/اپوکسی): استاندارد برای قسمت‌های صلب، که پایداری قطعات، استحکام و مقرون‌به‌صرفه‌بودن را فراهم می‌کند.
• در دستگاه‌های پوشیدنی پزشکی یا نظامی، FR-4های تخصصی با دمای انتقال شیشه‌ای بالا یا بدون هالوژن، عملکرد و انطباق‌پذیری را بهبود می‌بخشند.

مثال آرایش لایه‌ای: FPC پوشیدنی ساده در مقابل برد مدار چاپی صلب-انعطاف‌پذیر

FPC پوشیدنی ساده (2 لایه)

مدار چاپی انعطاف‌پذیر-صلب (برای ساعت هوشمند)

چیدمان چندلایه PCB انعطاف‌پذیر برای دستگاه‌های پوشیدنی: بینش‌های طراحی

• تعادل مس: نزدیک نگه داشتن وزن مس بالایی و پایینی اعوجاج و پیچش بعد از خراش را به حداقل می‌رساند.
• میکروویاهای ناهمتراز: توزیع تنش مکانیکی، عمر نواحی انعطاف‌پذیر چندچرخه‌ای پوشیدنی را افزایش می‌دهد.
• تکنیک‌های اتصال:  
  • لایه‌گذاری مستقیم بدون چسب PI-مس برای قابلیت اطمینان در بیوسنسورهای قابل کاشت یا یکبار مصرف، کاهش خطر جدایش لایه‌ها.
  • چسب های آکریلیک برای دستگاه‌های پوشیدنی مصرفی عمومی، تعادل بین هزینه و انعطاف‌پذیری.

گزینه‌های پرداخت سطح برای دستگاه‌های پوشیدنی

مقاومت حرارتی و شیمیایی

• مدارهای انعطاف‌پذیر پلی‌ایمید مقاومت کن دمای حداکثری جریان مجدد (220–240°C) در طول مونتاژ.
• وسایل پوشیدنی باید در برابر عرق (نمک‌ها)، روغن‌های پوست، مواد شوینده و اشعه ماوراء بنفش مقاوم باشند—دلیلی که پلی‌ایمید و پاریلن به عنوان مواد مورد علاقه صنعت شناخته می‌شوند.
• مطالعات پیر شدن نشان می‌دهد که مدارهای چاپی انعطاف‌پذیر به‌درستی ساخته‌شده یکپارچگی الکتریکی و مکانیکی را حفظ می‌کنند برای 5+ سال استفاده فعال روزانه (بیش از 10,000 چرخه خمش) هنگامی که با یک روکش یا پوشش مناسب محافظت شوند.

نکات کلیدی و بهترین روش ها

• بهینه‌سازی لایه‌ها برای انعطاف‌پذیری: تعداد لایه‌ها و ضخامت چسب را به حداقل لازم برای قابلیت اطمینان و ظرفیت سیگنال نگه دارید.
• حداقل شعاع خمش را رعایت کنید (≥10× ضخامت): برای جلوگیری از شکست، خستگی اتصالات لحیمی یا جدایش در استفاده روزانه ضروری است.
• از مس RA و فیلم PI با کیفیت بالا استفاده کنید: به ویژه برای خم‌های پویا (دستبندها، ردیاب‌های تناسب اندام).
• بریدگی‌های روکش را مشخص کنید: فقط پدها را نمایان کنید و خطر نفوذ عوامل محیطی را کاهش دهید.

چک‌لیست مواد مورد استفاده در برد مدار چاپی قابل پوشیدن:

• لایه فیلم پلی‌ایماید (ترجیحاً بدون چسب)
• مس نرم‌شده نوردشده برای مناطق انعطاف‌پذیر
• FR-4 برای بخش‌های صلب (فقط در نوع ترکیبی صلب-انعطاف‌پذیر)
• چسب‌های آکریلیک یا اپوکسی (بسته به کلاس دستگاه)
• پوشش سطحی ENIG یا OSP
• روکش پاریلن/PI برای محافظت

انتخاب و پیکربندی صحیح مواد انعطاف پذیر PCB و ساختار چندلایه فقط یک جزئیات مهندسی نیست — بلکه عاملی تعیین‌کننده در راحتی، استحکام و انطباق با مقررات محصول شماست. انتخاب هوشمندانه مواد و ساختار چندلایه، پایه و اساس هر برد مدار چاپی برای لوازم قابل پوشیدن پروژه

7. بهترین روش‌های قرارگیری قطعات و مسیریابی سیگنال

کارآمد قرار دادن قطعات و هوشمند مسیریابی سیگنال اساس موفقیت هر مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن — به‌ویژه در طراحی‌های برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر یا ترکیبی سخت-انعطاف‌پذیر — محسوب می‌شوند. اشتباهات در این مرحله می‌توانند منجر به ترک خوردگی لحیم، تداخل فرکانس رادیویی، خرابی‌های مکانیکی زودهنگام یا چیدمانی شوند که جمع‌آوری آن به‌قدری دشوار است که بازده و قابلیت اطمینان به شدت کاهش می‌یابد. بیایید به بررسی بهترین روش‌های صنعتی بپردازیم که هم بر پایه تخته مدار چاپی انعطاف‌پذیر نظریه و هم هزاران «درس آموخته شده» در الکترونیک قابل پوشیدن استوار است.

قرارگیری قطعات: اصولی برای قابلیت اطمینان و دوام

1. مناطق ساختاری: قرار ندادن قطعات سنگین روی مناطق انعطاف‌پذیر

• مناطق صلب برای ثبات: اجزای سنگین، بلند یا حساس (مانند میکروکنترلرها، سنسورها، ماژول‌های بلوتوث/وای‌فای و باتری‌ها) را روی مناطق صلب برد مدار چاپی قرار دهید. این کار باعث کاهش تنش در اتصالات لحیمی شده و خطر ترک خوردن در هنگام خمش و سایش را کاهش می‌دهد.
• مناطق انعطاف‌پذیر فقط برای مسیریابی: از مناطق انعطاف‌پذیر عمدتاً برای مسیریابی سیگنال و توان استفاده کنید. اگر مجبور به قرار دادن اجزای غیرفعال سبک (مقاومت‌ها، خازن‌ها) یا اتصالات در مناطق انعطاف‌پذیر هستید، مطمئن شوید که آن‌ها در امتداد محور خنثی (خط مرکزی که تنش در آن هنگام خم شدن قطعه به حداقل می‌رسد) قرار گرفته‌اند.

2. محور خمش و محور خنثی را در نظر بگیرید

• قرارگیری اجزا روی نقاط خم: از نصب هرگونه دستگاه SMT را مستقیماً روی محور خمش (خطی که دور آن مدار خم می‌شود) خودداری کنید. حتی جابجایی‌های به ظاهر کوچک از روی محور می‌تواند تعداد چرخه‌های بقا در آزمون‌های خمش مکرر را دو برابر کند.
• جدول: رهنمودهای قرارگیری اجزا

3. ویاس و پدها

• ویاس‌ها را از مناطق فلکس با تنش بالا دور نگه دارید: ویاها، به‌ویژه میکروویاها، می‌توانند تحت خمش‌های مکرر به عنوان محل شروع ترک عمل کنند. آن‌ها را در مناطق کم‌تنش قرار دهید و هرگز روی محور خمش قرار ندهید.
• از پد‌های قطره‌ای شکل استفاده کنید: پد‌های قطره‌ای تمرکز تنش در محل اتصال خطوط به پد‌ها یا ویا‌ها را کاهش می‌دهند و خطر ترک خوردن تحت انحناء را به حداقل می‌رسانند.

مسیریابی سیگنال: تضمین تمامیت، انعطاف‌پذیری و عملکرد RF

1. خطوط منحنی و انتقالات نرم

• بدون زاویه‌های تیز: همیشه خطوط را با منحنی‌های ملایم مسیریابی کنید، نه با گوشه‌های 45° یا 90°. زاویه‌های تیز باعث ایجاد نقاط تمرکز تنش می‌شوند و پس از خمش‌های مکرر، خطوط را مستعد شکستگی می‌کنند.
• عرض و فاصله مسیرها:  
  • ≤0.1 میلی‌متر عرض خط برای لوازم پوشیدنی با چگالی بالا، اما در صورت فضای کافی عرض بیشتری استفاده کنید (مقاومت را کاهش می‌دهد و قابلیت اطمینان را بهبود می‌بخشد).
  • احتفاظ کنید فاصله‌گذاری یکنواخت برای پایداری EMI.

2. شعاع خم کنترل‌شده

• روش بهترین عمل در مورد شعاع خم: مجموعه حداقل شعاع خم را حداقل 10 برابر ضخامت کلی در نظر بگیرید برای تمام مناطق انعطاف‌پذیر پویا، به منظور کاهش احتمال ترک خوردن مس یا لایه‌لایه شدن (به عنوان مثال، برای یک FPC با ضخامت 0.2 میلی‌متر، خم‌ها را حداقل با شعاع 2 میلی‌متر نگه دارید).
• اگر خم‌های تنگ‌تر مورد نیاز باشد: می‌توان از مس نازک‌تر و فیلم PI کم‌ضخامت‌تر استفاده کرد، اما آزمون چرخه الزامی است تا طراحی در شرایط واقعی تأیید صلاحیت شود.

3. چیدمان لایه‌ها در مناطق انعطاف‌پذیر و سفت

• مسیرهای متغیر در لایه‌ها در طراحی چندلایه انعطاف‌پذیر، ردوسیم‌ها و viaها را بین لایه‌ها به صورت پلکانی قرار دهید تا از تجمع تنش در یک نقطه جلوگیری شود.
• جداکردن سیگنال/قدرت: سیگنال‌های دیجیتال، آنالوگ و RF را در لایه‌ها یا مناطق جداگانه مسیریابی کنید.
  • گروه‌بندی منابع تغذیه و بازگشت زمین برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و نویز.
  • از ردیف‌های محافظ یا صفحات برای آنتن‌ها و خطوط فرکانس رادیویی (RF) استفاده کنید.

4. اتصال سنسورها و مسیریابی با سرعت بالا

• اتصال مستقیم: سنسورها (الکترودهای ECG، شتاب‌سنج‌ها، دیودهای نوری) را در نزدیکی بخش‌های پیش‌روی آنالوگ قرار دهید تا نویز به حداقل برسد و تمامیت سیگنال حفظ شود — به‌ویژه در ردیف‌های آنالوگ با امپدانس بالا.
• هندسه میکرواستریپ و هادی موج کوپلانت موازی: برای ردیف‌های RF استفاده می‌شود و امپدانس 50 اهم را حفظ می‌کند. از ماشین‌حساب‌های کنترل امپدانس هنگام مسیریابی ماژول‌های بلوتوث یا وای‌فای استفاده کنید.

5. محافظت، RF و اتصال به زمین

• پور ارت در نزدیکی آنتن‌ها: حداقل فاصله 5 تا 10 میلی‌متری در اطراف آنتن‌ها، با مسیرهای بازگشتی زمین کافی و سد مداری (via fences) برای بهبود محافظت الکترومغناطیسی.
• جداسازی بخش‌های دیجیتال و RF: از صفحات زمین و برش‌های برد برای کاهش اتصال تداخل الکترومغناطیسی (EMI) استفاده کنید.

اشتباهات رایج و روش جلوگیری از آن‌ها

• خطای رایج: مسیریابی یک سیگنال کلاک حساس در ناحیه انعطاف‌پذیر با چندین خم.
  • راه‌حل: مسیرهای سرعت بالا/RF را در مسیرهای مستقیم با امپدانس کنترل‌شده و در نزدیک‌ترین فاصله ممکن به اسیلاتور نصب‌شده روی برد صلب طراحی کنید.
• خطای رایج: قرار دادن نقاط تست/سوراخ‌های مداری (vias) در مناطق با انعطاف بالا.
  • راه‌حل: از اتصال‌دهنده‌های لبه‌ای استفاده کنید یا نقاط تست را در مناطق صلب و در دسترس قرار دهید.

فهرست چک کوتاه از نکات سریع

• تمامی مدارهای مجتمع و دستگاه‌های سنگین را روی بخش‌های صلب قرار دهید.
• اجزای غیرفعال را در امتداد محور خنثی و دور از نقاط خمیدگی تراز کنید.
• از مسیرهای منحنی و پدهای قطره‌ای استفاده کنید.
• در حد امکان عرض مسیر و فاصله بین آن‌ها را زیاد نگه دارید.
• حوزه‌های RF، دیجیتال و آنالوگ را محافظ‌دار کرده و از یکدیگر جدا کنید.
• از قرار دادن ویاس و نقاط تست روی هر بخشی از FPC که به طور منظم خم می‌شود، خودداری کنید.
• طرح‌بندی را با ابزارهای DFM تأیید کنید تا مشکلات ساخت از قبل پیش‌بینی شوند.

به دقت فکر شده قرار دادن قطعات و مسیریابی سیگنال برای دستیابی به دوام عملکردی و انطباق با مقررات در هر برد مدار چاپی برای لوازم قابل پوشیدن . در صورت شک، با دستگاه‌های آزمون خمش و آزمایش‌های مونتاژ پیش از تولید نهایی اعتبارسنجی کنید—آمار ضمانت‌های شما از شما تشکر خواهد کرد!

8. تکنیک‌های مونتاژ برد مدار چاپی: SMT، لحیم‌کاری و بازرسی

صعود مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن و دستگاه‌های فوق‌العاده نازک مرزها را نه تنها در طراحی بلکه در تولید نیز گسترش داده‌اند. چه در حال ساخت برد انعطاف‌پذیر (PCB)، FPC یا طراحی‌های PCB ترکیبی سخت-نرم باشید، تکنیک‌های مونتاژ باید اطمینان حاصل کنید که قابلیت اطمینان، دقت و حداقل تنش بر روی قطعات در حین و پس از فرآیند تأمین شده است. بیایید استراتژی‌های پیشرفته‌ای را بررسی کنیم که امکان تولید با بازده بالا از محصولات مدرن را فراهم می‌کنند مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن راه‌حل‌ها.

مونتاژ SMT برای برد‌های انعطاف‌پذیر و دستگاه‌های پوشیدنی

فناوری نصب سطحی (SMT) انتخاب پیش‌فرض برای Montaj FPC در دستگاه‌های پوشیدنی است، اما این فرآیند باید خود را با ویژگی‌های منحصربه‌فرد بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر .

سازگاری‌های کلیدی برای برد‌های انعطاف‌پذیر و ترکیبی سخت-نرم:

• استفاده از صفحه‌های نگهدارنده سفت یا جیگ‌ها:  
  • FPCها به دلیل نازک و انعطاف‌پذیر بودن در حین عملیات قرار دادن و ریفلاکس به نگهداری نیاز دارند. صفحه‌های نگهدارنده سفت از تغییر شکل و پیچش جلوگیری می‌کنند.
• تثبیت‌کننده‌های خلأ یا تقویت‌کننده‌های موقت:  
  • به‌صورت موقت به مدار انعطاف‌پذیر متصل می‌شود تا پایه‌ای صاف و پایدار برای SMT ایجاد شود و پس از مونتاژ، آن را برمی‌دارند.
• نشانگرهای دقیق فیدوسیال و سوراخ‌های ابزارگیری:  
  • برای ثبت دقیق در حین قرارگیری خودکار ضروری است (<۰٫۰۱ میلی‌متر تحمل برای قطعات 0201).

قرارگیری قطعات SMT:

• قطعات 0201 و میکرو-BGA: در دستگاه‌های پوشیدنی اغلب از کوچک‌ترین قطعات SMD دنیا برای صرفه‌جویی در فضا و وزن استفاده می‌شود.
• کالیبراسیون ماشین چیدمان قطعات: ماشین‌های با دقت بالا مورد نیاز هستند؛ راهنمایی تصویری یا لیزری برای جهت‌گیری و موقعیت‌گذاری صحیح الزامی است.
• سرعت در مقابل انعطاف‌پذیری: سرعت قرارگیری ممکن است به دلیل نیاز به دست‌زدن دقیق و جلوگیری از خم شدن برد در حین قرارگیری، کندتر از برد سخت باشد.

تکنیک‌های لحیم‌کاری و پروفایل‌های ریفلاکس برای برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر

ترکیب لایه‌های نازک پلی‌ایمید، مس نورد شده و چسب‌ها Montaj FPC حساسیت خاصی به دما و تنش مکانیکی دارد.

پروفایل ریفلاکس توصیه‌شده برای برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر پلی‌ایمیدی

• لوله‌کشی دمای پایین (مثلاً Sn42Bi58): برای محافظت از لایه‌های چسبناک و جلوگیری از جدا شدن در طراحی‌های حساس یا در مواردی که مؤلفه‌های حساس به دما وجود دارند، استفاده می‌شود.
• بازیابی در محیط نیتروژن: محیط بی‌اثر نیتروژن از اکسیداسیون در حین لوله‌کشی جلوگیری می‌کند و این امر برای پدهای فوق‌العاده ریز و بهبود کیفیت اتصالات بسیار مهم است.

فرآیندها و ابزارهای پیشرفته

پرکردن زیر قطعه و تقویت

• پرکردن زیر قطعه: در زیر قطعات بزرگ یا حساس در نواحی انعطاف‌پذیر اعمال می‌شود تا تنش‌های مکانیکی را جذب کند.
• تقویت لبه: تقویت‌کننده‌های محلی یا روکش ضخیم‌شده مقاومت در برابر سوراخ شدن یا نگهداری مناطق اتصال را فراهم می‌کنند.

چسب‌های هادی

• برای زیرلایه‌های حساس به دما یا آلی استفاده می‌شوند که در آن‌ها لحیم‌کاری سنتی ممکن است باعث آسیب به برد شود.
• اتصالاتی با ضخامت کمتر فراهم می‌کنند که انعطاف‌پذیری را حفظ می‌کنند.

بازرسی و آزمایش

تشخیص نقص در برد‌های انعطاف‌پذیر چالش‌برانگیزتر است، بنابراین استفاده از تکنیک‌های پیشرفته بازرسی ضروری است.

بازرسی نوری خودکار (AOI)

• AOI با بزرگ‌نمایی بالا: پل‌های لحیمی، پدیدهٔ قبرستانی (tombstoning)، عدم ترازبندی در مؤلفه‌های میکروسکوپی را تشخیص می‌دهد.
• بازرسی با اشعه ایکس: برای BGAها، میکرو-BGAها و اتصالات پنهان با گام ریز ضروری است — بسیار ارزشمند برای مونتاژ برد‌های HDI قابل پوشیدن.
• آزمون فلایینگ پروب: برای تشخیص مدار باز/کوتاه استفاده می‌شود، جایی که استفاده از فیکسچر ICT برای تولید با تنوع بالا و حجم پایین عملی نیست.

آزمون انعطاف‌پذیری و محیطی

• دستگاه‌های خمش دینامیک: مدارهای مونتاژ شده تحت هزاران چرخه انعطاف قرار گرفتند تا دوام اتصالات و ردیف‌ها تضمین شود.
• آزمون رطوبت و مه نمک: پوشش مطابقت‌زا برای برد مدار چاپی (PCB) اعتبارسنجی می‌شود و مقاومت در برابر محیط‌های پر از عرق یا مرطوب را تضمین می‌کند.

مطالعه موردی: مونتاژ SMT برای ردیاب تناسب اندام پوشیدنی

یک تولیدکننده برجسته پوشیدنی مراحل زیر را برای ردیاب تناسب اندام فوق نازک خود به کار گرفت:

• FPCها را روی حامل‌های فولاد ضدزنگ تراش‌خورده سفارشی نصب کرد تا صافی سطح حفظ شود.
• از بازرسی AOI و بازرسی پرتو ایکس پس از هر مرحله از SMT استفاده کرد.
• از دمای پیک بالارفتن برابر با 225°C و زمان بالای نقطه ذوب ماده 60 ثانیه , بهینه‌شده برای جلوگیری از نفوذ بیش‌ازحد چسب.
• ۱۰٬۰۰۰ آزمون خمش چرخه‌ای انجام شد تا دو سال استفاده روزانه شبیه‌سازی شود؛ هیچ ترک خوردگی قلع در دسته‌های تولیدی که از زیرپرکن (underfill) استفاده شده بود، مشاهده نشد.

چک‌لیست سریع SMT و لحیم‌کاری برای برد‌های انعطاف‌پذیر/صلب-انعطاف‌پذیر قابل پوشیدن

• همیشه از حامل صلب یا خلأ استفاده کنید.
• دستگاه قرار دهی (pick-and-place) را برای حرکت‌های خاص برد انعطاف‌پذیر کالیبره کنید.
• پروفایل‌های توصیه‌شده توسط سازنده برای افزایش دما، نگهداری و دمای اوج را دنبال کنید.
• در موارد چیدمان‌های حساس، از قلع با دمای پایین استفاده کنید.
• تمام اتصالات را با AOI و تصویربرداری اشعه ایکس، به‌ویژه برای میکرو-BGAها، اعتبارسنجی کنید.
• در مناطق اتصال با تنش بالا، از زیرپرکن یا تقویت‌کننده‌ها استفاده کنید.
• شبیه‌سازی خمش و تست چرخه حیات قبل از تولید انبوه.

9. محافظت در برابر رطوبت، ضربه و خوردگی

در محیط پرچالش دستگاه‌های قابل پوشیدن، استراتژی‌های مقاوم محافظتی به اندازه طراحی هوشمند و مونتاژ دقیق اهمیت دارند. عرق، باران، رطوبت، روغن‌های پوست و حرکت روزانه هر کدام باعث تنش‌های خورنده، خمشی و ضربه‌ای می‌شوند. برد مدار چاپی برای لوازم قابل پوشیدن بدون محافظت مناسب، حتی پیشرفته‌ترین برد مدار چاپی فلکسیبل یا مونتاژ انعطاف‌پذیر-صلب ممکن است دچار کاهش عملکرد، اتصال کوتاه یا حتی خرابی کامل در عرض چند ماه شود. بیایید به روش‌های اثبات‌شده صنعتی برای محافظت از مونتاژ فلکس PCB جهت طولانی‌تر و عمر مفید قابل اعتماد در استفاده عملی بپردازیم.

اهمیت محافظت در برابر رطوبت و خوردگی

مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن مدارها به‌طور منظم در معرض تعریق (حاوی نمک‌ها، اسیدها و مولکول‌های آلی)، رطوبت محیطی و تماس با پوست قرار دارند. مهم‌ترین حالت‌های خرابی شامل:

• جذب رطوبت: کاهش مقاومت عایقی، ایجاد مسیرهای نشتی و اتصال کوتاه‌های الکتریکی.
• خوردگی: از بین بردن ردۀ مسی و اتصالات لحیمی، به‌ویژه در حضور تعریق غنی از کلرید.
• لایه‌لایه شدن (دلامینیشن): تورم یا هیدرولیز لایه‌های چسبناک که منجر به جدایش و خرابی مکانیکی می‌شود.
• تنش مکانیکی: خم‌شدن مکرر می‌تواند منجر به ایجاد ترک‌های ریز در ردۀ نمایان و اتصالات لحیمی شود که نفوذ رطوبت این فرآیند را تسریع می‌کند.

پوشش محافظ برای برد مدار چاپی (PCB): انواع و انتخاب

پوشش‌های کانفورمال این پوشش‌ها فیلم‌های نازک محافظی هستند که روی برد مدار چاپی (PCB) نصب‌شده اعمال می‌شوند. نقش اصلی آن‌ها جلوگیری از نفوذ رطوبت و مواد خورنده، عایق‌بندی در برابر قوس الکتریکی یا اتصال کوتاه، و گاهی اوقات ایجاد سدی در مقابل سایش یا ضربه فیزیکی است.

انواع متداول پوشش‌ها:

پوشش‌دهی و غلاف‌بندی انتخابی

• کاربرد انتخابی: فقط مناطقی که در معرض تعریق یا خطرات محیطی هستند پوشش داده می‌شوند و نقاط حساس به حرارت یا نقاط تست بدون پوشش باقی می‌مانند تا امکان تولید و تشخیص مشکلات فراهم شود.
• ریخته‌گری/غلاف‌بندی: در برخی دستگاه‌های مقاوم، مناطق حساس برد یا قطعات به‌طور مستقیم با مواد ریخته‌گری سیلیکونی یا اپوکسی پر می‌شوند و این امر مانعی در برابر ضربه مکانیکی و نفوذ رطوبت ایجاد می‌کند.

راهکارهایی برای مجموعه‌های مقاوم در برابر رطوبت و خوردگی

• لبه‌های درزگیر شده: فیلم‌های روکش باید مدار را به‌صورت محکم احاطه کنند، به‌طوری که حداقل مسیدن مس در لبه‌ها مشاهده شود. در صورت نیاز، از رزین یا پوشش منطبق برای درزگیری لبه‌ها استفاده می‌شود.
• عدم وجود ویاس باز: تمام ویاها در مناطق انعطاف‌پذیر باید پوشیده یا پر شوند تا از نفوذ مستقیم عرق جلوگیری شود.
• انتخاب پوشش سطحی: پوشش‌های ENIG و OSP مقاومت در برابر خوردگی را افزایش می‌دهند؛ از HASL در قطعات قابل پوشیدن خودداری شود زیرا به دلیل اعمال نامنظم و حساسیت بیشتر به فرسایش زیرین، مناسب نیست.

بهبودهای ضربه، ارتعاش و دوام مکانیکی

• تقویت‌کننده‌ها: در اطراف مناطق اتصال قرار داده می‌شوند تا نیروی وصل‌کردن را جذب کنند یا در نقاطی که FPC به پلاستیک‌های سخت متصل می‌شود.
• پرکردن زیر قطعه: زیر قطعات بزرگ تزریق می‌شوند تا شکاف سازگاری مکانیکی پر شود و احتمال ترک خوردگی اتصالات لحیمی در اثر خمش‌های مکرر کاهش یابد.
• پوشش تقویت‌شده: مقاومت محلی در برابر نفوذ و سایش را افزایش می‌دهد، به‌ویژه برای دستگاه‌های نازک که با پوست تماس دارند حیاتی است.

پروتکل‌های آزمون برای استحکام

• بردهای مدار چاپی قابل پوشیدن تحت:  
  • آزمون چرخه انعطاف: هزاران تا ده‌ها هزار خمش قرار می‌گیرند.
  • آزمون رطوبت و مه نمک: قرار گرفتن در معرض حدود 85٪ رطوبت نسبی، بالای 40 درجه سانتی‌گراد به مدت چند روز تا چند هفته.
  • آزمون افتادن/ضربه: شبیه‌سازی سقوط یا ضربه‌های ناگهانی.

10. مدیریت توان و بهینه‌سازی فرکانس رادیویی

بهره‌وری توان و عملکرد بی‌سیم قوی، ستون‌های اساسی موفقیت هستند مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن . طول عمر باتری پایین یا اتصال‌دهی نامطمئن از دلایل رایج شکایات مصرف‌کنندگان و شکست در عرضه محصولات هستند که به همین دلیل مدیریت توان و بهینه‌سازی فرکانس رادیویی (RF) به بخشی مرکزی در استراتژی طراحی شما تبدیل می‌شوند. بیایید بررسی کنیم که چگونه انتخاب مناسب برد مدار چاپی فلکسیبل و برد انعطاف‌پذیر-صلب چیدمان، ساختار لایه‌ها و قطعات، تضمین‌کننده دستگاه‌هایی با مصرف انرژی کم، عملکرد بالا و مقاوم در برابر تداخل است مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن .

نکات مدیریت توان برای دستگاه‌های قابل پوشیدن

1. مسیرهای توان با عرض زیاد و صفحات زمین جامد

• مقاومت مسیر مهم است: برای کاهش افت ولتاژ و تلفات مقاومتی، از مسیرهای توان و زمین با بیشترین عرض مجاز استفاده کنید — به‌طور ایده‌آل ≥0.2 mm در هر جای ممکن روی ساختار FPC عرض داشته باشد. مس نازک یا مسیرهای باریک به سرعت بازدهی سیستم‌های باتری لیتیوم با ولتاژ پایین را کاهش می‌دهند.
• صفحات جامد: در طراحی‌های چندلایه انعطاف‌پذیر و ترکیبی سخت-انعطاف‌پذیر، مسیرهای زمین و توان را به صورت صفحات پیوسته ایجاد کنید. این روش حساسیت به EMC/ESD را کاهش داده و تلفات IR را پایین می‌آورد که در دستگاه‌هایی که به‌طور مکرر فعال می‌شوند و به صورت بی‌سیم ارتباط برقرار می‌کنند، بسیار حیاتی است.

2. جداسازی و یکپارچگی توان

• قرارگیری دقیق خازن‌های جداساز: خازن‌ها را در نزدیک‌ترین فاصله ممکن به پین‌های تغذیه/زمین و LDOها/منابع تنظیم‌کننده نوع بوک قرار دهید.
• اتصالات کوتاه و عریض: از کوتاه‌ترین مسیرهای ممکن بین خازن‌ها و پدهای IC برای سرکوب نویز و افت ولتاژ استفاده کنید.

3. منابع تنظیم‌کننده با افت کم و منابع سوئیچینگ

• LDOها برای تامین توان بسیار آرام: بخش‌های آنالوگ/RF معمولاً از LDOها برای کاهش نویز استفاده می‌کنند، هرچند کمی از نظر بازدهی کمتر هستند.
• منابع سوئیچینگ برای بازده بالا: پلتفرم‌های دیجیتال و حسگر از منابع سوئیچینگ به دلیل بازده بالا استفاده می‌کنند، اما طراحی برد آن پیچیده‌تر است (نویز سوئیچینگ با فرکانس بالا؛ نیاز به برنامه‌ریزی دقیق برد و محافظت الکترومغناطیسی)

4. ریل‌های برق تقسیم‌بندی‌شده

• دامنه‌های تغذیه کنترل‌شده: از کلیدهای بار یا ماسفت‌ها برای قطع تغذیه بخش‌های خاموش (مانند سنسورها، بلوتوث، نمایشگرها) در حالت بیکاری استفاده کنید تا از مصرف جریان خروجی در حالت خواب جلوگیری شود.
• نشانگرهای باتری: قرار دادن نشانگرهای باتری در ورودی اصلی FPC، اندازه‌گیری SOC در سطح سیستم را ساده می‌کند و امکان پروتکل‌های شارژ هوشمند را فراهم می‌آورد.

بهینه‌سازی RF برای مونتاژ PCB در دستگاه‌های پوشیدنی

دستگاه‌های پوشیدنی به لحاظ عملکرد به ارتباط قوی وابسته هستند. چه بلوتوث برای هدفون‌ها، چه وای‌فای برای مانیتورهای بیمار یا ان‌اف‌سی برای پرداخت بدون تماس، طراحی RF در برد مدار چاپی فلکسیبل مونتاژها باید با تعداد زیادی از مشکلات یکپارچه‌سازی مقابله کند.

1. طراحی مدار و امپدانس کنترل‌شده

• تطبیق امپدانس: احتفاظ کنید امپدانس مشخصه 50 Ω روی مسیرهای RF، با استفاده از ساختارهای میکرواستریپ یا موجبر کoplanar همان‌طور که توسط فروشندگان تراشه پیشنهاد شده است.
  • عرض مسیر، فاصله تا زمین و لایه‌بندی برد مدار چاپی (PCB) را بر اساس یک ماشین حساب امپدانس .
• مسیرهای کوتاه و مستقیم RF: خطوط تغذیه آنتن را تا حد ممکن کوتاه و مستقیم نگه دارید تا اتلاف درجی و اعوجاج سیگنال به حداقل برسد.

2. فضای آزاد و قرارگیری آنتن

• فضای آزاد مهم است: حداقل فاصله 5 تا 10 میلی‌متری در اطراف آنتن‌ها فضایی خالی از مس، زمین و قطعات بزرگ در نظر بگیرید.
  • برای برد‌های FPC کوچک، از آنتن‌های چاپی روی ناحیه انعطاف‌پذیر استفاده کنید — این آنتن‌ها با دستگاه خم می‌شوند و نیازمند تنظیم/تطابق قوی هستند.
• بدون فلز در بالا/پایین: از قرار دادن باتری‌ها، محافظ‌ها یا نمایشگرها دقیقاً روی آنتن‌ها یا بخش‌های جلویی RF اجتناب کنید؛ زیرا این موارد می‌توانند باعث تنظیم نادرست آنتن و کاهش توان تشعشعی شوند.

۳. محافظت الکترومغناطیسی، ارتینگ و جداسازی

• محافظ‌های ارت RF: منطقه‌های ارت و حصارهای ویا (via fences) را در مرزهای جداکننده RF و دیجیتال ایجاد کنید.
  • از حصارهای ویا (ردیفی از ویاها با گام ۰٫۵ تا ۱٫۰ میلی‌متر) برای جداسازی مناطق RF استفاده کنید.
• جداسازی دیجیتال/RF: ساعت دیجیتال، خطوط داده و منابع سوئیچینگ را دور از بخش‌های حساس RF قرار دهید. در صورت نیاز از برش‌ها یا شیارهای جداسازی در صفحات ارت استفاده کنید.

مطالعه موردی: ماژول بلوتوث در ردیاب تناسب اندام

تیم طراحی یک ردیاب تناسب اندام مشهور از یک ساختار FPC شش لایه با صفحات ارت اختصاصی در بالا و پایین استفاده کرد. آنتن بلوتوث در انتهای نوار منعطف قرار گرفت و فضایی به اندازه ۱۵ میلی‌متر بدون مس و بدون قطعه در اطراف آن در نظر گرفته شد. طراحان از یک ماشین‌حساب امپدانس کنترل‌شده برای اطمینان از تطبیق دقیق ردیاب تغذیه با ۵۰ اهم استفاده کردند.

11. راهنمای طراحی برای ساخت‌پذیری (DFM)

تبدیل یک مفهوم برجسته مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن به واقعیت تولید با حجم بالا به معنای طراحی فقط برای عملکرد نیست— قابلیت تولید عامل تعیین‌کننده است. نادیده‌گرفتن DFM برای برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر یا ساختارهای انعطاف‌پذیر-صلب می‌تواند منجر به رد شدن محصول در تولید، کاهش بازده، افزایش هزینه‌ها یا حتی تأخیر در عرضه شود. برای دستگاه‌های پوشیدنی، که دارای فرم‌های کوچک و نامنظم و الزامات دقیق قابلیت اطمینان هستند، هر جزئیات در رویکرد DFM شما اهمیت دارد.

راهنمای اصلی DFM برای برد‌های انعطاف‌پذیر و صلب-انعطاف‌پذیر (PCB)

شعاع خم را به اندازه کافی بزرگ نگه دارید

• قانون شعاع خم ≥ 10 برابر ضخامت: برای هر منطقه انعطاف‌پذیر پویا (ناحیه‌ای که در حین استفاده خم می‌شود)، حداقل شعاع داخلی خم باید 10 برابر کل ضخامت لایه‌بندی انعطاف‌پذیر باشد .
  • مثال : یک FPC به ضخامت 0.2 میلی‌متر هرگز نباید در حین کار عادی با شعاع کمتر از 2 میلی‌متر خم شود.
• خم‌های سفت‌تر برای کاربردهای ایستا امکان‌پذیر است، اما همواره نیازمند آزمون چرخه پیش از تولید برای صلاحیت‌سنجی است.

اجتناب از قطعات و ویاس در مناطق انعطاف‌پذیر/خم‌شونده

• هیچ قطعه یا ویایی نزدیک لبه‌ها یا بخش‌های قابل خم قرار نگیرد:  
  • تمام قطعات مهم/حساس را در مناطق صلب یا دور از محورهای خم قرار دهید.
  • حدس و گمان (روش تقریبی): حداقل یک فاصله ایمنی حفظ کنید ۱ میلی متر بین نزدیک‌ترین قطعه/ویا و شروع خم پویا.
• فقط ویاهای پوشیده یا پر شده: جلوگیری از نفوذ فلوکس یا بعداً رطوبت/خوردگی.

شامل نقاط ارجاع، سوراخ‌های جهت‌دهی و ویژگی‌های ثبت باشد

• نشانگرهای ارجاع: ارائه نقاط مشخص برای تراز دقیق SMT — ضروری برای مونتاژ دقیق، به‌ویژه در قطعات 0201.
• سوراخ‌های جهت‌دهی: قرارگیری دقیق را روی حامل‌های مونتاژ تسهیل می‌کنند و برای مونتاژ انعطاف‌پذیر خودکار با سرعت بالا ضروری هستند.

تعادل مس و پیکربندی لایه‌ها را حفظ کنید

• توزیع متقارن مس: اطمینان از خواص مکانیکی یکنواخت و کاهش خطر تاب برداشتن یا پیچش برد پس از فرآیند ریفلاو یا خمش.
• پیکربندی متقارن: در طراحی‌های صلب-انعطاف‌پذیر، در صورت امکان پیکربندی لایه‌ها را به صورت آینه‌ای انجام دهید تا برد پس از تولید یا پوشش‌دهی دچار "خم شدن" نشود.

از تقویت‌کننده‌ها و تقویت‌های مناسب استفاده کنید

• مناطق صلب نیاز به تقویت دارند: تقویت‌کننده‌ها (قطعات FR-4 یا پلی‌ایمید) را زیر مناطق اتصال SMT، پدهای تست یا قطعاتی که احتمالاً تحت نیروهای قرارگیری/خارج‌شدن قرار می‌گیرند، اضافه کنید.

نکات طراحی برای مونتاژ در FPCهای قابل پوشیدن

• طراحی پد: از پدهای بدون تعریف ماسک لحیم (NSMD) برای بهبود کیفیت اتصال لحیمی استفاده کنید.
• فاصله‌گذاری قطعات: فاصله کافی بین دستگاه‌های SMT را حفظ کنید تا امکان بازرسی AOI/اشعه ایکس فراهم شود، به‌ویژه برای میکرو-BGAها.
• فاصله از لبه: حداقل 0.5 میلی‌متر از مس تا خط مشخص‌کننده برد برای جلوگیری از اتصال کوتاه، لایه‌لایه‌شدن یا پرداخت سطح ضعیف.

جدول دستورالعمل‌های مسیریابی

با استفاده از ابزارهای تحلیل DFM

ابزارهای صنعتی از تولیدکنندگان برتر برد مدار چاپی (PCB)، انتقال از طراحی به تولید را تسهیل می‌کنند. از بررسی‌کننده‌های رایگان/آنلاین DFM برای شناسایی خطرات امکان‌سنجی ساخت قبل از ارسال فایل‌های جربر به تأمین‌کننده انعطاف‌پذیر خود استفاده کنید.

• ابزار DFM JLCPCB: مبتنی بر وب، از طراحی‌های فلکس، ریجید و ریجید-فلکس پشتیبانی می‌کند.
• تحلیل‌گرهای DFM ALLPCB/Epec: کتابخانه‌های استک‌آپ طراحی فلکس، قوانین رایج IPC و قابلیت شبیه‌سازی مراحل فرآیند تولید را شامل می‌شود.
• بررسی‌های داخلی DFM: ابزارهای زیادی EDA از تحلیل قاعده‌محور DFM برای فلکس و ریجید-فلکس پشتیبانی می‌کنند — این قابلیت را در اسرع وقت و در ابتدای طراحی لاوت باید فعال و سفارشی کرد.

چک‌لیست بازبینی DFM

• تأیید اینکه تمام خم‌های مدنظر شعاع کمینه را رعایت می‌کنند.
• هیچ مؤلفه یا پد تستی در مناطق خم/منعطف وجود ندارد.
• استک‌آپ متقارن و به‌صورت لایه‌ای متعادل است.
• فیدوکیال‌ها و سوراخ‌های ابزاری در هر پنل قرار دارند.
• تقویت‌کننده‌ها در محل اتصالات و نقاط تحت نیروی بالا مشخص شده‌اند.
• تمام قوانین طراحی (DRs) قبل از تولید انبوه توسط تأمین‌کننده از نظر سهولت در ساخت (DFM) بررسی می‌شوند.

مثال: جلوگیری از اشتباهات پرهزینه

یک استارت‌آپ پیشرو در حوزه دستگاه‌های پوشیدنی، در نسل اول پچ تناسب اندام خود به شعاع خم و محل قرارگیری via توجه نکرد که منجر به نرخ رد برد ۳۲ درصدی به دلیل ترک خوردن ردیاب‌ها و viaهای باز در دوره تولید اول شد. پس از طراحی مجدد با رعایت اصول DFM، افزودن فاصله ایمن 1 میلی‌متری بین via و ناحیه خم و افزایش شعاع خم حداقل به 8 برابر ضخامت، بازده تولید در دسته بعدی به 98.4 درصد رسید و شکایات گارانتی ناپدید شد.

12. شکست‌های رایج در مونتاژ برد مدار چاپی و راه‌های پیشگیری از آنها

با وجود پیشرفت‌ها در مواد، مونتاژ و اتوماسیون طراحی، عملکرد واقعی مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن اغلب تحت تأثیر تعداد محدودی از حالت‌های شکست تکرارشونده و قابل پیشگیری تعیین می‌شود. درک علل اصلی و اجرای استراتژی‌های پیشگیری مبتنی بر بهترین روش‌ها برای جلوگیری از بازگشت محصولات گران‌قیمت، شکایات مشتریان یا نارضایتی آن‌ها ضروری است. این بخش جزئیات رایج‌ترین مکانیزم‌های خرابی در حین برد مدار چاپی فلکسیبل و برد انعطاف‌پذیر-صلب تولید مشاهده شده و راه‌حل‌های اثبات‌شده و قابل اجرا را برجسته می‌کند.

ترک‌خوردگی و خستگی لحیم

چه اتفاقی می‌افتد: همان‌طور که برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر در اثر خم‌شدن مکرر — گاهی هزاران چرخه خمش در استفاده روزانه دستگاه‌های پوشیدنی — تحت تنش قرار می‌گیرد، تنش در اتصالات لحیم SMD تجمع می‌یابد، به‌ویژه در نواحی محور خمش یا مناطقی با تفاوت کرنش بالا. در نهایت، ترک‌های کوچکی در لحیم ایجاد می‌شود که منجر به اتصالات مقاومتی یا قطعی کامل می‌گردد.

علت بروز آن:

• قرارگیری قطعات روی نواحی خمش پویا یا در مجاورت آن‌ها.
• استفاده از آلیاژهای لحیم شکننده یا عدم استفاده از مواد زیرپرکن (underfill) در جاهای لازم.
• قرار گرفتن بیش از حد در معرض دماهای بالا در حین مونتاژ/بازکاری (منجر به رشد دانه‌های ریزساختاری یا نقاط تمرکز تنش می‌شود).
• طراحی نامناسب اتصال انعطاف‌پذیر/صلب که تنش را در یک لبه متمرکز می‌کند.

روش پیشگیری:

• همیشه قطعات بزرگ یا صلب را دور از محورهای خم کاری قرار دهید —به‌طور ایده‌آل در مناطق صلب.
• از زیرپُرکن (آندرفیل) استفاده کنید زیر مونتاژهای BGA، QFN یا قطعات بزرگ در نواحی انعطاف‌پذیر برای پراکندن و جذب تنش مکانیکی.
• از آلیاژهای لحیم‌کاری انعطاف‌پذیر استفاده کنید (مثلاً آلیاژهای با محتوای نقره بالاتر برای شکل‌پذیری).
• در فاز نمونه‌سازی خم‌شدن را شبیه‌سازی کنید (آزمون چرخه خمش به بیش از ۱۰,۰۰۰ چرخه).
• انتقال لایه‌ها را به آرامی طراحی کنید (بدون پله‌های ناگهانی بین مناطق صلب/انعطاف‌پذیر).

لایه‌لایه شدن و جدایش چسب

چه اتفاقی می‌افتد: لایه‌های برد انعطاف‌پذیر (FPC) یا برد ترکیبی سخت-انعطاف در معرض رطوبت بالا از هم جدا می‌شوند — چه در رابط مس-پلی‌ایماید، چه درون لایه چسب، یا زیر روکش. لایه‌لایه شدن اغلب فاجعه‌بار است و منجر به قطع فوری مدار می‌شود.

علل اصلی:

• وجود رطوبت محبوس شده در حین مونتاژ (عدم پیش‌گرم کردن برد انعطاف‌پذیر قبل از مونتاژ).
• دمای خیلی بالای ریفلاکس که باعث تخریب چسب‌ها می‌شود.
• چسبندگی ضعیف مس به PI به دلیل آلودگی یا ترتیب نادرست لایه‌ها.
• تنش مونتاژ بر روی لایه‌ها به علت نصب نادرست تقویت‌کننده (stiffener).

روش پیشگیری:

• همیشه برد PCB انعطاف‌پذیر را (125°C، 2 تا 4 ساعت) قبل از مونتاژ SMT از پیش گرم کنید تا رطوبت جذب‌شده خارج شود.
• از سOLDER دمای پایین استفاده کنید و پروفایل ریفلاکس را تنظیم نمایید برای جلوگیری از تجزیه چسب.
• پلی‌ایمید با کیفیت بالا و سیستم‌های چسبی اثبات‌شده را مشخص کنید.
• طراحی/اجرا دقیق مقوای تقویتی —با فیلم‌های انعطاف‌پذیر اعمال شود، نه با رشته‌های چسب سفت.

جدول: چک‌لیست پیشگیری از لایه‌لایه شدن

خوردگی و نفوذ رطوبت

چه اتفاقی می‌افتد: مسیرهای مسی، ویاها یا پدهای محافظت‌نشده دچار خوردگی می‌شوند — به‌ویژه در دستگاه‌های مستعد تعریق — که منجر به تشکیل نمک‌های مسی سبز، مقاومت بالا، مدار باز یا اتصال کوتاه دندانه‌ای می‌شود.

دلایل اصلی:

• پوشش هماهنگ ناقص یا به‌طور نامناسب اعمال‌شده.
• مویینگی در ویاهای باز/پرنشده در مناطق انعطاف‌پذیر.
• لبه‌های بدون درز یا روکش لایه‌بندی‌شده جداشده.
• انتخاب نادرست از پرداخت سطح در پدهای مجزا (HASL به جای ENIG/OSP).

روش پیشگیری:

• انتخاب پوشش کانفورمال مقاوم (پاریلن، آکریلیک، سیلیکون) برای مهر و موم محیطی.
• تنته‌بندی/پر کردن تمام ویاس در مناطق فلکس؛ از سوراخ‌های عبوری غیرضروری خودداری شود.
• مهر و موم لبه و پوشش مداوم روکش دور برد فلکس PCB.
• استفاده از پرداخت سطح ENIG یا OSP که در دستگاه‌های قابل پوشیدن از نظر مقاومت در برابر خوردگی اثبات شده است.

انحراف RF و خرابی‌های بی‌سیم

چه اتفاقی می‌افتد: دستگاهی که در آزمایشگاه به خوبی کار می‌کند، در محیط واقعی دامنه عملکرد کمتری دارد یا با مشکلات قطع و وصل شدن بلوتوث/وای‌فای مواجه می‌شود. اغلب، تغییر طراحی یا پوشش دادن دستگاه باعث تغییر تشدید آنتن یا افزایش تلفات تضعیف می‌شود.

علت‌های رایج:

• فاصله ناکافی یا غیرقابل تکرار دور از آنتن.
• محدوده زمین یا محافظ قرار گرفته شده بیش از حد نزدیک به آنتن/مسیر بعد از طراحی مجدد یا به عنوان راه‌حل موقت.
• لایه‌بندی نادرست یا امپدانس کنترل‌نشده روی خطوط فرکانس رادیویی (RF).
• پوشش دادن بیش از حد ضخیم یا با ثابت دی‌الکتریک نادرست روی آنتن‌ها.

روش پیشگیری:

• حفظ فاصله ۵ تا ۱۰ میلی‌متری دور از آنتن هم در طراحی چیدمان و هم در مونتاژ.
• کنترل دقیق امپدانس: همیشه از ماشین‌حساب‌های لایه‌بندی استفاده کنید و امپدانس دستگاه مونتاژ شده را در تولید تست کنید.
• تنظیم آنتن در محل: تنظیم نهایی باید پس از اعمال تمام پوشش‌ها و مونتاژ محفظه انجام شود.
• آزمون RF را به عنوان یک مورد کنترل کیفیت خروجی در تولید ایجاد کنید , نه فقط به عنوان یک چک‌لیست در فاز طراحی.

جدول اقدامات پیشگیرانه سریع

آزمون Flex-Cycle و عمر مفید الزامی است

برای هر طراحی که قصد استفاده در لوازم قابل پوشیدن یا کاربردهای انعطاف‌پذیر را دارد، نمونه‌های پیش از تولید باید تحت آزمون‌های شتاب‌دار چرخه خمش ، افت، رطوبت و مه نمکی قرار گیرند. نتایج این آزمون‌ها باید بهبود تکراری طراحی را پیش از تولید انبوه هدایت کند.

خلاصه: اکثر خرابی‌ها در Montaj FPC و ساخت PCB انعطاف‌پذیر-صلب ناشی از اصول اساسی نادیده گرفته‌شده است — قرارگیری، مدیریت رطوبت، پوشش و یکپارچگی طراحی الکتریکی. اگر از ابتدا برای این موارد مهندسی کنید، محصولاتی فراتر از حد معمول تولید خواهید کرد مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن که در دنیای واقعی به خوبی عمل می‌کنند — نه فقط در آزمایشگاه.

13. روندهای آینده در تولید برد انعطاف‌پذیر و انعطاف‌پذیر-صلب

جهان مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن و الکترونیک انعطاف‌پذیر با سرعت بسیار بالایی در حال تحول است. با اینکه دستگاه‌های مصرفی و پزشکی به دنبال اشکالی کوچک‌تر، هوشمندتر و بادوام‌تر هستند، موج بعدی نوآوری‌ها در برد مدار چاپی فلکسیبل و برد انعطاف‌پذیر-صلب طراحی و تولید قرار است نه تنها لوازم پوشیدنی، بلکه کل صنعت الکترونیک را دگرگون کند. بیایید به مهم‌ترین عوامل روند‌های نوظهور که آیندهٔ مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن تکنولوژی

1. مواد پیشرفته: فراتر از پلی‌ایماید

• سرآمیزهای گرافنی و نانومواد: معرفی گرافن و سایر مواد دو بعدی انتظار می‌رود مرزهای جدیدی را برای مدارهای فوق نازک، با هدایت الکتریکی بالا و بسیار انعطاف‌پذیر فراهم کنند. مطالعات اولیه نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری برتر، ظرفیت جریان بیشتر و پتانسیل استفاده در کاربردهای حسگرهای زیستی یکپارچه یا نمایشگرهای قابل کشش است (مانند پچ‌های الکترونیکی پوستی یا رباتیک نرم).
• ترکیبات پلی‌ایمید قابل کشش: انواع جدیدی از پلی‌ایمید با خواص داخلی کششی و بازگشت به شکل اولیه، امکان آن را فراهم می‌کنند که برد مدارهای چاپی علاوه بر خم شدن، تحمل کشیده شدن و پیچ خوردن نیز داشته باشند؛ مناسب محصولات پوشیدنی پزشکی نسل بعدی که به مفاصل متحرک بدن چسبیده یا لباس‌های هوشمند ورزشی.
• بسترهاي زیست‌سازگار و تجزیه‌پذیر: در مورد ایمپلنت‌ها و قطعات یکبار مصرف سازگار با محیط زیست، تحقیقات در حال پیشرفت است تا موادی توسعه یابند که پس از استفاده به‌صورت ایمن تجزیه شوند یا در درازمدت در بدن بی‌اثر باقی بمانند.

2. برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر ساخته‌شده با چاپ سه‌بعدی و نمونه‌سازی سریع

• برد و اتصالات چاپ‌شده سه‌بعدی: ترکیب ساخت افزودنی و جوهرهای عملکردی اکنون امکان چاپ مستقیم کلیه مدارها، آنتن‌ها و حتی ترکیبات ریجید-فلکس در یک فرآیند واحد را فراهم می‌کند. این روش زمان ساخت نمونه اولیه را از هفته‌ها به چند ساعت کاهش می‌دهد و خلاقیت در طراحی چیدمان‌های ارگانیک یا تعبیه‌شده را آزاد می‌کند.
• دستگاه‌های پزشکی شخصی‌سازی‌شده: کلینیک‌ها و بیمارستان‌های تحقیقاتی به زودی قادر خواهند بود نظارت‌کننده‌های سفارشی برای بیماران را به سرعت چاپ کنند که دقیقاً با آناتومی یا نیازهای پزشکی بیمار همخوانی داشته باشد — که این امر هزینه‌ها را به شدت کاهش داده و نتایج درمانی بیمار را بهبود می‌بخشد.

رشد یکپارچه‌سازی با تراکم بالا و چند لایه

• افزایش تعداد لایه‌ها: با افزایش تقاضا برای ویژگی‌های بیشتر در ساعت‌های هوشمند و دستگاه‌های پزشکی در فضای یکسان (یا کوچک‌تر)، صنعت به سرعت در حال حرکت به سمت استک‌های PCB انعطاف‌پذیر ۶ لایه، ۸ لایه یا حتی ۱۲ لایه با استفاده از مس فوق‌العاده نازک (تا حدود ۹ میکرومتر) و دی الکتریک‌های بسیار نازک است.
• فناوری پیچ‌های بسیار ریز و میکروvia: میکروviaهایی به اندازه 0.05 mm و قطعات با فواصل کمتر از ۰٫۳ میلی‌متر به حالت عادی تبدیل خواهند شد و امکان قرار دادن تعداد بیشتری از سنسورها، حافظه‌ها و مدیریت توان IC در فضایی به اندازه چند میلی‌متر را فراهم خواهند کرد.
• سیستم در بسته‌بندی (SiP) و تراشه روی فلکس: نصب مستقیم تراشه‌های بدون بسته‌بندی (تراشه روی فلکس)، ماژول‌های چند تراشه‌ای و قطعات غیرفعال یکپارچه بر روی بسترهای انعطاف‌پذیر، باعث کاهش اندازه و افزایش عملکرد در دستگاه‌های پوشیدنی می‌شود.

4. یکپارچه‌سازی با الکترونیک کشسان و مبتنی بر نساجی

• ادغام در پارچه: الکترونیک پوشیدنی به طور فزاینده‌ای در لباس‌ها (پیراهن‌های هوشمند، جوراب‌ها و تجهیزات چسبان) گنجانده می‌شوند، جایی که مدارهای انعطاف‌پذیر یا ساختارهای انعطاف‌پذیر-صلب می‌توانند در داخل پارچه‌ها محصور یا دوخته شوند تا تجربه‌ای یکپارچه برای کاربر فراهم شود.
• نوآوری در مدارهای کشسان: شبکه‌های فلزی، ردیف‌های مارپیچی و مهندسی بسترها، مدارهای واقعاً کشسان — که قادر به کشیده شدن ۲۰ تا ۵۰ درصد هستند — را به واقعیت تبدیل می‌کنند؛ این امر برای دستگاه‌های ورزشی و پزشکی که باید بدون از دست دادن عملکرد، با بدن خم، پیچ و کش بخورند، ضروری است.

5. تست خودکار، بازرسی و بهبود بازده تحت کنترل هوش مصنوعی

• ادغام کارخانه هوشمند: خطوط تولید برای مونتاژ برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر (PCB) اکنون در حال پذیرش بازرسی مبتنی بر هوش مصنوعی (AOI، پرتو ایکس و تست الماس پروازی) هستند تا نقص‌های ریز شناسایی شوند، خرابی‌ها پیش‌بینی شوند و بازده بهینه‌سازی گردد.
• تست چرخه‌ای به عنوان استاندارد: دستگاه‌های تست خودکار چرخه انعطاف و محیطی به زودی استاندارد خواهند شد و اطمینان حاکم می‌کنند که تمام لات‌های برد مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن، الزامات عمر عملکردی را برآورده می‌کنند — نه به عنوان یک قابلیت اضافه، بلکه به صورت جزئی ادغام‌شده در فرآیند.

6. گسترش اینترنت اشیا و بی‌سیم

• اتصال بدون درنگ: با استفاده از فناوری‌های 5G، UWB و پروتکل‌های نوظهور اینترنت اشیا، برد مدار چاپی دستگاه‌های قابل پوشیدن آنتن‌های بیشتری، سوئیچ‌های RF پیشرفته و حتی ردیاب‌های خود-تعمیرشونده یا تنظیم‌شونده فرکانس را ادغام خواهند کرد تا عملکرد در شرایط پویا (عرق، حرکت، تغییرات محیطی) بهینه شود.
• جمع‌آوری انرژی روی برد: طرح‌های نسل بعدی FPC اکنون در حال بررسی عناصر جمع‌آوری انرژی خورشیدی، تریبوالکتریک یا RF درون‌نشسته هستند که می‌توانند طول عمر دستگاه را افزایش دهند یا حتی به‌صورت مستقل از باتری، تراشه‌های هوشمند را فعال کنند.

دیدگاه صنعت و نقل‌قول‌ها

«ما از فلکس ساده فراتر رفته‌ایم؛ برد‌های مدار چاپی نسل بعدی نرم، کشسان و تقریباً نامرئی برای کاربر خواهند بود. مرز بین برد و محصول در حال ناپدید شدن است.»  — مدیر تحقیق و توسعه، فناوری پوشیدنی، تولیدکننده برجسته فناوری (Top-5 Tech OEM)

«هر پرش در فناوری زیرلایه — گرافن، پلی‌ایمید کشسان — تنها باعث کوچک‌تر شدن دستگاه نمی‌شود. بلکه دسته‌های کاملاً جدیدی از محصولات را ایجاد می‌کند: تاتوهای هوشمند، سنسورهای بافته‌شده، قرص‌های بیوسنسور و فراتر از آن.»  — دانشمند ارشد مواد، نوآور دستگاه‌های پزشکی

جدول: ویژگی‌های آماده‌ی آینده که به تولید برد انعطاف‌پذیر و ترکیبی (ریجید-فلکس) وارد می‌شوند

۱۴. نتیجه‌گیری: چرا برد انعطاف‌پذیر و برد ترکیبی انعطاف‌پذیر و صلب، محرک نسل بعدی هستند

سفر از درون مونتاژ برد مدار چاپی در دستگاه‌های قابل پوشیدن —از مواد اولیه و راهکارهای لایه‌بندی تا مونتاژ دقیق، محافظت و روندهای آینده— تنها یک حقیقت بنیادین را آشکار می‌سازد: برد مدار چاپی فلکسیبل و برد انعطاف‌پذیر-صلب این فناوری‌ها همان پایه‌ای هستند که دهه آینده نوآوری در دستگاه‌های پوشیدنی و پزشکی بر آن استوار خواهد شد.

کلید مینیاتوری‌سازی و کارکرد

چه یک پچ سلامت نامرئی باشد و چه یک ساعت هوشمند پرکاربرد، کوچک سازی تعریف‌کننده لباس‌های الکترونیکی مدرن است. فقط بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر و انواع ریجید-فلکس آنها می‌توانند فضای موجود را به‌طور کامل بهره‌برداری کنند، با پیچ‌وتاب در منحنی‌ها، لایه‌گذاری عملکردهای حیاتی در کمتر از یک میلی‌متر ضخامت، و ارائه سبک‌وزن راحتی به کاربران نهایی.

جدول: خلاصه — چرا فلکس و ریجید-فلکس در دستگاه‌های پوشیدنی برنده می‌شوند

قابلیت اطمینان و طول عمر محصول

وسایل پوشیدنی در معرض هزاران چرخه خمش، عرق کردن، ضربه و استفاده روزمره هستند. تنها از طریق Montaj FPC ، پوشش هم‌سطح، قرارگیری هوشمند قطعات و قوانین DFM معتبر می‌توان از مشکلاتی که طراحی‌های ضعیف‌تر را نابود می‌کند، جلوگیری کرد. موفق‌ترین و قابل‌اطمینان‌ترین محصولات در بازار همگی از این شیوه‌های ضروری پیروی می‌کنند و به موفقیت تجاری واقعی و کاربران خوشحال منجر می‌شوند.

بهبود عملکرد و مدیریت توان

از عمر باتری تا عملکرد RF، برد مدار چاپی برای لوازم قابل پوشیدن مرز را تعیین می‌کند. پیچیدگی‌های کنترل امپدانس، سرکوب نویز و مدارهای کم‌مصرف یکپارچه که با جدیدترین فناوری‌های تولید امکان‌پذیر شده‌اند، تضمین می‌کنند که وسایل پوشیدنی با وجود استفاده از باتری‌های بسیار کوچک، عملکرد قوی داشته باشند.

فعال‌سازی کاربردهای انقلابی

برد انعطاف‌پذیر-صلب و مدارهای انعطاف‌پذیر پیشرفته نه تنها به نیازهای امروزی پاسخ می‌دهند، بلکه در راستای دستیابی به دستاوردهای فردا نیز گام برمی‌دارند:

• تراشه‌های پزشکی هوشمند که به‌طور مداوم سلامت بیمار را پایش می‌کنند
• دستگاه‌های تناسب‌اندام که می‌توانند در لباس یا بدن ناپدید شوند
• ماژول‌های واقعیت افزوده/واقعیت مجازی که غیرمخدوش، سبک و تقریباً بدون وزن هستند
• وسایل قابل پوشیدن مبتنی بر اینترنت اشیا و هوش مصنوعی با قابلیت ارتباط زمان واقعی، جمع‌آوری انرژی و هوش تعبیه‌شده

همکاری اصل همه چیز است

سرانجام، بهره‌برداری کامل از مدار چاپی الکترونیک قابل پوشیدن راه‌حل‌ها — به‌ویژه برای کاربردهای بازار انبوه یا کاربردهای حساس به مقررات — به معنای همکاری با شرکای متخصص در زمینه ساخت، مونتاژ و آزمایش برد مدار چاپی (PCB) است. از ابزارهای DFM آن‌ها استفاده کنید، آزمون‌های عملی را پیش از عرضه محصول به کار گیرید و درس‌های آموخته‌شده از میدان را به عنوان سوختی برای بهبود مستمر مورد استفاده قرار دهید.