Ko jāapsver stingās un elastīgās shēmas PCB projektēšanas laikā?

Ievads: Kāpēc izmantot ciet-elastīgās PCB?

Stipra-Fiexa PCB tehnoloģija apvieno tradicionālo cietais plāksnes priekšrocības (parasti izgatavotas no FR-4 vai līdzīgiem materiāliem) un pielāgojamību no elastīgie vadi —bieži izgatavotas no augstas kvalitātes polimīda pamatnēm. Šis hibrīda risinājums ļauj konstruktieriem izveidot sarežģītas savienojumu shēmas, samazināt svaru un uzlabot elektronisko izstrādājumu uzticamību un ražošanas efektivitāti, jo īpaši augstas blīvuma, augstas vibrācijas un ierobežota telpas vidē.

Cietā vs. Elastīgā vs. Ciet-elastīgā: Galvenās atšķirības

Rīdžid-flex PCB tehnoloģija ir īpaši priekšrocīga lietojumos, kur elektroniskajām montāžām jāiztur atkārtotas liekšanas, vibrācija, trieciens vai temperatūras svārstības. Bieži sastopami vides iekļauj aerospace elektroniku , medicīnas ierīces , militārās klases iekārtas , izturīgas vilņu ierīces un ātri augošo IoT pasauli.

Rīdžid-flex PCB tehnoloģijas priekšrocības un dizaina mērķi

• Samazināts svars un izmērs: Izcilni lielo savienotāju un kabeļu kabeli izslēgšana vienkāršo elektronikas iepakošanu, padarot ierīces vieglākas un mazākas.
• Uzskaņota uzticamība: Ar mazāk lodējumu savienojumiem un pārejām katrs elastīgais shēmas plāksnītis samazina potenciālos atteices punktus, īpaši pārejās no elastīgās uz cieto daļu.
• Augsta blīvuma integrācija: Precīzs komponentu montāža un augsta blīvuma savienojumi (HDI) tiek panākti viegli, ļaujot sarežģītu miniaturizāciju.
• Uzlabota izturība: Ciet-elastīgo PCB slāņi iztur smagas mehāniskas un vides slodzes — tostarp augstu vibrāciju, atkārtotas liekšanas un ekstrēmus temperatūras apstākļus.
• Ražošanas efektivitāte: Gatavā ražošana ar stabiliem DFM (ražošanai piemērotas konstrukcijas) norādījumiem nodrošina gludu montāžu un zemākas kopējās sistēmas izmaksas.

Sāpīgie punkti, kurus risina ciet-elastīgas shēmas plāksnītes

Mūsdienu elektronika — un jo īpaši kritiskas nozīmes ierīces — saskaras ar sarežģītu prasību kombināciju: miniatūrizācija, svara samazināšana, izturība pret mehāniskiem triecieniem un vibrācijām, kā arī nekompromisa uzticamība. Tradicionālās cietās PCB platēs vien bieži vien nespēj atbilst šīm prasībām, jo īpaši aviācijas, medicīnas, militārās vai izturīgās patēriņa preču nozarēs. Tā stipra-Fiexa PCB rodas kā elegants risinājums daudzām šādām problēmām, pateicoties tās uzlabotajiem materiāliem, rūpīgi izstrādātajai slāņu sakārtojumam un unikālajai hibrīdās konstrukcijai.

Nepievilcīgu apstākļu izturība

Aviācijas, aizsardzības, rūpniecības un medicīnas ierīces bieži darbojas intensīvas mehāniskās slodzes apstākļos: atkārtoti triecieni, vibrācijas, liekšanās, strauji temperatūras svārstības un pat agresīvu ķīmisko vielu vai mitruma iedarbība. Šādos apstākļos parastās cietās vai kabeļu balstītās montāžas var ciest no plaisājušām lodlapām, savienotāju bojājumiem vai periodiskiem atvērtajiem ķēdes pārrāvumiem, kas izraisīti ar vibrāciju nogurumu.

Rigid-flex shēmas minimizē šos riskus, veicot:

• Eliminējot savienotājus un stingri ieprogrammētos līnijas starp plātēm, samazinoties kļūdām pakļautu savienojumu skaitu.
• Izmantošana elastīgas poliimidu sadaļas kas absorbē mehānisko slodzi, sadala deformāciju un saglabā uzticamību simtiem tūkstošu liekšanas ciklu laikā — ievērojami pārsniedzot lodētu vadi vai savienotājus.
• Iespējo gludu pāreju no elastīgās uz stingro daļu kas jutīgās trases un caurules tur projām no augsta sprieguma zonām, kā noteikts IPC-2223 norādēs.

Svars, vietas un uzticamības priekšrocības

Svara un vietas samazināšana ir vienas no galvenajām priekšrocībām, izmantojot stingri-elastīgo plates dizainu. Svaru jutīgās lietojumprogrammās, piemēram, pavadoņos, implantējamās medicīniskās ierīcēs vai valkājamās tehnoloģijās, katrs grams ir svarīgs. Eliminējot nepieciešamību pēc tradicionālās kabeļvada, smagiem savienotājiem un atbalsta aprīkojumu, stingri-elastīgas kaskādes nodrošina kompaktas, tīras un izturīgas elektronikas platformas.

Saraksts: uzticamības un ietaupījumu priekšrocības

• Mazāk montāžas soļu: Optimizēts ražošanas process, jo vairākas stingras plates, elastīgie savienojumi un kontaktligzdas tiek apvienotas vienā PCB montāžā.
• Zemākas montāžas izmaksas: Mazāk savienošanas/vadu darbību, samazināta pārbaude un mazāk darbaspēka nozīmē zemākas kopējās sistēmas izmaksas.
• Palielināta kalpošanas ilgums: Nav kustīgu vai berzošos kontaktu punktu, tādējādi elektriskā shēma saglabā integritāti visā produkta dzīves ciklā.

Jaunās lietošanas jomas: uzticamas miniaturizētas patēriņa preces

The Dažu valstu un valstu tiesību akti , valkājami fitnesa ierīces, jaunās paaudzes viedpulksteņi un portatīvie medicīniskie monitori visi prasa elektroniku, kas ir ērtssvars , miniatūra un spēj izturēt atkārtotas liekšanas kustības. Šādos gadījumos elastīgi-cietie un elastīgie shēmas aktīvi tiek ieviesti.

Kopsavilkuma tabula: Galvenās priekšrocības un mērķa nozares

Ciet-elastīgo plates unikālā konstrukcija un materiālu izvēle, apvienota ar pārdomātu slāņojumu un izkārtojumu, ļauj elektroniskajām montāžām izturēt grūtākos apstākļus un ilgāko ekspluatācijas mūžu—bieži vien ievērojami samazinot gan izmēru, gan sarežģītību.

Kad izmantot rigid-flex shēmas pcb dizaina projektēšanā?

Lēmums ieviest stipra-Fiexa PCB tehnoloģija bieži tiek diktiēts ar specifiskām mehāniskām, elektriskām vai uzticamības vajadzībām, kuras pārsniedz to, ko var piedāvāt vai nu tikai elastīga PCB, vai tradicionāla stingra plāksnes konstrukcija. Zinot, kad pieņemt stingri-elastīgas plates dizaina norādījumus var radīt lielu atšķirību, sasniedzot veiktspējas, ražošanas un izmaksu mērķus.

Labākie pielietojuma scenāriji

Apskatīsim dažas ideālas situācijas, kurās stingri-elastīgas shēmas plates nodrošina skaidras priekšrocības:

• Izslēdzot savienotājus un kabeļus: Kad produktiem ir jāmaršrutizē signāli starp vairākām stingajām PCB, katrs savienotājs un kabels pievieno bojājuma risku un montāžas darbu. Rigid-flex shēmas integrēt šos savienojumus, izmantojot elastīgās polimida sekcijas, samazinot gan mehāniskos, gan elektriskos ievainojamības.
• Ierobežota telpas dizaini: Vilņu ierīcēs, miniaturizētos sensoros, iemontējamos medicīniskos ierīcēs vai kompaktās aviācijas elektronikā bieži vienkārši nav vietas tradicionālajiem kabeļiem vai pārmērīgam attālumam starp plātēm. Rīgsto-elastīgo kārbu kaudzēs ļauj radošu, trīsdimensionālu iepakošanu — plātes var montēt salocītās vai kārtās, lai iederētos sarežģītās apvalkā.
• Augstas vibrācijas vai trieciena vide: Militārās, bezpilotiera lidaparāku, automašīnu un rūpnieciskās vadības sistēmas iegūst no savienotāju izņemšanas, kas var atslābt no vibrācijas, paslikt vai piedzēst lodēšanas plaisas.
• Izmaksu pamatojums: Ja jūsu dizains citādi prasītu vairākas cietās PCB, kas savienotas ar elastīgiem kabeļiem un kontaktligzdam, šo papildu komponentu, darbaspēka un pastāvīgo uzticamības problēmu izmaksas bieži pārsniedz maksu par ciet-elastīgu risinājumu —īpaši ņemot vērā kopējās dzīves cikla izmaksas.

Pielietojuma piemēri:

• Bezpilota lidaparāti un aviācijas kameru moduļi
• Kardiostimulatori, zāļu dozēšanas sistēmas, medicīniskā attēlveidošana
• Smartpulksteņi, fitnesa brīvās, līmējamās tālrunis, paplašinātās realitātes (AR) galvas tālrunis
• Augstas veiktspējas rūpnieciskā testēšanas iekārta

Kā ciet-elastīgas shēmas veicina inovācijas

Ciet-elastīgas shēmas tehnoloģija nav tikai par iekļaušanos šaurās telpās vai izturību pret smagiem apstākļiem. Novēršot tradicionālos fiziskos projektēšanas ierobežojumus, inženieri var:

• Vadīt augstas frekvences signālus cauri vairākām plaknēm bez pretestības pārtraukuma.
• Atdalīt jutīgās analogās vai RF sadaļas elastīgajā zonā, minimizējot elektromagnētisko ietekmi (EMI).
• Montēt pilnīgas, daudzpalīšu ierīces kā vienu moduli — ievērojami vienkāršojot gala produkta integrāciju un testēšanu.

Izmaksu un ražošanas kompromisi

Ir svarīgi novērtēt stipra-Fiexa PCB benefitus salīdzinājumā ar sākotnējām un pastāvīgajām izmaksām:

• Ciet-elastīgās plates parasti maksā 2–3 reizes vairāk par vienību nekā vienkārša elastīga shēma vai cietā PCB plate ar pastiprinājumu, galvenokārt dēļ sarežģītā slāņojuma un daudzposmu izgatavošanas procesa.
• Tomēr šīs izmaksas tiek kompensētas ar mazāk montāžas soļu, zemākas kļūmes biežums un samazināti lauka atgriešanās —jo īpaši augstas vērtības vai kritiski svarīgiem ierīcēm.

Liekamības izprasne elastīgajos un stingli-elastīgajos PCB

Viens no definējošajiem raksturlielumiem elastīgos PCB vai stingli-elastīgajam shēmatiekam ir tās spēja saliekties un pielāgoties 3D formām un kustībām, ko prasa mūsdienu elektronisko dizaini. Tomēr, lai sasniegtu uzticamu liekšanās veiktspēju, nepieciešama rūpīga uzmanība mehāniskajām, materiālu un izkārtojuma detaļām. Starpība starp dizainu, kas iztur miljoniem liekšanās ciklu, un dizainu, kas sabrūk pēc simts ciklu, bieži ir izprasme un pamata elastīgā PCB liekamības noteikumi.

Statiķis vs. Dinamiķis elastīgā PCB dizains

Elastīgās shēmas ir pakļautas vai nu stāsts vai dinamiskai liekšanai :

• Statisks elastīgums: Platē tiek izliekts tikai vienu reizi vai dažas reizes montāžas vai uzstādīšanas laikā un pēc tam paliek fiksēts visā tā ekspluatācijas laikā (piemēram, kamerassensora modulis, kas saliekts pozīcijā).
• Dinamisks elastīgums: Shēma tiek atkārtoti liekta normālas lietošanas laikā (piemēram, locītavu sekcijas lokāmos tālruņos, valkājamās fitnesa jostas vai roboti).

Galvenais: Dinamiskām elastīgajām shēmām jābūt konstruētām daudz piesardzīgāk, ar lielāku liekšanas rādiusu un izturīgākiem materiāliem un trasiēšanas metodēm, lai izvairītos no vara noguruma un pārtraukumiem.

Liekšanas rādiuss un liekšanas attiecība

Svarīgākais parametrs elastīguma uzticamībai ir līknes rādiuss —minimālais rādiuss, kādā elastīgā daļa var tikt izliekta, neriskējot mehānisku vai elektrisko bojājumu.

Vispārējie norādījumi minimālajam liekšanas rādiusam:

Projektēšanas padomi liekuma zonām

1. Izvairieties no asiem līkumiem

• Izmantojiet platus, slīpus līkumus — nekad nelietojiet 90° līkumus. Līkumaini vadi sadala mehānisko spriegumu un novērš lokalizētu bojājumu.

2. Vadus orientējiet pa līkuma asi

• Vadi (trases) ir jābūt paralēli līkuma virzienam — nekad perpendikulāri. Tas nodrošina labāko elastību, sakārtojot mehāniskos un vara graudu virzienus.

3. Trases novietojiet neitrālajā ass zonā

• Galvenais termins: neitrālā līkuma ass — elastīgās daļas ģeometriskais centrs, kur samazinās saspiešanas un stiepes spēki. Jutīgos vadus vediet pēc iespējas tuvāk šai asij.

4. Vara biezums un režģa struktūra

• Izmanto visvazākā vara (bieži 0,5 uncijas vai mazāk), kas nepieciešama jūsu strāvas pārvades vajadzībām; tievāka vara var izturēt vairāk liekšanas ciklu.
• Režģa struktūras vara aizpilde liekšanas zonās, lai papildus uzlabotu elastību un samazinātu slodzi (vietā no viendabīgas aizpildes, kura var plaisāt).
• EMI ekraniņošanai izmantojiet režģa veida zemes plakni lai nodrošinātu liekšanas iespēju, vienlaikus saglabājot signāla integritāti.

5. Izgriezumi, atbrīvojumi un spraugas

• Ja iespējams, pievienojiet izgriezumi vai atvieglojuma caurumos līka sekcijā, lai noņemtu nevajadzīgu materiālu un ļautu vieglākai, kontrolētākai liekšanai.
• Šis ir būtisks platām liekuma zonām, lai minimizēt "I-sijas" efektu (pārmērīgu stingumu) un sadalīt liekuma slodzi.

Biezums, vara un vides apsvēres

• IZVĒLE valcēta rekristalizēta vara pret elektrodepositēto (ED) varu maksimālai izturībai un izturībai pret nogurīšanos—būtiski dinamiskām elastīgām lietojumām.
• Samazināt kopējais elastīgās virnes biezums ar rūpīgu kūpošanas dizaina izstrādi: izvairīties no lieka līmes vai biezas pārklājuma, ja tas nav nepieciešams izolācijai.
• Paredzēt vides slodzi: augsta temperatūra, liela mitruma vai agresīva ķīmiskā vide prasa izturīgus, ķīmiski izturīgus materiālus.

Piemērs: Elastīgo shēmu liekamības tabula

Materiālu izvēle elastīgajām un kombinētajām ciet-elastīgajām PCB

Materiāli, kas izvēlēti jūsu elastīgos PCB vai ciet-elastīgajai plāksnei tieši ietekmē liekšanu, uzticamību, kalpošanas laiku, izmaksas un pat ražošanas iespējas. Lai pielietotu visefektīvāko risinājumu, ir būtiski saprast pamatmateriālu, līmes, pastiprinājumu un pārklājumu īpašības stingri-elastīgās PCB dizaina norādes un atbilstība nozares standartiem, piemēram, IPC-4202, IPC-4203 un IPC-4204.

Ikmērēji elastīgie PCB materiāli un to loma

1. Dielektriks un pārklājējs

• Polimīda plēve: Galvenais elastīgo PCB rūpniecības materiāls, kas nodrošina izcilu elastīgumu, termisko stabilitāti un ķīmisko izturību. Augstas kvalitātes polimīdi, ko izmanto elastīgajās shēmās, ir ar dielektrisko konstanti (Dk) diapazonā no ~2,5 līdz 3,2 pie 10 GHz , kas ļauj uzticamu impedances regulēšanas dizainu augstas frekvences signāliem.
• Pārklājējs: Polimīda bāzes slānis, kas laminēts uz elastīgās shēmas augšpusi un apakšpusi, lai nodrošinātu izolāciju, mehānisko aizsardzību un sprieguma novēršanu liekšanas punktos.
  • Piezīme pārklājuma biezums un līmes vienmērīgums ir būtiski, lai izturētu atkārtotas liekšanas kustības un nodrošinātu izolāciju starp varu un vides ietekmēm.

2. Vadi: Vara Foilu Izvēles

• Rolēta termoapstrādīta vara: Zelta standarts dinamiskām elastīgajām shēmām, šis vara tips ir mehāniski plastisks, pretojas plaisāšanai un ir ideāls augstas elastīguma vai dinamiskām lietojumprogrammām.
• Elektrodepositēta (ED) vara: Piemērota statiskām elastīgajām shēmām vai zemas liekšanas zonām—tā ir lētāka, bet mazāk izturīga pret atkārtotām liekšanām.
• Vara svars: Vairākums elastīgo shēmu izmanto 0,5 oz vai 1 oz varu. Tievāka vara palielina liekamību, taču tai jābūt līdzsvarotai ar strāvas pārvadnes nepieciešamībām.

3. Saistviela un līmes

• Akrila līmes: Daudzpusējs un izdevīgs vispārējai lietošanai; piemērots lielākajai daļai patēriņa vai standarta elektronikas.
• Epoksīda līme: Nodrošina labākas temperatūras izturības un mitrumizturības īpašības; tiek preferēts aviācijas vai augstas uzticamības montāžām.
• Spiediensensitīvi līmes (PSA): Noderīgi elastīgo shēmu piestiprināšanai pie metāla, plastmasas vai kompozītmateriālu korpusiem, kad var būt nepieciešama pārtaisīšana vai pārvietošana.
• Termoreakcijas līmes plēves: Nodrošina pastāvīgu, ar siltumu cietējo saiti kritiskos slāņos.

4. FCCL (Elastīgais vara pārklātais lamināts)

• Šis lamināts sastāv no poliimidplēves, kas pārklāta ar vara foliju — veido visu elastīgo plates pamata slāņus. FCCL tiek ražots gan uz līmes bāzes, gan bezlīmju formātā, kamēr bezlīmju versija piedāvā labākas elektriskās un vides īpašības, mazāku mitruma absorbciju un augstāku temperatūras klasi.

Līmētu un bezlīmju elastīgo konstrukciju salīdzinājums

Labākā prakse:

Augstas uzticamības un dinamiskām elastīgām konstrukcijām konstrukcijas bez līmes tagad tiek uzskatītas par zelta standartu.

Stiprinātāji un virsmas pārklājumi

• Stiprinātāju materiāli:  
  • Kaptona stiprinātājs: Izmantots ZIF (nulles ievietošanas spēka) savienotājiem vai vietām, kur elastīgām daļām nepieciešama vietēja pastiprināšana.
  • FR-4 Pastiprinātājs: Novietots zem stingro montāžas zonu vai savienotāju, lai novērstu nolieci/stress.
  • Metala pastiprinātājs (piemēram, nerūsējošais tērauds, alumīnijs): Izmants augstas trieces un lielas izturības montāžas zonās.
• Virsma:  
  • ENIG (Beznosacības Niķeļa un Immersēšanas Zelts): Bieži izmantots kontrolētai ietekmei vai augstas uzticamības kontaktiem.
  • OSP, HASL, Sudrabs, Kalšķis: Izvēlēts atkarībā no montāžas procesa un veiktspējas prasībām.

Ātra materiāla atsauce (ar IPC standartiem)

Izvēloties pareizo materiālu kūli: ko vēlams atcerēt

• Izmantošana poliamīds un velēts, noņemtais vara jebkurai elastīgajai shēmai, kas paredzēta vairāk nekā desmit tūkstošu liekšķeru cikliem (piemēram, dinamiskā elastīgums wearables vai aviācijas nozarē).
• Augstfrekvences signāliem pārbaudiet dielektriskā konstante jūsu pārklājuma un pamatnes materiāla—būtisks pielietojumam <10 GHz.
• Vienmēr konsultējieties ar savu elastīgo PCB ražotājs ieteicams agrīnā stadijā — materiālu izvēle var palielināt izmaksas, izraisīt kavēšanos vai pat ierobežot dizaina brīvību atkarībā no vietējās piegādes un to procesa sertifikācijām.

Elastīgo un kombinēto elastīgi-cietspiedplatīšu izkārtojuma un maršrutēšanas labākās prakses

Izkārtojums un maršrutēšana ir daudz vairāk nekā tikai savienošana — šeit patiešām apvienojas mehāniskā un elektriskā inženierija. elastīgos PCB vai stingli-elastīgajam shēmatiekam pareizi izvēlēts izkārtojums ir ļoti svarīgs, lai maksimāli palielinātu liekšanas izturību, minimizētu problēmas ekspluatācijas laikā (piemēram, caurumu plaisāšanu vai „I-sijas” efektu) un nodrošinātu ražošanas iespējas un iznākumu. Zemāk ir norādīti pamata noteikumi un ekspertu padomi, kas palīdzēs jums piemērot labākos stingri-elastīgās PCB dizaina norādes savam nākamajam projektam.

Vispārīgie izkārtojuma noteikumi

• Izmantojiet pietiekami lielu liekšanas rādiusu: Komplekts lieli liekšanas rādiusi visās elastīgajās zonās ievērojami samazina vadītāju nogurumu un trasišanas lūzuma risku. Visām slāņu struktūrām vienmēr jāievēro IPC-2223 ieteiktie liekšanas rādiusa/liekšanas attiecības standarti (skatiet iepriekšējo sadaļu).
• Izvēlieties līkumainas trases, nevis leņķainas: Vadotnes novietojiet gludi un perpendikulāri līkuma līnijām. Izvairieties no asiem leņķiem (90° un 45°), kas koncentrē mehānisko spriegumu un var izraisīt pārlūzumu.
• Vadotnes orientācija: Visas vadotnes vadiet pa līkuma garumu (paralēli elastīguma virzienam). Perpendikulāras vadītājvadas daudzkārt biežāk pārtrūkst, regulāri liekoties.
• Minimizējiet vadotņu krustojumus līkuma zonā: Nevietojiet vairākas vadotnes tieši vienu pret otru blakus esošajos slāņos, lai izvairītos no I-sijas efekta —bojājumu mehānisma, kad pretēji novietotas vadītājvadas veido stingru, plaisām pakļautu zonu.

Daudzslāņu elastīgās plates: papildu norādījumi

Izmantojot daudzslāņu elastīgās PCB plates, maršrutēšanai jāpievērš lielāka uzmanība:

• Stupveida svītras: Novietojiet vadošos elementus atšķirīgās kārtās, lai sadalītu slodzi un novērstu tās koncentrēšanos noteiktos punktos.
• Plīsuma aizsargi un pakāpeniskas pārejas: Pārejām starp stingrām un elastīgām zonām pievienojiet „plīsuma aizsargstruktūras“ — resnākas svītras vai vara formas, kas piestiprinātas pārejas malā. Samaziniet vara platumu pakāpeniski, nevis izmantojot pēkšņas izmaiņas.
• Elementu izvades zonas: Nevietojiet caurskardes, kontaktlaukus vai komponentus aktīvās liekšanas zonās. Tas minimizē caurskardeļu plaisāšanas un svītru atdalīšanās risku.
• Caurskards līdz vara attālumam: Saglabājiet vismaz 8 mil (0,2 mm) attālumu no caurskarda līdz varam visā projektā — īpaši svarīgi ZIF savienotāju naglām vai malas montāžas elementiem.

Poga (tikai pade) vs. Panelis Pārklājums—Kompromisi

Labākā prakse: Dinamiskiem, augstas elastības reģioniem tikai pogveida pārklājums nodrošina ilgāku nolietojumu; statiskiem vai stingri piestiprinātiem reģioniem paneļa pārklājums var nodrošināt izturīgākas savienojumus.

Caurlaides caurumu dizains: uzticamība katrā pārejā

• Izmantojiet asaru formas veidojumus pie padežu un caurlaides caurumiem: Asaru formas padežu (apmales) pamatnē pie caurlaides caurumu un padežu savienojumiem sadala slodzi, samazinot vara plaisāšanas risku urbuma malā.
• Minimālais gredzenveida apmale: Saglabājiet 8 mil minimālo gredzenveida apmali visiem caurlaides caurumiem un padežām, lai novērstu atvērtas ķēdes un uzlabotu ražošanas iznākumu.
• Novietot vijas tālāk no pastiprinājuma malām: Izvairīties no viju novietošanas cietās un elastīgās pārejas zonās vai tuvu pastiprinājuma malām, lai samazinātu sprieguma koncentrāciju un plaisu veidošanos no „malas efekta“.
• Attālums starp vijām un no vijām līdz vara apmalei: Nodrošināt pietiekamu attālumu, lai novērstu īssavienojumus un ņemtu vērā ražošanas pieļaujamās novirzes saskaņā ar IPC norādījumiem.

Maršrutēšanas kopsavilkuma tabula

Izkārtojuma un maršrutēšanas profesionālie padomi

• ECAD/MCAD sadarbība: Izmantojiet kārtu definīcijas un līkuma zonu vizualizācijas rīkus savā PCB CAD programmatūrā (piemēram, Cadence OrCAD X vai Altium), lai ieviestu aizliegumus, kontaktpunktu kārbu noteikumus un pārejas vadlīnijas.
• DFM pārskats: Vienmēr pieprasiet DFM pārbaudi no sava elastīgās PCB ražotāja, lai novērstu izkārtojuma kļūdas pirms izgatavošanas — daudzi izmanto īpašus analīzes rīkus un var identificēt problēmas, piemēram, nepietiekamu attālumu, nepietiekami atbalstītus kontaktlaukus un nepareizu stingrinātāju pārklājumu.
• Režģveida plaknes: Aizvietojiet cietos vara pārklājumus ar režģveida pildījumiem elastīgajās zonās, lai saglabātu EMI ekrānojumu, nezaudējot elastīgumu.

Kārtu izkārtojuma dizains uzticamiem stingri-elastīgajiem PCB

Rūpīgi izstrādāts elastīgā PCB kārtu izkārtojums ir uzticamas pamats ciet-elastīgajai plāksnei , saskaņojot mehānisko elastīgumu ar elektrisko veiktspēju. Pareiza slāņu skaita, biezuma un materiālu izvēle palīdz optimizēt liekšanās spējas, signāla integritāti, EMI ekrani un ražošanas iespējas. Šajā sadaļā ir aprakstīts, kā izstrādāt efektīvu slāņu struktūru, kas atbilst jūsu produkta mehāniskajām un elektriskajām prasībām.

Projektēšanas apsvērumi: statiska pret dinamisku lietošanu

Statiskas elastīgas slāņu struktūras: Domātas plāksnēm, kas saliektas vienu vai dažas reizes (piemēram, fiksēti lokumi iekšpusē korpusiem). Tās var panest blīvāku slāņu skaitu (līdz 8+ slāņiem) un mazāku liekšanas rādiusu, jo pēc montāžas mehāniskā slodze ir ierobežota.

Dinamiskas elastīgas slāņu struktūras: Elastīgajām shēmām, kas pakļautas atkārtotai ciklisks liekšanai (simtiem tūkstošu vai miljoniem ciklu), šādām konstrukcijām nepieciešams:

• • Mazāks slāņu skaits (parasti 1–2 slāņi, lai samazinātu slodzes).
  • Lielāki liekšanas rādiusi (piemēram, >100× elastīgā materiāla biezums).
  • Velēta rekristalizēta vara izmantošana.
  • Tiešas dielektriskās kārtas ar augstu Tg polimīda plēvēm.

Līdzsvarots kārtu skaits un simetriska kārtojuma izkārtojums

Pāra skaita kārtas ar simetrisku izkārtojumu samazina izkropļojumus un mehānisko spriegumu. Pamatīgi līdzsvarotas iekšējās kārtas palīdz nodrošināt:

• Mehānisko stabilitāti: Novērš saviešanos ražošanas laikā vai liešanas laikā ekspluatācijā.
• Elektriskās īpašības: Līdzsvarotu impedansi un samazinātu starpsignālu ietekmi starp vadiem.

Speciālas tehnoloģijas kārtojuma ražošanā

Grāmatai līdzīga tehnoloģija: Izmanto augsta kārtu skaita elastīgajās PCB, lai apvienotu vairākas elastīgās kārtas, laminējot divus vai vairākus elastīgos sakarus cieši vienu otram, atdalot tos ar saistvielu. Šī metode palielina mehānisko izturību, nezaudējot elastīgumu.

Gaisa spraugas konstrukcija: Iekļauj kontrolētas gaisa spraugas starp elastīgajām kārtām vai starp elastīgajām un cietajām sekcijām, lai samazinātu dielektrisko konstanti un zudumus, uzlabojot augstfrekvences signālu pārraidi un pretestības vadību.

Signāla integritāte un EMI/RFI ekraniņošanas apsvērumi

• Uzsargāt regulēta pretestība elastīgajos ceļos kārtu dizains rūpīgi jākontrolē attiecībā uz dielektriskās kārtas biezumu, vara folijas svaru un materiāla Dk.
• Zemes un barošanas plaknēs jāizmanto režģveida vara aizpildījumi lai nodrošinātu EMI/RFI ekraniņošanu, nekompromitējot elastīgumu.
• Ekrāna slāņi, kas novietoti tuvu augstas ātrdarbības trasiem, samazina signāla troksni, kas ir būtiski aviācijas, medicīnas un telekomunikāciju lietojumos.

Maketa tehnoloģijas un dizaina rīki

Fiziskie maketi: Papīra vai Miļāra prototipi palīdz vizualizēt liekšanas zonas un mehānisko piegulēm pirms izgatavošanas.

ECAD/MCAD Integrācija: Izmantot rīkus kā Cadence OrCAD, Altium vai Siemens NX, lai simulētu kārtojumu zonās, liekuma rādiusos un mehāniskajos spriegumos.

Kārtojuma rīki: Daudzi PCB ražotāji tiešsaistē nodrošina kārtojuma un materiālu izvēles rīkus, kas palīdz ar pretestības aprēķiniem un materiālu savietojamības pārbaudēm jaukā dizaina procesa sākumā.

Piemērs kārtojumam 4-slāņu statiskajai elastīgajai daļai

Līdzsvars starp elastīgajām un cietajām zonām

• Elastīgie slāņi parasti stiepjas cauri cietajām plātēm pārejas zonā.
• Lai uzlabotu uzticamību, cietais zonās elastīgajiem kodoliem vajadzētu būt iekšā, izvairoties no elastīgiem ārējiem slāņiem, lai novērstu plaisāšanu.
• Izmantošana apaļotas stūres (pārejas veidi) uz ciet-elastīgo kontūrām, lai samazinātu sprieguma koncentrāciju un uzlabotu ražošanas iznākumu.

Ievērojot IPC dizaina, ražošanas un testēšanas standartus

Industrijas standartu ievērošana ir būtiska, lai nodrošinātu, ka jūsu stipra-Fiexa PCB atbilst kvalitātes, uzticamības un ražošanas prasībām. IPC standarti kalpo kā pamata elements vienotām dizaina, izgatavošanas, pārbaudes un montāžas metodēm visā elektronikas nozarē. Zemāk mēs izceļam galvenos IPC standartus, kas vadīs jūsu ciet-elastīgo PCB projektu no idejas līdz ražošanai.

Galvenie IPC standarti ciet-elastīgo PCB dizainam

Kā šie standarti ietekmē kombinēto platītes dizainu

Liekšanas rādiuss un mehāniskās slodzes kontrole: IPC-2223 definē minimālā liekšanas rādiusa vadlīnijas, pamatojoties uz elastīgo kārtu skaitu un kārtu biezumu, kas ir būtiski, lai novērstu vadītāju nogurumu un caurumu plaisāšanu.

Pārejas zonas dizaina noteikumi: IPC-2223 un IPC-6013 uzsvērt aizliegtās zonas ap elastīgo un cieto daļu pārejas zonām — nav atļauts novietot kontaktlauciņus, caurvadas vai trases pārāk tuvu malām, lai samazinātu atslāņošanos vai lūzumus.

Lamināta un līmes specifikācijas: IPC atbilstīgu materiālu izvēle nodrošina veiktspēju ilgstošās termiskās ciklēšanas, lieces slodžu un mitruma ietekmē, kā arī norādījumus līmes izmantošanai sniedz IPC-FC-234.

Pārbaude un pieņemšana: Izmantojot IPC-600 un IPC-610 kritērijus, ražotāji un montāžas uzņēmumi var piemēroti klasificēt nepilnperfektības un noteikt elastīgo shēmu prasībām pielāgotus pieļaujamības līmeņus.

Montāžas norādījumi: Saskaņā ar IPC-A-610 un J-STD-001 standartiem montāža stingri-elastīgajās PCB prasa rūpīgas lodēšanas un mitruma kontroles metodes (priekškarsēšana), jo īpaši ņemot vērā polimīda jutīgumu pret mitrumu.

Kvalitātes kontrole un testēšana

IPC standarti arī nosaka:

• Testēšana svinas caurules integritātei un vadu pieķeršanās svinas caurules optiskie, rentgena un mikrošķēluma testi.
• Zemspastāvības priekšapstrādes procesi elastīgo shēmu montāžai, lai novērstu „kukurūzas graudu sprāgšanu” pārkarsēšanas laikā.
• Vides stresa testēšana: termiskā cikliskā slodze, vibrācija un liešanas izturības kvalifikācija.

Kopsavilkums: IPC standarti un to loma stingri-elastīgo PCB projektos

Izdevumu veidošanas faktori un faktori, kas ietekmē izpildes laiku

Projektēšana un ražošana elastīgās PCB un rigīdi-elastīgās PCB ietver sarežģītus mainīgos lielumus, kas tieši ietekmē izmaksas un piegādes laiku. Šo faktoru izpratne ļauj inženieriem un produktu vadītājiem optimizēt dizainu, lai ātrāk un ekonomiskāk ražotu, nezaudējot kvalitāti vai uzticamību.

Galvenie izmaksu veidošanas faktori elastīgo un rigīdi-elastīgo PCB projektēšanā

Parasti iemesli, kas izraisa apstrādes laika kavēšanos

Neatbilstošas liekuma prasības Norādot liekuma rādiusus, kas mazāki par ražošanas iespējām vai IPC norādījumiem, rodas ražošanas pārstrāde un kavēšanās.

Nepilnīgi vai neskaidri dizaina dati Trūkstoša būtiska dokumentācija, piemēram, elastīgo un stingro daļu pāreju specifikācijas, ZIF savienotāju informācija, kārtojuma definīcijas vai urbumu attāluma no vara prasības, izrašu inženieru atkārtotas vaicāšanas un kavēklis.

Dizaina saistīti jautājumi Piemēri ietver nepareizu vadu maršrutēšanu liekumos, caurlūzu novietošanas kļūdas vai pārmērīgas vara plaknes elastīgās zonās, ko pēc iesnieguma atzīmē DFM rīki.

Neskaidamas montāžas instrukcijas Elastīgās montāžas ražošanai nepieciešama priekškarsēšana/mitruma kontrole, pareiza pastiprinātāju izmantošana un fiksatoru norādes. Šo informāciju neievērojot, montieriem var rasties neskaidrības un tiks zaudēts laiks.

Profesionālais padoms: Nodrošinot pilnu izgatavošanas rasējumu un detalizētas specifikācijas , kopā ar iepriekšēju DPC konsultāciju no jūsu elastīgās PCB ražotāja, ievērojami saīsinās piegādes termiņi un samazinās dārgas pārprojektēšanas.

Izmaksu un kvalitātes līdzsvarošana

Kad tiek optimizēta cena, ņemot vērā piegādes laika apsvērumus, atcerieties, ka:

• Pasūtījuma ātras izgatavošanas prototipi var palielināt vienības cenu, taču paātrina produkta izstrādes ciklus.
• Projekta iterāciju konsolidēšana, lai samazinātu izmaiņas pēc ražošanas uzsākšanas, ietaupa ievērojamas izmaksas.
• Investējot gatavas ražošanas ar vienu piegādātāju—kas nodrošina gan izgatavošanu, gan montāžu—samazina komunikācijas kavējumus un kvalitātes riskus.
• Iepriekšēja iesaiste ar ražotājiem, piemēram, Sierra Circuits , kuri piedāvā tiešsaistes piedāvājumu rīkus un DFM atbalstu, vienkāršo cenu un piegādes laiku precizitāti.

Ātrais atsauces galds: Projektēšanas apsvērumi pret izmaksu un termiņa ietekmi

Kā izvēlēt pareizo elastīgo un stinglo-elastīgo PCB ražotāju

Sadarbojoties ar pareizo elastīgos PCB vai stinglo-elastīgo PCB ražotāju ir būtiski, lai nodrošināt, ka jūsu sarežģītie dizaini tiek pārvērsti augstas kvalitātes, uzticamās produktos, kas tiek piegādāti laikā. Atšķirībā no standarta stingrās konstrukcijas dēļiem, elastīgie un stinglo-elastīgie ķēdes prasa speciālu izgatavošanu, precīzu materiālu apstrādi un stingru kvalitātes kontroli, lai atbilstu augstām elektriskajām un mehāniskajām specifikācijām.

Svarīgi ražotāja kvalifikācijas, kas jāapsver

Pieredze un ražošanas iespējas

• • Pierādīts rezultātu vēsture ar elastīgo PCB un stinglo-elastīgo ražošanu , īpaši dinamiskajām liekšanām un daudzslāņu augstas blīvuma elastīgajiem dizainiem.
  • Pieejamība ātra PCB prototipēšana lai paātrināt attīstības ciklus.
  • Pieredze ar sarežģītām slāņu struktūrām , līmes bez konstrukcijām un augsta slāņu skaita elastīgajām plāksnēm.
  • Iespēja ražot gatavām montāžām , ieskaitot mitruma priekškarsēšanu, fiksatoru apstradi un komponentu lodēšanu saskaņā ar IPC-A-610 un J-STD-001 standartiem.

Materiāli un tehnoloģija

• • Piekļuve augstākās kvalitātes polimida plēvēm , apstrādātām noapaļota vara plēnām , un augstas klases FCCL lamināti .
  • Ekspertīze gan līmētās, gan bezlīmētās elastīgās konstrukcijās.
  • Uzlabotas virsmas pārklājuma iespējas (ENIG, OSP utt.) un piemērotu pastiprinātāju (Kapton, FR-4, metāla) izvēle.

Dizaina ražošanas atbalsts (DFM)

• • Spēcīga inženieru sadarbība dizaina apskates laikā, lai pārbaudītu liekšanas rādiusu, vadu maršrutēšanu, caurules novietojumu un kārtu sakārtojumu.
  • Piekļuve tiešsaistes piedāvājumu un DFM rīkiem , ļaujot veikt dizaina problēmu agrīnu noteikšanu un precīzi novērtēt piegādes termiņus.
  • Detalizētu izgatavošanas rasējumu un montāžas pārbaudes sarakstu pielāgotu elastīgajiem ķēžu pavedieniem.

Sertifikācijas un kvalitātes nodrošināšana

• • Atbilstība galvenajiem standartiem: IPC-2221, IPC-2223, IPC-6013, IPC-600, IPC-A-610, J-STD-001 .
  • ISO 9001 vai AS9100 sertifikāti, kas norāda uz stabiliem kvalitātes nodrošināšanas sistēmām.
  • Mitruma kontroles protokoli, piemēram, izkarsēšana un mitruma līmeņa kontroles apstrāde.

Viena objekta, pilna cikla ražošana

• • Ražošanas vietas, kas apstrādā gan elastīgo PCB izgatavošana un montāža , minimizējot loģistikas sarežģītību un komunikācijas plaisas.
  • Spēja nodrošināt ātru atsauksmju ciklu un strauju problēmu novēršanu.

Jautājumi, ko uzdot potenciālam elastīgo PCB ražotājam

Ieguvumi, kas rodas no agrīnas sadarbības ar jūsu ražotāju

• Pielāgotas slāņojuma ieteikumi izmantojot viņu materiālu bibliotēku un procesu ekspertīzi.
• Labāk riska mazināšana laikus atklājot ražošanas ieviešanas problēmas pirms instrumenta izgatavošanas.
• Optimizēts izmaksas un izgatavošanas laiki caur informētiem kompromisiem.
• Lielāka iespējamība vienvietējai ražošanai veiksmīga vienvietēja ražošana , no prototipa līdz masu ražošanai.

Piemērs: Sierra Circuits pieeja

Sierra Circuits atspoguļo nozares labākos standartus, piedāvājot:

• Pilnu iekštelpu elastīgo un ciet-elastīgo PCB izgatavošanu un montāžu.
• Detalizētas DFM konsultācijas pirms ražošanas uzsākšanas.
• Izstrādātas tiešsaistes kalkulācijas un materiālu atlases rīki.
• IPC atbilstoši ražošanas procesi un mitruma vadība.
• Ātra prototipēšana ar pierādītiem laikā piegādes rādītājiem.

Galvenais pārbaudes saraksts: Jūsu elastīgās/elastīgi-cietais PCB ražotāja izvēle

• Pierādīta pieredze ar dinamiskām elastīgām un daudzslāņu elastīgi-cietām PCB ražošanā
• Modernu materiālu noliktava, ieskaitot polimīda un FCCL opcijas
• Detalizētas DFM un dizaina konsultāciju pakalpojumu sniegšana
• ISO un IPC sertifikācija un pārredzama kvalitātes pārvaldības sistēma
• Viena objekta gatavā izgatavošanas un montāžas iespējas
• Pierādīts rekords attiecībā uz ātru prototipu izgatavošanas termiņu ievērošanu
• Skaidra, detalizēta cena un apjoma palielināšanas opcijas

Galvenie secinājumi un labākās prakses

Projektēšana un ražošana rigīdi-elastīgās PCB ir sarežģīts process, kas prasa vispārēju pieeju—no gudras materiālu izvēles un kūļa dizaina līdz precīzai izkārtojumam un uzticamām ražošanas partnierattiecībām. Zemāk ir apkopots īss svarīgu punktu un labāko prakšu kopsavilkums, kas balstīts uz nozares standartiem un pieredzi no lauka, lai palīdzētu jums panākt panākumus ar nākamo augstas veiktspējas elastīgo shēmu.

Galveno punktu kopsavilkums

• Izprast lietojuma vajadzības: Noteikt, vai jūsu dizainam nepieciešams statisks vai dinamisks elasts . Dinamisks elasts prasa ievējami lielākus liekuma rādiusus un izturīgāku misiņu un materiālus.
• Ievērot IPC standartus: Sekot IPC-2221, IPC-2223, IPC-6013, IPC-600, IPC-A-610 un J-STD-001 lai nodrošinātu, ka dizains, izgatavošana un montāža atbilst stingrām nozares prasībām.
• Optimizēt liekuma rādiusu un liekuma attiecību: Izmantot ieteiktos minimālos liekuma rādiusus, balstoties uz slāņu skaitu un elastīguma biezumu, lai novērstu agrīnu bojājumu.
• Materiālās lietas: Izvēlieties materiālus, piemēram polimīda dielektriķi, velmētu rekristalizētu varu, līmes bez FCCL , un piemērotus pastiprinājumus savam pielietojuma vidē.
• Laukumu izkārtojums un maršrutēšana: Vadus novietojiet paralēli līkumainām vietām ar gludām līnijām, daudzslāņu vados izmantojiet nobīdi, izmantojiet pietiekami lielus gredzenveida apmale, asaru formas kontaktlaukumus un ievērojiet minimālos attālumus no urbuma līdz vara virsmai.
• Slāņu dizains: Izmantojiet simetrisku, pāra slāņu uzlikšanu, speciālas tehnoloģijas, piemēram, grāmatvedības metodi vai gaisa spraugu slāņus, un aizsargājiet elastīgos slāņus ar atbilstošiem pārklājiem.
• Iesaistiet ekspertu ražotājus agrīnā stadijā: Sadarbībā ar uzņēmumu, kas ir elastīgo PCB ražotājs pieredzes bagāts pilna cikla, ātrai ražošanai, piedāvājot projektēšanas atbalstu un ievērojot IPC standartus.
• Pārvaldīt izmaksas un apgroošanās laiku: Pilnas, detalizētas izgatavošanas zīmējumi un agrīna DFM samazina izmaksu pārsniegumus un ražošanas kavējumus.

Labāko prakšu pārbaudes saraksts

Ieteicamie resursi un rīki

• Lejupielādēt Ražošanai piemērotas konstruēšanas rokasgrāmata no uzticamiem piegādātājiem, piemēram, Sierra Circuits.
• Izmantošana tiešsaistes slāņu un materiālu atlasīšanas rīki lai precizētu pretestību un mehānisko veiktspēju.
• Izmantojiet PCB CAD programmatūru ar daudzonu slāņojumu un liekuma vizualizāciju iespējas.

Secinājums

Rigid-Flex PCB dizains apvieno elektrisko precizitāti ar mehāniskajām nepieciešamībām — līdzsvarojot daudzslāņu struktūras, rūpīgu materiālu izvēli un eleganti izvietotas trases, lai radītu izturīgus risinājumus pat visprasaļainākajām nozarēm. Ievērojot standartus, cieši sadarbojoties ar pieredzējušiem ražotājiem un ievērojot pārbaudītas dizaina likumsakarības, jūsu nākamā elastīgā vai kombinētā ciet-elastīgā PCB plates izcelsies ar izturību, veiktspēju un ražošanas vieglumu.