Zakaj je fleksibilna sestava tiskanih vezij idealna za nosljive naprave?

Meta naslov: Sestava tiskanih vezij za nosljive naprave — fleksibilni materiali za tiskana vezja, tehnike SMT in DFM Meta opis: Spoznajte najboljše prakse za sestavo tiskanih vezij za nosljive naprave: fleksibilni materiali za tiskana vezja (poliimid, zaščitni sloj), profili SMT/refluksa, konformno prevlekanje, nastavitev RF, smernice DFM in preprečevanje pogostih okvar.

1. Uvod: Revolucija fleksibilnih in trdno-fleksibilnih tiskanih vezij

Preteklo desetletje je označilo prelomni premik v načinu oblikovanja elektronskih naprav, zlasti na področju tehnologija za nosilce in medicinski instrumenti . Današnji potrošniki pričakujejo ne le pametne funkcije, temveč tudi izjemno kompaktna, lahka in robustna napravica, kot so pametne ure , števci fitnessa , suhovne pomoči , ploščice z biosenzorji , in še naprej skenljiva tiskana vezja v središče pozornosti in prisilila razvijalce ter proizvajalce, da ponovno premislijo o vsem – od materialov do strategij povezovanja.

Fleksibilna tiskana vezja (FPC) in strogo-flex PCB so postale temelj novega vala. Za razliko od tradicionalnih tiskanih vezij, fleksibilna tiskana vezja lahko upognemo, zvijemo in prilagodimo majhnim, nenavadno oblikovanim ohišjem izdelkov. Trdno-fleksibilna tiskana vezja naredijo še korak naprej tako, da združijo gibljive in togih delov na isti plošči, kar omogoča neprekinjene električne povezave v najtežje dostopnih kotih izdelka. Te inovacije pri Montaža FPC ne zmanjšujejo le velikosti in teže, temveč izboljšujejo trdnost naprav, povečujejo zmogljivost ter omogočajo nove možnosti, kot so ukrivljene zasloni ali medicinski senzorji, ki udobno prilegajo ob telesu.

Glede na raziskavo industrije iz leta 2025 (IPC, FlexTech) več kot 75 % novih konstrukcij nosljive elektronike in medicinskih naprav zdaj imajo kakšno obliko flexni tok aLI integriranje trdega in fleksibilnega -Ne. Ta trend se bo še povečal, saj bodo izdelki postali pametnejši, tanjši in odpornejši. Pravzaprav, povezave visoke gostote (HDI) , ultra majhne 0201 Sistemi za upravljanje podatkovnih sistemov , ter napredno polimidni prožni PCB materiali so postali standardni v Skupina PCB za nosljive naprave .

srce inovacij v nošenih napravah je miniaturizacija. A miniaturizacija je mogoča le zaradi prebojev v proizvodnji in sestavljanju fleksibilnih tiskanih vezij.  — Paul Tome, vodja izdelka Flex & Rigid-Flex, Epec Engineered Technologies

Tukaj je, kar naredi to novo dobo tiskanih vezij za nošene elektronske naprave tako zanimivo:

• Prihranek prostora in mase: Sodobne nošene naprave lahko merijo debelino enake kot kovanec, hkrati pa ponujajo polno povezljivost, kar omogočajo njihove večplastne fleksibilne tiskane plošče in miniaturizirane komponente.
• Vzdržnost in udobje: Poliamidna FPC-vezja zanesljivo prenesejo tisoče ciklov upogibanja, kar jih naredi idealnimi za opence, nalepke in trakove za glavo, ki se morajo gibati skupaj z uporabnikom.
• Moč in zmogljivost: Učinkovita postava, natančno usmerjanje in napredno sestavljanje, vključno z optimiziranim SMT lotkanjem in konformnim prevlekanjem tiskanih vezij, pomagajo nadzorovati izgube energije ter elektromagnetne motnje (EMI/RF).
• Hitrost do inovacije:  DFM za fleksibilne tiskane plošče in hitre tehnike izdelave prototipov (kot so fleksibilni vezji s 3D tiskom) omogočajo podjetjem hitro izmenjavanje ter uvedbo novih idej na trg.

Tabela 1: Primerjava tehnologij tiskanih plošč v nosljivih napravah

Ko se podrobneje spustimo v ta priročnik, boste izvedeli ne le kaj, temveč tudi kako za napredno generacijo skenljiva tiskana vezja —od izbire pravih materialov za fleksibilne tiskane vezije (flex PCB) in obvladovanja SMT za fleksibilne tiskane vezije do premagovanja izzivov sestavljanja in zanesljivosti v resničnem svetu. Ne glede na to, ali ste inženir, konstruktor ali vodja dobavnega veriga v IoT , tehnologija za zdravje , ali potrošniška elektronika sektorji, ti vpogledi vam bodo pomagali ponuditi boljše in pametnejše naprave.

2. Kaj so fleksibilne in kombinirane trdno-fleksibilne tiskane plošče?

V področju načrtovanje tiskanih plošč za prenosne elektronske naprave , nekatere tiskane plošče niso enake. Fleksibilne tiskane plošče (FPC) in trdno-fleksibilna tiskana vezja so se uveljavile kot zlati standard za sodobne prenosne naprave, IoT module in medicinske naprave, kjer sta bistvena trajnost, racionalna raba prostora ter edinstvene oblike. Oglejmo si, kaj loči te napredne tehnologije tiskanih plošč – in kako omogočajo inovacije v izdelkih, kot so pametne ure, fitness sledilniki in biosenzorske ploščice.

Fleksibilne tiskane plošče (FPC)

A plošča z fleksibilno tiskano krožnico so izdelane iz tankega, upogljivega podlag, ki je najpogosteje polimiden (PI) folija —ki se lahko upogne, zloži in zavije brez loma. Za razliko od tradicionalnih trdnih plošč, ki temeljijo na FR-4, so FPC-ji namensko zasnovani za prilagoditev dinamičnim in kompaktnim okoljem nosljivih naprav.

Tipična struktura fleksibilnih tiskanih vezij:

Ključni podatki:

• Polmer upogiba: Za robustne konstrukcije naj bo najmanjši polmer upogiba vsaj 10× skupna debelina plošče .
• Širina sledi/razmik: Pogosto tako majhen kot 0,05–0,1 mm razmika na naprednih ploščah.
• Debelina bakrenega folija: Pogosto najdemo v 12–70 µm območju, kjer omogočajo manjše krivine.
• Coverlay folija: Omogoča mehansko zaščito in električno izolacijo.

Montaža FPC podpira enoplastne in zapletene večplastne konstrukcije ter omogoča oblikovanje ohišij naprav debeline do 0.2 mM —popolno primerno za fitness ure nove generacije ali pametne ploščice.

Trdno-fleksibilna tiskana vezja

A strogo-flex PCB združuje najboljše iz obeh svetov: dele tiskanega vezja sestavimo kot trdne, obstojne plošče za namestitev občutljivih SMT komponent, medtem ko ostanejo drugi deli fleksibilni, da omogočajo upogibanje ali pregibanje. Te fleksibilne in trdne cone so brezšivno integrirane s točnimi izdelovalnimi postopki, kar zmanjša zapletenost sestave in potrebo po velikih konektorjih.

Tipična struktura togofleksibilnega tiskanega vezja:

• Trdi deli: Standardni FR-4 (ali podoben) s plasti bakra, uporabljen za montažo komponent.
• Fleksibilni deli: Plasti FPC na osnovi polimida, ki povezujejo trde dele in omogočajo dinamično gibanje ter kompaktno skladiščenje.
• Povezava med plastmi: Mikroperhodi ali prebodni perhodi, pogosto uporabljeni pri HDI (High-Density Interconnect) načrtovanju, podpirajo večplastne poti signalov in dovajanje napetosti.
• Prehodna območja: Previdno zasnovana, da se izognemo napetosti in širjenju razpok.

Prednosti pri prenosljivih napravah:

• Največja svoboda oblikovanja: Omogoča konstrukcije naprav, ki bi bile nemogoče z le togimi tiskanimi vezji.
• Manj priključkov/medpovezav: Zmanjšuje skupno težo, debelino in točke okvar.
• Izboljšana zanesljivost: Ključno za uporabe z visoko zanesljivostjo (npr. medicinski vsadki, prenosljive naprave vojaškega razreda).
• Izboljšano elektromagnetno in RF ekraniranje: Z večplastnimi masnimi ravninami in natančnejšim nadzorom impedance.

Praktične uporabe v prenosljivih napravah in medicinskih napravah

Pametne urice:

• Uporabite večplastno elastično PCB strukturo za usmerjanje signalov, dotikalne zaslone, gonilnike prikazovalnikov in brezžične module okoli ukrivljenih ohišij ur.
• Elastične antene in baterijske povezave imajo koristi od Montaža FPC za ohranjanje celovitosti naprave med upogibanjem zapestja.

Fitnes sledilniki in biosenzorske ploščice:

• Polimidske fleksibilne tiskane plošče z majhnim razmikom SMT komponentami omogočajo enkratne ali pol-enkratne izdelke z izjemno tankimi oblikami (<0,5 mm).
• Vgrajeni senzorji (kot so pospeškomeri, merilniki srčnega utripa ali SpO₂ LED-ji) neposredno na FPC-ju izboljšajo kakovost signala in udobje izdelka.

Medicinska oprema:

• Trdno-fleksibilna tiskana vezja poganjajo vsadljive monitore in bolniške nošene naprave tako, da združujejo zanesljivost, nizko težo in odpornost proti ponavljajočemu se upogibanju—pogosto presežejo 10.000 ciklov pri preizkušanju fleksibilnosti.

Studij primerov:  Vodilni proizvajalec naprav za spremljanje treninga je izkoristil 6-plastne FPCB ploščice s sledmi debeline 0,05 mm in komponentami 0201, pri čemer je dosegel končno debelino sestavljene plošče 0,23 mm. To je omogočilo napravo z maso pod 5 gramov, opremljeno s stalnim EKG in sledenjem gibanja – nekaj, kar bi z običajnimi trdimi tiskanimi vezji bilo popolnoma nedosegljivo.

Hitri pregled terminologije

V kratica:  Fleksibilna in trdno-fleksibilna tiskana vezja (PCB) niso le alternativa trdim ploščam – so pravi motorji, ki omogočajo naslednjo generacijo pametnejših, manjših nosljivih naprav in medicinskih naprav. Razumevanje materialov, struktur in osnovnih konceptov, ki stojijo za njimi, je temelj vsake druge odločitve pri načrtovanju in sestavljanju tiskanih vezij za nosljive naprave.

Pripravljeni za poglavje 3? Vtipkajte 'Naprej' in nadaljujem s poglavjem »Prednosti fleksibilnih tiskanih vezij za nosljive in medicinske naprave« – vključno s seznami, podrobnimi razlagami in uporabnim industrijskim znanjem.

3. Prednosti fleksibilnih tiskanih vezij za nosljive in medicinske naprave

Ko je inženiring napredoval tiskanih vezij za nošene elektronske naprave rešitve ali ustvarjanje kompaktnih medicinskih pripomočkov, gnečne PLO (FPC) so temelj za inovacije in funkcionalnost. Njihove edinstvene lastnosti spodbujajo miniaturizacijo, izboljšujejo zanesljivost in omogočajo funkcije, ki preoblikujejo to, kar je mogoče v potrošniški in zdravstveni tehnologiji.

Miniaturizacija in prihranek prostora: Odprtje novih oblik

Ena izmed najbolj izjemnih prednosti plošča z fleksibilno tiskano krožnico je njegova izjemna tankost in prilagodljivost. Za razliko od običajnih trdih plošč, so lahko FPC tako tanke kot 0,01 mm , z vgradnjami, izdelanimi za enoslojne in večslojne konfiguracije. To omogoča oblikovalcem, da usmerjajo kritične signale in energijo v tesnih, ukrivljenih ali slojenih prostorih v najmanjši nosljivi napravi.

Primerna tabela: Debelina prožne plošče za PCB po aplikaciji

Ključno dejstvo: Prilagodljiva tiskana vezja lahko pogosto nadomestijo več togih plošč in njihovih povezav, pri čemer zmanjšajo težo za do 80%in prostornino celo za 70%v primerjavi s tradicionalnimi tiskanimi vezji za nosljive naprave.

Vzdržnost in zanesljivost ob ponavljajočem upogibanju

Fleksibilna tiskana vezja na osnovi poliimida so zasnovana tako, da prenesejo tisoče, celo deset tisoč upogibov, zasukov in ciklov fleksibilnosti. To je ključno za nosljive naprave, ki so redno izpostavljene gibanju zapestja, gležnja ali telesa ter morajo brezhibno delovati leta nazaj.

• Preizkušanje fleksibilnih ciklov: Vodilni proizvajalci testirajo svoja tiskana vezja za nosljive naprave po standardih, ki presegajo 10.000 fleks ciklov brez strukturne ali električne okvare.
• Upornost proti razslojevanju: Kombinacija medena folija in močni lepila v FPC paketu zmanjšujejo ločevanje plasti, tudi ob fizičnem napetosti.
• Izogibanje razpokam na lotu: Strateška postavitev SMT komponent ter uporaba podplnjevalnega materiala v conah napetosti preprečujeta utrujenostne okvare, ki so pogoste pri trdnih ploščah.

Citat:

»Brez vzdržnosti fleksibilnih tiskanih vezij bi večina pametnih naprav za zdravje in fitnes propadla že po nekaj dneh ali tednih uporabe v resničnem svetu. Robusne FPC sestave so danes standard v industriji.« — Vodilni inženir, globalna blagovna znamka za fitness naprave

Manj priključkov, višja zanesljivost sistema

Tradicionalne PCB sestave – še posebej pri 3D, zloženih postavitvah naprav – zahtevajo priključke, skoke in zalitane kable. Vsak priključek predstavlja potencialno točko okvare. Sestava fleksibilnih tiskanih vezij omogoča integracijo več vezjskih odsekov v eno samo strukturo, kar zmanjšuje število:

• Solder spojev
• Vgrajene žice
• Mehanskih priključkov

To ima za posledico:

• Večjo odpornost proti tresljajem/vibracijam (ključno za nosljive naprave za aktivni način življenja)
• Enostavnejše sestavljanje
• Manj jamstvenih težav zaradi okvar priključkov/kablov

Fakt: Tipični fitness sledilnik, ki uporablja en sam FPC, lahko zmanjša število povezav s 10+ na 2 ali 3, hkrati pa skrajša čas sestavljanja za več kot 30%.

Oblikovalska svoboda: kompleksne oblike in večplastnost

Zmožnost »upogni-in-ostani« sodobnih polimidske fleksibilne tiskane plošče omogoča nove ravni svobode načrtovanja:

• Ovijanje vezij okoli ukrivljenih baterij ali prikaznih modulov.
• Nanizanje več elektronskih plasti za fleksibilne tiskane plošče z visoko gostoto povezav (HDI) .
• Ustvarjanje »origami« sestavov, ki se prepognejo, da bi ustrezali biomimetičnim ali nerectangularnim ohišjem.

Seznam: Značilnosti oblikovanja, omogočene s fleksibilnimi tiskanimi ploščami

• Nošenke za prenos na telesu (medicinske elektrode, stalno spremljanje glukoze): Izredno tanke, prilegajo se koži
• AR/VR trakovi za glavo ali očala : Ustreza obliki obraza, izboljša udobje
• Pametni prstanji/naprstniki : Obdaja majhne polmere brez razpokanja ali odpovedi
• Bio-integrisana elektronika : Se prepogne ali upogne skupaj z mehkim človeškim tkivom

Zmanjšani stroški pri masovni proizvodnji

Čeprav so začetni stroški orodij za flex circuits lahko višji, jih nadomesti:

• Nižje število komponent (odstranitev priključkov/kablov)
• Krajše SMT sestavne linije (manj ročnega dela)
• Izboljšana donosnost z manjšim številom napak, povezanih s povezavami

Pri visokih količinah, kot se opazijo pri nosljivih potrošniških napravah in medicinskih ploščicah, so skupni strošek lastništva trendi nižji od trdih sestavov, še posebej ob upoštevanju jamstvenih reklamacij ali okvar po prodaji.

4. Prednosti trdno-elastičnih tiskanih vezij (Rigid-Flex PCBs)

Na poti razvoja skenljiva tiskana vezja in naprednih elektronik za prenosne naprave je inženirska skupnost odkrila moč združevanja obeh svetov— trdna in elastična tiskana vezja —za ustvarjanje nepremagovitih izdelkov. Trdno-fleksibilna tiskana vezja so pridobila pomembno vlogo v medicinski tehnologiji, opremi vojaškega razreda, AR/VR napravah ter visokokakovostnih nosljivih potrošniških napravah, saj ponujajo popolno kombinacijo vzdržnosti, univerzalnosti in zmogljivosti.

Kaj je trdno-elastična tiskana vezja (Rigid-Flex PCB)?

A strogo-flex PCB je hibridna struktura, ki integrira plasti trdnih (FR-4 ali podobnih) tiskanih vezij z plastmi giblji vezji (FPC), izdelanimi ponavadi iz poliimidov. Elastični deli povezujejo trdne dele, kar omogoča trodimenzionalno prepogibanje, uporabo v ohišjih posebnih oblik ter neposredno integracijo v gibajoče se dele, kot so oporniki za zapestje ali glava.

Glavne prednosti tehnologije trdno-elastičnih tiskanih vezij

1. Nadpovprečna konstrukcijska zanesljivost

Trdno-fleksibilna tiskana vezja značilno zmanjšajo potrebo po priključkih, skočnih žicah, stežalnih spojih in lotarskih spojih. To je ključno pri tiskanih vezij za nošene elektronske naprave sestavah, ki so izpostavljene pogostemu upogibanju, padcem in vibracijam.

• Zmanjšano število točk povezovanja : Vsak odstranjen priključek zmanjša možnost nastanka mesta okvare, s čimer se zmanjša splošno tveganje okvare naprave.
• Izboljšana odpornost proti udarcem/vibracijam : Integrirane strukture bolje prenesejo mehanske poškodbe kot sestavi z vtičnicami in kabelskimi svežnji.
• Bolj primerno za nosljivke z visoko zanesljivostjo in ključne za opravila , kot so vsadni medicinski napravi ali vojaške komunikacijske enote, kjer ni dopustna nobena posamezna točka okvare.

2. Kompaktno in lahko pakiranje

Ker so trdi in fleksibilni deli brezševno integrirani trdno-fleksibilna tiskana vezja drastično zmanjšajo skupno debelino in težo naprave. To je bistveno za pametne ure, brezžične slušalke in kompaktne medicinske monitore.

• Integrirana vezja in manj kablov omogočajo inovativno, miniaturizirano pakiranje, ki se lahko prilagodi organskim oblikam.
• Zmanjšanje teže: Fleksibilni deli običajno dodajo le 10–15%skupne velikosti in teže v primerjavi s samostojnimi trdimi tiskanimi vezji s kabelskimi sestavi.
• Prihranek prostora: Rešitve trdno-elastične plošče pogosto zmanjšajo prostornino vezja za 30–60%, in omogočajo resnične 3D arhitekture ohišij (zložene, skladovane ali ukrivljene sestave).

3. Izboljšana električna zmogljivost

Hitri signali in RF sledi imajo koristi od nadzorovanih dielektričnih lastnosti trdnih območij in ekraniranja ozemljitve, medtem ko elastična območja upravljajo z medpovezavami v tesnih prostorih.

• Nadzorovana impedanca: Odlično primerno za visokofrekvenčna vezja (Bluetooth, Wi-Fi, medicinska telemetrija).
• Izboljšano EMI/RF ekraniranje: Plastnata struktura in ločeno ozemljitev omogočata boljšo skladnost z EMC standardi.
• Celovita signalna kakovost: Mikroprehodi in HDI usmerjanje zagotavljajo krajše, neposredne poti signalov in so optimizirani za majhno motnost.

Tabela: Ključne zmogljivosti, omogočene z trdno-elastičnimi tiskanimi vezji (Rigid-Flex PCBs)

4. Poenostavljena sestava tiskanih vezij in zmanjšani stroški (dolgoročno)

Čeprav so stroški tiskanih vezij za tog-elastične ploščice višji kot pri preprostih FPC ali le togih ploščah, so dolgoročne prihranke znatni:

• Poeneitena sestava: Ena integrirana plošča pomeni manj sestavnih delov, korakov in možnih napak.
• Hitrejša avtomatizirana sestava: SMT in THT linije delujejo bolj gladko z manj ločenimi tiskanimi vezji in priključki, ki jih je treba poravnati.
• Stroškovno učinkovito pri večjih količinah: Zmanjševanje stroškov poprodajnih popravil, vračil ali ponovnega sestavljanja prinaša koristi napravam z življenjsko dobo več let.

5. Odpornost na trdo okolje

Trdno-fleksibilna tiskana vezja so idealne za uporabo v nevarnem medicinskem ali zunanjem okolju:

• Visoka odpornost proti temperaturam: Gibke plošče iz polimida in trdne plošče z visoko Tg prenesejo do 200°C (kratek čas), kar omogoča sterilizacijo ali uporabo v zunanjem okolju.
• Odpornost proti koroziji, kemikalijam in UV sevanju: Nujna za naprave, ki so v stiku z znojem, sredstvi za čiščenje ali sončno svetlobo.
• Zaščita pred vlago: Izboljšano z konformno prevlečenje za tiskane vezije in parylen/silikonska encapsulacija v fleksibilnih conah.

6. Svoboda oblikovanja za inovativne aplikacije

Trdno-gibke vezji omogoča nove geometrije:

• Nosilni kamere —tiskano vezje se lahko ovije okoli baterij in senzorjev
• Glavne trakove za spremljanje nevronov —tiskano vezje sledi konturam glave brez izpostavljenih žic
• Medicinske ploščice za otroke —tanke, pregibne, a hkrati robustne—omogočajo neprekinjeno spremljanje, ne da bi poškodovali kožo

Zakaj se trdno-elastični izstopa za prihodnost

Združitev trdote in elastičnosti na eni sami tiskani plošči odpira nov svet možnosti za nosljive naprave in omogoča oblikovalcem trdna podlago za pametne, povezane medicinske tehnologije, fitness ure nove generacije, AR/VR nosljive naprave in še naprej.

5. Ključne konstrukcijske ovire pri sestavljanju tiskanih plošč za nosljive naprave

Inovacije in prednosti miniaturizacije skenljiva tiskana vezja so ogromne, vendar prinašajo edinstvene in zapletene konstrukcijske izzive, ki jih morajo inženirji rešiti, da zagotovijo zanesljivost, vzdržnost in optimalno uporabniško izkušnjo. Ti izzivi izvirajo neposredno iz zahtev fleksibilna tiskana vezja in strogo-flex PCB tehnologij ter vedno manjših velikosti in vedno višjih pričakovanj današnjih nosljivih elektronskih naprav.

Miniaturizacija in visokoz gostote interkonekti (HDI)

Miniaturizacija je v samem središču oblikovanja tiskanih vezij za nosljive naprave. Naprave, kot so pametne ure in zdravstveni ploščki, zahtevajo tiskana vezja debeline le nekaj desetink milimetra, pri čemer se v vsak kvadratni milimeter stisne vedno več funkcij.

• HDI tehnologija: Uporablja mikroprehode (do 0,1 mm), izjemno tanke sledi (≤0,05 mm) in večplastne konstrukcije za omogočanje zelo gostega usmerjanja.
• Velikost komponente:  0201 Sistemi za upravljanje podatkovnih sistemov so pogosto uporabljane v sestava fleksibilnih tiskanih vezij za nosljive naprave, kar močno obremenjuje natančnost postavljanja komponent (<0,01 mm) in natančnost vpadanja.
• Omejitve razmika: Integriteta signala, usmerjanje napajanja in upravljanje toplote morajo biti ohranjene na površini, ki je lahko 15×15 mm ali manj.

Tabela: HDI in miniaturizacija pri sestavljanju tiskanih vezij za nosljive naprave

Fleksibilnost: napetost materiala, polmer upogiba in omejitve postavitve

Nosljive naprave zahtevajo plošče, ki se lahko z gibanjem upognejo več tisočkrat na dan. Projektiranje za prožnost pomeni razumevanje koncentracije stresa, zagotavljanje minimalni radij upogiba (≥10x skupne debeline) in optimizacijo vrstnih kupov, da bi lahko izzvali ponavljajočo se deformacijo brez izgube zmogljivosti.

• Fleksibilni PCB polimidov plasti so izbrane zaradi njihove odpornosti na utrujenost, vendar lahko nepravilna postavitev ali nakladanje še vedno povzroči razpoke ali delaminiranje.
• Načrt za namestitev:  
  • Težke ali visoke komponente morajo biti nameščene na togih ali nizko napetostih območjih.
  • Sledovi se morajo usmerjati vzdolž nevtralne osi ovink in se izogibati krogom ali ostrim vogabom.
• Najboljša praksa usmerjanja:  
  • Uporabljaj ukrivljene sledi, ne ostri koti.
  • Če je mogoče, ohranite širši razmak med sledi.
  • Izogibajte se prehodnim kontaktom v območjih, ki so podvržena pogostemu upogibanju.

Učinkovitost porabe energije in omejitve baterije

Večina nosljivih naprav deluje na baterije in mora delovati več dni – ali celo tednov – z enkratno polnitvijo. Upravljanje porabe energije na fleksibilna tiskana vezja je uravnoteženje med prostorom, upornostjo trakov, toplotnimi učinki in splošno učinkovitostjo sistema.

• Mikrokrmilniki z nizko porabo, moduli Bluetooth in integrirana vezja za upravljanje energije so standardna oprema.
• Dostava moči:  
  • Uporabite široke napajalne trakove in trdne ravnine mase za najnižjo možno upornost.
  • Previdno postavitev odstranjevalnih kondenzatorjev za omejitev padca napetosti in preprečevanje nihanj.
  • Sestava in usmerjanje trakov naj zmanjšata IR izgube in presege pri visoki gostoti.

Odpornost proti vlage in okoljska obstojnost

Nosljivi napravi so izpostavljeni znoju, maščobam kože in okoljskim vplivom, kar povečuje zahteve glede konformno prevlečenje za tiskane vezije , zaprtja in čistosti sestave.

• Vrste konformnih prevlek:  
  • Parylen: Tanek, brez pinhol; odličen za medicinske in visoko zanesljive aplikacije.
  • Akrilna, silikonska: Cenovno ugodnejša, dobra odpornost proti vlage in kemikalijam.
• Selektivna prevleka: Nanaša se samo tam, kjer je potrebna, da prihrani težo, stroške in proizvodni čas.
• Preizkušanje robustnosti:  
  • Naprave morajo prestati teste pri visoki vlažnosti, koroziji in „pršenju z vodo“, ki simulirajo mesece neprekinjenega nošenja.

Stabilnost RF/EMI

Napredni Skupina PCB za nosljive naprave pogosto vključuje brezžične oddajnike (Bluetooth, NFC, Wi-Fi, Zigbee). Zagotavljanje čistega prenosa signala zahteva pozornost na RF načrtovanje in EMI ekraniranje v izjemno kompaktnih prostorih:

• Kontrola impedanc  
  • 50 Ω sledi, pregradne odprtine, dosledno uravnoteženje baker.
  • Uporaba kalkulatorja nadzorovane impedance za kritične antene in RF sledi.
• Ločevanje RF/digitalnega RF module in digitalno logiko postavite v ločene cone plošče, dodajte lokalne ozemljitvene ščite in uporabite izolacijske reže.

Primerjava trdega FR-4 in fleksibilnega polimida (FPC)

Povzetek kontrolnega seznama za uspeh pri sestavi tiskanih vezij za nosljive naprave

• Načrtovanje HDI z mikrospojnimi luknjami in tankimi tirnicami
• Ohranite dovoljeni upogibni radij ≥10× debelino laminata
• Ne postavljajte občutljivih/velikih komponent na fleksibilne cone
• Tirnice usmerite vzdolž nevtralne osi in se izogibajte koncentratorjem napetosti
• Načrtujte zaščito pred vlago/okoljskimi vplivi
• Načrtujte za zanesljivost pri RF in EMI/ESD že od začetka

Uspešno premagovanje teh izzivov je ključno za dostavo trdnih, miniaturiziranih in zanesljivih tiskanih vezij za nošene elektronske naprave izdelkov. Vsaka odločitev, od sestave laminata in materialov do tehnologije SMT montaže ter zaščite pred okoljskimi vplivi, vpliva na dejansko robustnost in zadovoljstvo potrošnikov.

6. Materiali in načrtovanje sestave laminata za fleksibilne in trdno-fleksibilne tiskane plošče

Sovremeni skenljiva tiskana vezja zelo odvisno od materialov znanosti in natančnega inženiringa sestave laminata. Izbira materiali za fleksibilne tiskane plošče , teže bakra, lepila, zaščitni premaz in več neposredno vpliva na zmogljivost, zanesljivost in izdelovalnost tako fleksibilna tiskana vezja (FPC) kot trdno-fleksibilna tiskana vezja . Izbira pravih materialov in sestava plastnega paketa zagotavlja, da bo vaš prenosni naprava ustrezala pri velikosti, teži, prožnosti in življenjski dobi – tudi ob stalnem fizičnem naporu.

Osnovni materiali za fleksibilne in trdno-fleksibilne tiskane plošče

Polimiden (PI) folija

• Zlati standard podlage za fleksibilne in trdno-fleksibilne tiskane plošče.
• Omogoča odlično mehansko prožnost, visoko odpornost proti toploti (do 250 °C) ter odlično kemično stabilnost.
• Tanke mere, ponavadi 12–50 µm , primerna za izdelavo ultra tankih nosljivih ploščic in bolj trdnih fleksibilnih delov.

Medena folija

• Sloj za signal in napajanje: Na voljo običajno v 12–70 µm debelina.
  • 12–18 µm: Omogoča izredno tesne krivine, uporablja se v visoko gostih fleksibilnih področjih.
  • 35–70 µm: Podpira višje tokove za ravnine napajanja ali ozemljitve.
• Valjano žareni baker je prednostna izbira za dinamično fleksiranje zaradi odlične odpornosti proti utrujanju, medtem ko se elektro-nanesti baker včasih uporablja za manj zahtevne, predvsem statične aplikacije.

Sistemi na osnovi lepila

• Spoji plasti skupaj (PI in baker, zaščitni film in baker itd.).
• Akrilni in epoksidni lepila so priljubljena, vendar za FPC-je visoke zanesljivosti/medicinske namene procesi brez lepila (neposredno laminiranje bakra na PI) zmanjšajo tveganje okvare in izboljšajo toplotno obstojnost.

Zaščitni film / pokrovni film

• Folije iz poliamida od 12–25 µm debelina deluje kot zaščitni in izolacijski sloj nad vezjem, kar je še posebej pomembno pri nosljivih napravah, izpostavljenih znoju ali mehanski obremenitvi.
• Zaščiti vezje pred obrabo, vlago in prodiranjem kemikalij ter ohranja fleksibilnost.

Materiali trdnih delov (trd-gibka plošča)

• FR-4 (steklena vlakna/epoksi): Standard za trde dele, ki zagotavlja stabilnost komponent, trdnost in učinkovitost stroškov.
• V medicinskih ali vojaških nosljivih napravah posebni visoko-Tg ali brezhalogenski FR-4 izboljšajo zmogljivost in skladnost.

Primer sestave: Nosljiva FPC nasproti tog-elastični PCB

Preprosta nosljiva FPC (2-slojna)

Trd-gibljiva tiskana vezja (za pametno uro)

Nabor gibkih tiskanih vezij za nosne naprave: vpogled v načrtovanje

• Ravnotežje bakra: Ob ohranjanju podobne količine bakra na zgornji in spodnji strani se zmanjša zvijanje in krčenje po izjedkanju.
• Zamaknjeni mikrovodniki: Porazdeli mehanske napetosti, podaljša življenjsko dobo območij z večkratnim upogibanjem pri nosnih napravah.
• Tehnike lepljenja:  
  • Lepilo brez lepila, neposredno laminiranje PI-bakre za zanesljivost pri vsadljivih ali enkratnih biosenzorjih, zmanjšuje tveganje odlepenja.
  • Akrilni lepila za glavne potrošniške nosljive naprave, uravnoteženje stroškov in prilagodljivosti.

Možnosti površinske obdelave za nosljive naprave

Toplotna in kemična obstojnost

• Gibljivi vezji iz polimida izdržati maksimalne temperature preliva (220–240 °C) med sestavljanjem.
• Nosljive naprave morajo upirati znoju (solim), maščobam kože, detergentom in UV sevanju – zato sta polimid in parilin priljubljeni izbiri v industriji.
• Študije staranja razkrijejo, da pravilno izdelani FPC-ji omogočajo električno in mehansko celovitost za 5+ let dnevne aktivne uporabe (več kot 10.000 ukrivljenosti) ob zaščiti z ustreznim prekrivanjem ali prevleko.

Ključne razmiske in najboljše prakse

• Optimizirajte sloje za prilagodljivost: Število slojev in debelino lepila ohranite na najmanjši možni meri, potrebni za zanesljivost in kapaciteto signalov.
• Ohranjajte minimalni polmer upogiba (≥10× debelina): Ključno za preprečevanje loma, utrujenosti lotnih spojev ali razslojevanja pri vsakodnevni uporabi.
• Uporabljajte visoko kakovostno RA baker in PI folijo: Zlasti za dinamične upoge (zapestnice, fitnes sledilniki).
• Določite izreze zaščitnega sloja: Ogoljite samo ploščice, da zmanjšate tveganje prodora okoljskih vplivov.

Kontrolni seznam za materiale tiskanih vezij za prenosne naprave:

• Poliamidna folija (brez lepila, kadar je mogoče)
• Valjano žarjeno baker za fleksibilne cone
• FR-4 za trdne dele (samo pri kombiniranih trdno-fleksibilnih vezjih)
• Akrilni ali epoksidni lepila (odvisno od razreda naprave)
• Površinska obdelava ENIG ali OSP
• Parilenski/poliimidni zaščitni sloj za zaščito

Izbira in nastavitev pravih materiali za fleksibilne tiskane plošče in postavitev ni le tehnična podrobnost – temveč odločilni dejavnik za udobje, trdnost in skladnost vašega izdelka z regulativami. Premišljena izbira materialov in postavitve je osnova vsakega uspešnega Tiskanega vezja za nosljive naprave projekt.

7. Najboljše prakse pri postavljanju komponent in usmerjanju signalov

Učinkovit postavitev komponent in pametni usmerjanje signalov so osnova uspeha vsakega skenljiva tiskana vezja – še posebej pri fleksibilnih tiskanih vezjih ali kombiniranih togih in fleksibilnih vezjih. Napake v tej fazi lahko povzročijo razpoke v lotu, RF motnje, predrčne mehanske okvare ali postavitev, ki je tako težka za sestavo, da se donos in zanesljivost močno zmanjšata. Poglejmo si najboljše industrijske prakse, utemeljene tako na plošča z fleksibilno tiskano krožnico teoriji kot tudi na tisočih »izkušenj iz prakse« na področju nosljive elektronike.

Postavljanje komponent: načela za zanesljivost in vzdržnost

1. Strukturna območja: Težke komponente izven fleksibilnih območij

• Toga območja za stabilnost: Postavite težke, visoke ali občutljive komponente (kot so mikrokrmilniki, senzorji, Bluetooth/Wi-Fi moduli in baterije) na trdne dele tiskanih vezij. To zmanjša napetost v zalitih spojih in zmanjša tveganje razpokanja med upogibanjem in obrabo.
• Fleksibilna območja samo za usmerjanje: Uporabljajte fleksibilna območja predvsem za usmerjanje signalov in napajanja. Če morate postaviti lahke pasivne komponente (upore, kondenzatorje) ali priključke v fleksibilna območja, poskrbite, da so poravnane vzdolž nevtralna os (srednje črte, kjer je napetost pri upognjenem delu minimalna).

2. Upoštevajte os upogiba in nevtralno os

• Postavljanje komponent na upogibnih mestih: Izogibajte se nameščanju katerih koli SMT naprav neposredno na osi upogiba (črti, okoli katere se vezje upogne). Tudi navidez majhna postavitev izven osi lahko podvoji število ciklov preživetja pri testiranju ponavljajočega se upogibanja.
• Tabela: Smernice za postavljanje komponent

3. Prehodni in testni kontakti

• Ohranite prehodne kontakte stran od območij z visokim naporom pri upogibanju: Prehodni kontakti, zlasti mikrokontakti, lahko pri ponavljajočem se upogibanju povzročijo razpoke. Postavite jih v območja z nizkim napetostnim obremenitvami in nikoli na os upogiba.
• Uporabite kapnasto oblikovane kontakte: Kapnasti kontakti zmanjšujejo koncentracijo napetosti tam, kjer se tirnice priključijo na kontakte ali prehodne kontakte, s čimer zmanjšajo tveganje razpok pri upogibanju.

Usmerjanje signalov: Zagotavljanje integritete, fleksibilnosti in RF zmogljivosti

1. Ukrivljeni trasi in gladki prehodi

• Brez ostrih kotov: Trase vedno usmerjajte z rahlimi ukrivljenimi črtami namesto s koti 45° ali 90°. Ostre kote ustvarjajo točke povečanega napetostnega obremenitve, kar naredi trase ranljive za lom po večkratnem upogibanju.
• Širina sledi in razmik:  
  • ≤0,1 mm širina trase za visoko integrirane nosljive naprave, vendar širše, če prostor dovoli (zmanjšuje upornost in izboljša zanesljivost).
  • Ohranjanje enakomerna razmika za stabilnost glede na elektromagnetne motnje (EMI).

2. Nadzorovan polmer upogiba

• Priporočilo za polmer upogiba: Nabor minimalni polmer upogiba naj bo vsaj 10× skupna debelina za vse dinamične fleksibilne cone, kar zmanjša možnost razpokanja bakra ali luščenja (npr. za 0,2 mm FPC ohranite upogibe z radijem ≥2 mm).
• Če so potrebni tesnejši upogibi: Uporabiti se lahko tanjši baker in tanka PI folija, vendar je obvezno izvedba cikličnega testiranja za preveritev konstrukcije v realnih pogojih.

3. Slojevanje v fleksibilnih in trdnih conah

• Zamaknjeni trasi: Razporedite sledi in prebore med plastmi pri večplastnih fleksibilnih vezjih, da preprečite kopičenje napetosti na enem mestu.
• Ločevanje signalov/napajanja: Vodite digitalne, analognes in RF signale na ločenih plasteh/conah.
  • Skupine napajalnih in masnih vodnikov postavite skupaj za nižji EMI in manjši šum.
  • Uporabite ekranirane sledi ali ravnine za antene in RF linije.

4. Povezovanje senzorjev in usmerjanje visokofrekvenčnih signalov

• Neposredna povezava: Postavite senzorje (ECG elektrode, pospeškomere, fotodiodo) blizu analognih vhodnih modulov, da zmanjšate motnje in ohranite integriteto signala – še posebej pri analognih sledih z visoko impedanco.
• Mikrotrakovne in koplanarne valovodne geometrije: Uporabljajo se za RF sledi, pri čemer se ohranja 50 Ω impedanca. Uporabite kalkulatorje za nadzorovano impedanco ob usmerjanju za Bluetooth ali Wi-Fi module.

5. Ekraniranje, RF in ozemljitev

• Polnjenje ozemljitve v bližini anten: Poskrbite za vsaj 5–10 mm razdalje okoli anten, skupaj z dovolj velikimi potmi za vrnitev toka na zemljo in vrstami prebodov za izboljšano ekraniranje.
• Ločite digitalne in RF dele: Uporabite ravnine za ozemljitev in izreze deske, da zmanjšate sklopitev EMI.

Pogoste napake in kako se jim izogniti

• Past: Usmerjanje kritične urinih linij prek območja fleksibilnosti z večkratnimi ovinki.
  • Rešitev: Usmerite visokofrekvenčne/RF sledi po ravnohodnih poteh z nadzorovano impedanco, čim bližje trdo pritrjenemu oscilatorju.
• Past: Postavljanje preskusnih točk/vijakov v območja s povečano fleksibilnostjo.
  • Rešitev: Uporabite robovne priključke ali postavite preskusne točke na trdna in dostopna območja.

Hitri pregledni seznam nasvetov

• Vse integrirane vezje (IC) in težke naprave postavite na trdna območja.
• Pasivne komponente poravnajte na nevtralni osi, stran od ukrivljenih mest.
• Uporabite ukrivljene sledi in kapljične ploščice.
• Ohranite čim širšo sled in razmik, kadar je mogoče.
• Ekranirajte in ločite RF, digitalna in analogni področja.
• Izogibajte se prehodnim kontaktom (vias) in točkam za testiranje na katerem koli delu FPC, ki se redno upogiba.
• Potrdite postavitev s pomočjo orodij DFM, da naprej predvidite težave pri izdelavi.

Preudarno oblikovane postavitev komponent in usmerjanje signalov so ključne za doseganje funkcionalne dolgoživosti in skladnosti z regulativami v vsakem Tiskanega vezja za nosljive naprave . Če dvomite, preverite z ustreznimi testnimi sistemi za upogibanje in preskusnimi montažami pred serijsko proizvodnjo – vaši podatki o garanciji vam bodo zahvalili!

8. Tehnike sestavljanja tiskanih vezij: SMT, lotenje in pregled

Naraščaj skenljiva tiskana vezja in ultra tanke naprave so razširile meje ne le pri načrtovanju, temveč tudi pri izdelavi. Pri izdelavi fleksibilnih tiskanih vezij, FPC ali kombiniranih togih in fleksibilnih vezij, tehnike sestavljanja morajo zagotoviti zanesljivost, natančnost in minimalno obremenitev komponent med in po procesu. Poglejmo si najnovejše strategije, ki omogočajo visoko donosno proizvodnjo sodobnih tiskanih vezij za nošene elektronske naprave rešitve.

SMT sestava za fleksibilne tiskane vezje in nosljive naprave

Tehnologija površinske montaže (SMT) je privzeta izbira za Montaža FPC v nosljivih napravah, vendar se mora postopek prilagoditi edinstvenim lastnostim fleksibilna tiskana vezja .

Ključne prilagoditve za fleksibilna in trdno-fleksibilna tiskana vezja:

• Uporaba trdnih nosilnih podložk ali oprijemal:  
  • FPC-ji, ki so tanki in upogljivi, zahtevajo podporo med postopkoma dvigovanja-in-postavljanja ter reflow. Trdni nosilci preprečujejo deformacije in krčenje.
• Vakuumska pritrdila ali začasni okrepitveni elementi:  
  • Začasno pritrjeni na fleksibilno vezje, da ustvarijo ravno, stabilno podlago za SMT, nato pa odstranjeni po sestavi.
• Natančni referenčni označevalci in orodne luknje:  
  • Nujni za natančno pozicioniranje med avtomatiziranim postopkom postavljanja (<0,01 mm tolerance za komponente 0201).

Postavitev SMT komponent:

• 0201 in mikro-BGA-ji: Nosljivi napravi pogosto uporabljata nekatere najmanjše SMD komponente na svetu, da prihranita prostor in težo.
• Umerjanje postavljalnih strojev: Zahtevani so visoko natančni stroji; vizualno ali lasersko vodenje je obvezno za pravilno usmeritev in pozicioniranje.
• Hitrost proti fleksibilnosti: Hitrost postavljanja lahko zaradi potrebe po previdnem rokovanju in izogibanju upogibanju plošče med postavljanjem ni tako visoka kot pri trdnih tiskanih vezjih.

Tehnike lepljenja in profili preizkurjenja za fleksibilna tiskana vezja

Kombinacija tankih slojev polimida, valjastega bakra in lepil jih naredi Montaža FPC izjemno občutljive na temperaturo in mehanske napetosti.

Priporočeni profil ponovnega taljenja za polimidske fleksibilne tiskane vezije

• Nizkotemperaturni spajk (npr. Sn42Bi58): Uporablja se za zaščito lepilnih slojev in preprečevanje luščenja pri občutljivih konstrukcijah ali tam, kjer so prisotne temperaturno občutljive komponente.
• Refluks v dušikovi atmosferi: Nevtralno dušikovo okolje preprečuje oksidacijo med lotkanjem, kar je kritično za zelo drobne ploščice in izboljšanje kakovosti spojk.

Napredni postopki in orodja

Podplnjevanje in okrepitev

• Podplnjevanje: Nanaša se pod velike ali občutljive komponente v fleksibilnih območjih, da absorbira mehanske napetosti.
• Okrepitev roba: Lokalni trdilci ali debelejši prekrivni sloj zagotavljajo odpornost proti prebadanju ali podporo za območja priključkov.

Prevodni lepila

• Uporabljajo se za temperaturno občutljive ali organske podlage, kjer bi tradicionalno lotkanje lahko poškodovalo tiskano vezje.
• Zagotavljajo tanjše spojke, ki ohranjajo fleksibilnost.

Pregled in testiranje

Zaznavanje napak je na gibljivih tiskanih vezjih bolj zahtevno, zato so napredne metode pregleda ključne.

Avtomatizirana optična kontrola (AOI)

• AOI z visokim povečanjem: Zaznava mostičenje lemerja, pojav 'sarkofaga' in nepravilno poravnavo mikroskopskih komponent.
• Rentgenski pregled: Nujno za BGAs, mikro-BGAs in drobne skrite spoje – neocenljivo za HDI sestave tiskanih vezij za nosljive naprave.
• Testiranje letalskega sonde: Uporablja se za zaznavanje odprtij/kratkih stikov, kjer so prizade za ICT neprimerne pri večjem številu različic in majhnih serijah.

Testiranje gibanja in okoljskih vplivov

• Dinamični upogibni sistemi: Sestavljena vezja izpostavijo tisočim ciklom upogibanja, da se zagotovi trdnost spojev in sledi.
• Preizkušanje vlažnosti in slanega meglica: Preveri skladno prevleko za tiskane vezje, da se zagotovi obstojnost v okoljih z obilnim znojem ali visoko vlažnostjo.

Primerjava primera: sestava SMT za nosljiv fitness sledilnik

Velik proizvajalec nosljivih naprav je uporabil naslednje korake za svoj izjemno tanek fitness sledilnik:

• Prilagodila fleksibilna tiskana vezja na nosilce iz nerjavnega jekla, izdelane s friziranjem, za ohranjanje ravnosti.
• Uporabljena AOI in rentgenska kontrola po vsaki fazi SMT sestave.
• Uporabljena maksimalna temperatura pretočnega lemljenja 225°C in čas nad talino 60 sek , optimiziran, da se izognemo pregorevanju lepila.
• Izvedenih 10.000 testov fleksibilnih ciklov za simulacijo 2 let dnevnega upogibanja; v proizvodnih serijah, kjer je bil uporabljen podpliv, ni opažen noben razpok na lotu.

Hitri seznam za SMT in lemljenje za fleksibilne/semi-fleksibilne tiskane vezije za prenosne naprave

• Vedno uporabite trden ali vakuumski nosilec.
• Umerite postopek postavljanja glede na specifični zamik za fleksibilne plošče.
• Sledite priporočenim profilom ogrevanja, zadrževanja in najvišje temperature proizvajalca.
• Pri občutljivih sestavih izberite nizkotemperaturno lemilno zlitino.
• Preverite vse spoje z AOI in rentgenom, še posebej pri mikro BGAs.
• Upoštevajte podpliv ali okrepitve v conah konektorjev z visokim obremenitvami.
• Pred serijsko proizvodnjo simulirajte upogibanje in testiranje življenjske dobe.

9. Zaščita pred vlago, udarci in korozijo

V zahtevnem okolju nosljivih naprav, robustne strategije zaščite so prav tako pomembni kot pametna zasnova in natančna montaža. Pot, dež, vlažnost, telesna olja in vsakodnevna gibanja so predmet vsakodnevnega Tiskanega vezja za nosljive naprave za korozivne, upogibne in udarne napore. Brez ustrezne zaščite, celo najbolj napredni fleksibilna tiskana vezja ali trde-fleksibilna sestava lahko v nekaj mesecih trpi zaradi slabšanja zmogljivosti, kratkih vezjev ali celo katastrofalne okvare. Vprašajmo se, kako lahko industrija zaščiti sestava fleksibilnih tiskanih vezij za dolgo, zanesljivo življenjsko dobo v realnem svetu.

Zakaj je zaščita pred vlago in korozijo pomembna

Tiskanih vezij za nošene elektronske naprave so sestavljeni deli redno izpostavljeni potu (ki vsebuje soli, kisline in organske molekule), vlažnosti okolja in stiku s kožo. Glavni načini okvare vključujejo:

• Vpijanje vlage: Zmanjšuje odpor izolacije, povzroča puščanje in električne kratke poti.
• Korozija: Požre medne sledi in lotna povezava, še posebej v prisotnosti znoja, bogatega s kloridi.
• Razplastitev: Vzdigujevanje ali hidroliza lepilnih slojev, kar vodi do ločevanja in mehanskega okvarjanja.
• Mehansko napetost: Ponavljajoče upenjanje lahko povzroči mikropraskove na izpostavljenih sledih in lotnih povezavah, kar še pospeši prodor vlage.

Konformna prevleka za tiskane vezije: vrste in izbira

Konformne prevleke so tanke zaščitne folije, nanesene preko sestavljenih tiskanih vezij. Njihove glavne funkcije so izključevanje vlage in korozivnih snovi, izolacija proti iskrenju ali kratekim stikom ter včasih tudi zagotavljanje ovire proti obrabi ali fizičnemu vplivu.

Pogoste vrste prevlek:

Izborno prevlečenje in zapakiranje

• Izborna uporaba: Le območja, izpostavljena znoju ali okoljskim tveganjem, so prevlečena, točke za segrevanje ali preizkušanje pa ostanejo nepokrite zaradi lažje proizvodnje in diagnostike.
• Zapakiranje/zapremanje: Pri nekaterih robustnih napravah so ključna področja plošč ali sestavni deli neposredno zapolnjena s silikonskimi ali epoksidnimi masami, ki zagotavljajo zaščito pred mehanskimi udarci in vlago.

Strategije za odpornost proti vlage in koroziji pri večplastnih vezjih

• Zatesnjeni robovi: Prekrivne folije morajo vezje tesno oviti, pri robovih naj bo čim manj izpostavljen bakren material. Po potrebi se uporablja zatesnitev robov z smolo ali konformno prevleko.
• Brez izpostavljenih vodov: Vse prehodne luknje v fleksibilnih območjih morajo biti prekrite ali napolnjene, da se prepreči neposreden prodor znoja.
• Izbor površinskega zaključka: Zaključki ENIG in OSP izboljšajo odpornost proti koroziji; HASL je treba izogibati v segmentu nosljivih naprav zaradi neenakomernega nanašanja in večje ranljivosti za podrezovanje.

Izboljšave za udarce, vibracije in mehansko trdnost

• Trdilni elementi: Uporabljajo se okoli priključkov za absorbiranje sile pri vstavljanju ali tam, kjer se FPC spoji s trdimi plastikami.
• Podplnjevanje: Vbrizgani pod velikimi komponentami izravnajo razliko v mehanski prilagodljivosti in zmanjšajo tveganje razpokanja lotnih spojev ob ponavljajočem upogibanju.
• Okrepljeni zaščitni sloj: Poveča lokalno odpornost proti prebadanju in obrabi, kar je še posebej pomembno za tanke naprave, ki so v stiku s kožo.

Preskusni postopki za povečano obstojnost

• Nosljivi tiskani vezji podlagi izpostavljeni:  
  • Preizkušanje fleksibilnih ciklov: Tisoči do desetih tisočov upogibanj.
  • Preizkušanje vlažnosti in slanega meglica: Izpostavljenost ~85 % RH, >40 °C več dni do tednov.
  • Preizkušanje padca/tresenja: Simulacije padcev ali nenadnih udarcev.

10. Upravljanje energije in optimizacija RF

Učinkovitost porabe energije in zanesljivost brezžičnega delovanja sta temeljna elementa uspešnih skenljiva tiskana vezja . Kratek čas delovanja na baterijo ali nestabilna povezava pogosto povzročata pritožbe potrošnikov in neuspele uvedbe izdelkov, zaradi česar sta upravljanje energije in optimizacija RF (frekvenčnega območja) ključna za vašo strategijo oblikovanja. Oglejmo si, kako pravilna fleksibilna tiskana vezja in strogo-flex PCB postavitev, sestava in izbira komponent zagotavljajo varčevanje z energijo, visoke zmogljivosti ter odpornost proti motnjam tiskanih vezij za nošene elektronske naprave .

Nasveti za upravljanje porabe energije pri prenosljivih napravah

1. Široke sledi za napajanje in trdni ravninski vodniki za maso

• Pomembna je upornost sledi: Zmanjšajte padce napetosti in uporne izgube tako, da uporabite najširše možne sledi za napajanje in maso – po možnosti ≥0,2 mm široke kjerkoli je to mogoče na FPC paketu. Tanek baker ali ozke sledi hitro zmanjšujejo učinkovitost sistemov z nizko napetostjo litijeve baterije.
• Trdni vodniki: Pri večplastnih fleksibilnih in kombiniranih togih-fleksibilnih konstrukcijah vodite maso in napajanje kot neprekinjene ravnine. Ta pristop zmanjša občutljivost na EMC/ESD ter zmanjša IR izgube, kar je ključno pri napravah, ki se pogosto zbujajo in brezžično komunicirajo.

2. Ločevanje in integriteta napajanja

• Previdna postavitev ločevalnih kondenzatorjev: Kondenzatorje postavite čim bližje priključkom za napajanje/ozemljitev in LDO-om/krmilnikom buck.
• Kratki, široki priključki: Uporabite najkrajše možne sledi med kondenzatorji in ploščicami IC, da zmanjšate hrup in valovitost.

3. Regulatorji z nizkim padcem napetosti in stikalni regulatorji

• LDO-ji za izredno tiho napajanje: Analogni/RF deli običajno uporabljajo LDO-je za nizek hrup, čeprav to pomeni nekoliko nižjo učinkovitost.
• Stikalni regulatorji za višjo učinkovitost: Digitalne in senzorske platforme raje uporabljajo stikala za visoko učinkovitost, vendar za ceno bolj zapletene razporeditve (stikalni hrup višje frekvence; zahtevano previdno načrtovanje tiskanega vezja in ekraniranje).

4. Segmentirane tirnice napajanja

• Preklopljeni domeni napajanja: Uporabite stikala za obremenitev ali MOSFET-e za prekinitev napajanja posameznih sekcij (npr. senzorjev, Bluetootha, prikazovalnikov), ko so v mirovanju, s čimer preprečite puščanje majhnega toka v stanju spanja.
• Merilniki nivoja baterije: Postavitev merilnikov nivoja baterije na glavni vhod FPC poenostavi meritve SOC na sistemski ravni in omogoča pametne protokole polnjenja.

Optimizacija RF za sestave PCB nosljivih naprav

Nosljive naprave živijo ali umirajo glede na svojo zmožnost zanesljive komunikacije. Naj bo to Bluetooth za slušalke, Wi-Fi za nadzorne naprave za paciente ali NFC za brezstično plačevanje – RF konstrukcija v fleksibilna tiskana vezja sestavah mora odpraviti številne težave pri integraciji.

1. Nadzorovana impedanca in konstrukcija sledi

• Prilagoditev impedance: Ohranjanje 50 Ω karakteristična impedanca na RF sledih, pri čemer se uporabljajo mikrotrakovne ali coplanarne valovodne strukture, kot jih predlagajo proizvajalci čipov.
  • Prilagodite širino sledi, razmik do mase in strukturo tiskane vezne plošče (PCB stack-up) glede na kalkulator impedance .
• Kratki in neposredni RF vodniki: Vodila antenskega priključka naj bodo čim krajša in neposredna, da se zmanjšajo izgube vstavljanja in popačenje signala.

2. Prostor okoli antene in njena postavitev

• Prostor je ključnega pomena: Zajamite vsaj 5–10 mm razdalje okoli anten, brez bakra, mase in večjih komponent.
  • Pri majhnih FPC-jih uporabite tiskane antene v fleksibilnem območju – te se prilegajo napravi in zahtevajo robustno prilagoditev/ujemanje.
• Brez kovine zgoraj/spodaj: Izogibajte se baterijam, oklepom ali zaslonom neposredno nad antenami ali RF vhodi; ti lahko povzročijo odstranitev nastavitve antene in zmanjšajo sevalno moč.

3. Ekraniranje, ozemljitev in ločevanje

• RF oklepi za ozemljitev: Ustvarite razlite ozemljitve in ograd iz vijakov (via fences) okoli meja ločitve RF/digitalnih delov.
  • Uporabite ograde iz vijakov (vrste vijakov s korakom 0,5–1,0 mm) za izolacijo RF con.
• Ločevanje digitalnega/RF: Postavite digitalne taktne signale, podatkovne linije in stikalne napajalnike stran od občutljivih RF odsekov. Po potrebi uporabite izrezane dele ali reže za ločevanje v ravninah ozemljitve.

Primer primera: Bluetooth modul v sledilniku fitnessa

Tim zasnov za prepoznavnim fitness sledilnikom je uporabil šestplastno FPC strukturo s posebnimi zgornjimi in spodnjimi ravninami za ozemljitev. Bluetooth antena je bila postavljena na skrajni konec fleksibilnega območja traku, kar ji je zagotovilo prostor brez bakra in brez komponent velikosti 15 mm. Konstruktorji so uporabili kalkulator nadzorovane impedance, da so zagotovili natančno prilagoditev priključne sledi na 50 Ω.

11. Smernice za oblikovanje glede na izdelovalnost (DFM)

Prelom brilliant skenljiva tiskana vezja koncept v visokokolutno resničnost pomeni projektiranje za več kot le funkcionalnost— obdelovalnost je odločilni dejavnik. Zanemarjanje DFM za fleksibilne tiskane plošče ali togih-elastičnih struktur lahko povzroči odpade pri proizvodnji, izgube donosnosti, povečane stroške ali celo zamaknjeno uvedbo na trg. Pri nosljivih napravah, ki imajo majhne, nepravilne oblike in visoke zahteve glede zanesljivosti, vsaka podrobnost v vašem pristopu k DFM-ju naredi razliko.

Osnovna DFM navodila za fleksibilne in toge-elastične tiskane vezije

Zadržite dovolj velik upogibni radij

• Pravilo: upogibni radij ≥ 10 × debelina Pri vsaki dinamični fleksibilni coni (območje, ki se bo upognilo med uporabo) mora biti najmanjši notranji upogibni radij 10-kratnik skupne debeline fleksibilnega paketa .
  • Primer : FPC debeline 0,2 mm nikoli ne sme biti upognjen bolj ostro kot na radij 2 mm med normalnim delovanjem.
• Ožji upogi so možni za statične aplikacije, vendar vedno zahtevajo preskušanje pred proizvodnjo za kvalifikacijo.

Izogibajte se komponentam in prehodnim luknjam v fleksibilnih/krivljenih območjih

• Brez komponent/prehodnih lukenj blizu robov ali krivljivih odsekov:  
  • Vse kritične/občutljive dele postavite na trdna območja ali čim dlje od osi krivljenja.
  • Pravo: Ohranite rezervo vsaj 1 mm med najbližjo komponento/prehodno luknjo in začetkom dinamičnega krivljenja.
• Samo pokrite ali napolnjene prehodne luknje: Preprečuje sisanje toka ali poznejši prodor vlage/korozije.

Vključite oporišča (fiducials), orodne luknje in funkcije za poravnavo

• Oporišča (fiducial markers): Ponudite jasne točke za poravnavo SMT – ključno za natančno sestavljanje, zlasti pri komponentah 0201.
• Opremni luknji: Omogočata natančno postavitev na nosilce za sestavljanje, kar je bistveno za visokohitrostno avtomatizirano sestavljanje fleksibilnih tiskanih vezij.

Ohranite simetrijo bakra in slojev

• Urajen razpored bakra: Z zagotavlja enakomernost mehanskih lastnosti in zmanjša tveganje upogibanja ali zvijanja plošče po reflow postopku ali upogibanju.
• Skladite simetrično: Pri trdo-fleksibilnih konstrukcijah čim več zrcalite strukturo slojev, da se plošča po izdelavi ali prevlečenju ne bo »krivila«.

Uporabite ustrezne togostne plošče in okrepljenja

• Trde površine zahtevajo okrepitev: Dodajte okrepitve (kosov FR-4 ali polimida) pod območja SMT priključkov, preskusne ploščice ali komponente, ki bodo verjetno izpostavljene silam vstavljanja/izvlečenja.

Nasveti za na sestavljanje prilagojen dizajn za prenosne FPC

• Zasnova ploščic: Uporabite ploščice, določene z brez laka (NSMD), za izboljšano kakovost lotnih spojev.
• Razmik komponent: Pustite zadosten razmik med SMT napravami, da omogočite AOI/X-ray pregled, zlasti za mikro-BGA.
• Razmak od roba: Vsaj 0,5 mm od bakra do orisa plošče, da se izognete koročenju, luščenju ali slabim robovom.

Tabela smernic za usmerjanje

Uporaba orodij za analizo DFM

Industrijska orodja vodilnih proizvajalcev tiskanih vezij poenostavijo prehod od načrtovanja do proizvodnje. Uporabite brezplačna/spletna pregledovalna orodja DFM, da zaznate tveganja za izdelavo, preden oddate gerbere svojemu dobavitelju fleksibilnih plošč.

• Orodje JLCPCB za DFM: Spletno orodje, podpira fleksibilne, trde in kombinirane fleks-trdne konstrukcije.
• Analizatorja ALLPCB/Epec za DFM: Vključujeta knjižnici slojev za fleksibilne konstrukcije, običajna pravila IPC ter lahko simulirata korake proizvodnega procesa.
• Notranji pregledi DFM: Številna orodja EDA podpirajo pravilno osnovano analizo DFM za fleksibilne in trdno-fleksibilne tiskane plošče – omogočite jih in jih prilagodite čim prej med postopkom razporeditve.

Kontrolni seznam pregleda DFM

• Preverite, ali vse predvidene ukrivitve ustrezajo minimalnemu polmeru.
• Brez komponent ali testnih ploščic v območjih ukrivljanja/fleksibilnosti.
• Sestava slojev je uravnotežena in simetrična.
• Fiducial-točke in orodne luknje na vsakem panelu.
• Trdne ploščice so določene pod priključki in območji z visokimi obremenitvami.
• Vsa DR-ja (Design Rules) preveri dobavitelj glede na DFM pred serijsko proizvodnjo.

Primer: Preprečevanje dragih napak

Ena vodilna podjetniška ustanova za nosljive naprave ni upoštevala polmera ukrivljenosti in postavitve prehodov v svoji prvi generaciji fitness nalepke, kar je povzročilo 32 % odpadnih tiskanih plošč zaradi razpokanih tiskanih poti in odprtih prehodov v seriji #1. Po ponovnem oblikovanju z ustreznim DFM, dodajanju 1 mm razmika med prehod in ukrivljenost ter povečanju minimalnega polmera ukrivljenosti na 8× debelino, se donos povišal na 98,4 % v naslednji seriji in garancijske reklamacije so izginile.

12. Pogoste napake pri sestavljanju tiskanih vezij in kako jih preprečiti

Kljub napredku v materialih, sestavljanju in avtomatizaciji načrtovanja dejansko delovanje skenljiva tiskana vezja je pogosto določeno le z nekaj ponavljajočimi se – a preprečljivimi – oblikami okvar. Razumevanje korenin težav in uveljavitev najboljših praks za preprečevanje je nujno, da se izognemo dragim povratkom, reklamacijam ali nezadovoljnim strankam. V tem razdelku so podrobno opisani najpogostejši mehanizmi okvar ki se pojavijo pri fleksibilna tiskana vezja in strogo-flex PCB proizvodnji, ter predstavljene dokazane, izvedljive rešitve.

Lomljenje in utrujanje lota

Kaj gre narobe: Ko se pritiskajo na fleksibilne tiskane vezje, ki se upognjevajo — včasih tisoče ciklov upogibanja pri vsakodnevni rabi nosljivih naprav — se napetost kopiči na spajkah SMD, zlasti na osi upogiba ali v območjih z visoko razliko deformacij. Na koncu se lahko v spajki pojavijo majhne razpoke, kar vodi do upornih povezav ali popolnega prekinitve toka.

Zakaj se to zgodi:

• Postavitev komponent na dinamična upogibna območja ali v njihovo bližino.
• Uporaba krhkih zlitin za spajkanje ali neuporaba podplnila tam, kjer je potrebno.
• Prekomerna izpostavljenost temperaturi med sestavljanjem/ponovnim obdelovanjem (kar vodi do rasti mikrostrukturnih zrn ali povišanih mest napetosti).
• Slabo načrtovanje spoja med fleksibilnim in togim delom, zaradi česar se napetost koncentrira na enem robu.

Kako preprečiti:

• Velike ali trdne komponente vedno postavite stran od osi upogiba —najbolje v toge cone.
• Nanesite podplnilo pod BGA, QFN ali velike komponente v fleksibilnih območjih, da se razprši in absorbira mehanska napetost.
• Uporabite fleksibilne zlitine za lotkanje (npr. tiste z višjo vsebnostjo srebra za boljšo duktilnost).
• Simulirajte upogibanje med fazo izdelave prototipa (testiranje navora pri upogibanju na več kot 10.000 ciklusov).
• Oblikujte nežne prehode med plastmi (brez nenadnih korakov med togimi in fleksibilnimi conami).

Odlaminacija in ločevanje lepila

Kaj gre narobe: Plasti FPC ali togih-fleksibilnih plošč se ločijo – bodisi ob vmesniku baker-polimid, znotraj lepilne plasti ali pod zaščitnim slojem v okoljih z visoko vlažnostjo. Odlaminacija je pogosto katastrofalna in vodi do takojšnjega prekinitve vezja.

Glavni vzroki:

• Zaprta vlaga med sestavljanjem (fleksibilne plošče niso bile predhodno segrete).
• Previsoke temperature reflow postopka povzročijo degradacijo lepil.
• Slaba adhezija med bakerom in poliamidom zaradi onesnaženja ali napačnega zaporedja slojev.
• Napetost v sestavku na posameznih plasteh zaradi neustrezne pritrditve trdilnega elementa.

Kako preprečiti:

• Vedno predhodno segrevajte plošče fleksibilnih tiskanih vezij (125 °C, 2–4 ure) pred sestavljanjem SMT, da odstranite absorbirano vlago.
• Uporabite snov z nizko stopnjo taljenja in prilagodite profile reflow postopka za izogibanje razgradnji lepil.
• Določite visokokakovostni poliamid in preizkušene sisteme lepil.
• Previden dizajn/primena trdilnega elementa —uporabljen s prilagodljivimi folijami, ne s trdimi lepili.

Tabela: Kontrolni seznam za preprečevanje razslojevanja

Korozija in prodor vlage

Kaj gre narobe: Neprotectirane bakrene sledi, prebosti ali ploščice se korodirajo – še posebej v napravah, ki so nagnjene k znojenju – kar vodi do nastanka zelenih bakrovih soli, visoke upornosti, odprtih tokokrogov ali dendritičnih kortskev.

Temeljni vzroki:

• Neustrezna ali slabo nanosena konformna prevleka.
• Učinek kapilarnosti pri izpostavljenih/nezapolnjenih prebostih v fleksibilnih območjih.
• Nepozapljeni robovi ali odlaminirana zaščitna folija.
• Slaba izbira površinske obdelave za izpostavljene ploščice (HASL namesto ENIG/OSP).

Kako preprečiti:

• Izberite robustno konformno prevleko (parilen, akrilna, silikonska) za okoljsko tesnenje.
• Prekrivanje/zapiranje vseh prebostov v fleksibilnih conah; izogibajte se nepotrebnim prebodnim luknjam.
• Robno tesnjenje in neprekinjeno prekrivanje z zaščitnim slojem elastičnih tiskanih vezij.
• Uporabite površinske obdelave ENIG ali OSP ki so preizkušene za odpornost proti koroziji pri nosljivih napravah.

Drift RF in brezžične okvare

Kaj gre narobe: Naprava, ki deluje v laboratoriju, izgubi doseg ali ima občasne težave s Bluetooth/Wi-Fi zmogljivostjo »v naravi«. Pogosto ponovno obdelovanje ali prevleka naprave prestavi resonanco antene ali poveča izgubo vstavljanja.

Pogosta vzročila:

• Neustrezna ali neponovljiva prosta površina antene.
• Zemljišče ali oklep postavljen preblizu anteni/trasiranju po ponovnem načrtovanju ali kot popravek.
• Napačna gradnja večplastnega tiskanega vezja ali nekontrolirana impedanca na RF vodih.
• Preveč debela prevleka ali uporaba napačne dielektrične konstante nad antenami.

Kako preprečiti:

• Pustite prostor 5–10 mm okoli antene tako pri razporedu kot tudi pri sestavljanju.
• Previdno nadzorovanje impedancije: Vedno uporabljajte kalkulatorje za sloje in preizkušajte impedanco sestavljenih izdelkov v proizvodnji.
• Prilagoditev antene na mestu: Končno prilagoditev mora biti opravljena po nanosu vseh prevlek in sestavi ohišja.
• Ustanovite RF preizkus kot kontrolni postopek pri izhodu iz proizvodnje , ne le kot kontrolni seznam v fazi načrtovanja.

Hitra referenčna tabela preprečevanja

Testiranje obremenitve z upogibanjem in testiranje življenjske dobe je obvezno

Za vse konstrukcije, namenjene nošenju ali uporabi z možnostjo upogibanja, morajo predserijski vzorci preiti pospešeno testiranje obremenitve z upogibanjem , padcev, vlage in solnega meglenika. Rezultati teh testov naj bi omogočili iterativno izboljševanje konstrukcije – že daleč pred serijsko proizvodnjo.

V kratica: Večina napak pri Montaža FPC in trdo-gibkih tiskanih vezjih izhaja iz prezrtih osnovnih načel – razporeditve, upravljanja z vlago, prevleke in celovitosti električne konstrukcije. Če boste te točke proaktivno upoštevali pri načrtovanju, boste dobili najboljše izdelke tiskanih vezij za nošene elektronske naprave , ki uspevajo v resničnem svetu – ne le v laboratoriju.

13. Prihodnji trendi pri proizvodnji gibkih in trdo-gibkih tiskanih vezij

Svet skenljiva tiskana vezja in fleksibilna elektronika se razvijata neverjetno hitro. Ko potrošniški in medicinski napravi stremita k vedno manjšim, pametnejšim in bolj trdnim oblikam, naslednji val inovacij na tem področju prinaša fleksibilna tiskana vezja in strogo-flex PCB oblikovanje in proizvodnja bosta preobrazila ne le nosljive naprave, temveč celotno elektronsko industrijo. Oglejmo si najpomembnejše novi trendi ki so na voljo za oblikovanje prihodnosti tiskanih vezij za nošene elektronske naprave tehnologijo.

1. Napredni materiali: Nadzidano poliimidno plastiko

• Podlagi iz grafitnih in nanotehnoloških materialov: Uvedba grafen in drugi dvodimenzionalni materiali bodo odprli nove meje za izjemno tanke, visoko prevodne in zelo fleksibilne tiskane vezije. Prve študije kažejo na odlično fleksibilnost, povečano tokovno zmogljivost ter možnost integracije biosenzorjev ali raztegljivih zaslonov (na primer elektronske kožne plošče ali mehka robotika).
• Raztegljivi mešanici poliimida: Nove različice poliimida z vgrajenimi lastnostmi raztezanja in povrnitve bodo omogočile, da tiskane vezije prenesejo ne le upogibanje, temveč tudi raztezanje in zvijanje – kar je primerno za naprave nove generacije medicinskih nosljivih naprav, ki sledijo gibanju sklepov, ali pametne športne obleke.
• Biokompatibilne in razgradljive podlage: Pri implantatih in okolju prijaznih enkratnih izdelkih napreduje raziskava novih materialov, ki se po uporabi varno razgradijo ali dolgoročno ostanejo inertni v telesu.

3. 3D-tiskani in hitri prototipi fleksibilnih tiskanih vezij

• 3D-tiskana tiskana vezja in povezave: Kombinacija aditivne proizvodnje in funkcijskih tint omogoča neposreden tisk celotnih sklopov vezij, anten ter celo trdno-fleksibilnih hibridov v enem samem postopku. To zmanjša čas izdelave prototipa s tednov na ure in sprosti kreativnost pri oblikovanju organskih ali vdelanih postavitev.
• Personalizirani medicinski napravi: Klinike in raziskovalne bolnišnice bodo kmalu lahko hitro tiskale prilagojene nadzorne naprave za paciente, ki natančno ustrezajo anatomiji ali zdravstvenim potrebam – s tem bistveno zmanjšajo stroške in izboljšajo rezultate zdravljenja.

3. Rast integracije z visoko gostoto in večplastnimi strukturami

• Povečano število plasti: Ker pametne ure in medicinske naprave zahtevajo več funkcij na istem (ali celo manjšem) prostoru, industrija hitro prehaja na 6-plastne, 8-plastne ali celo 12-plastne fleksibilne sklope tiskanih vezij z uporabo zelo tankih bakrenih ploščic (do ~9 µm) in super tankih dielektrikov.
• Tehnologija zelo drobnih korakov in mikrozasipov: Mikrozasipi velikosti do 0,05 mm in koraki komponent pod 0,3 mm bodo postali vsakdanji, kar bo omogočilo polaganje vse večjega števila senzorjev, pomnilnikov in naprav za upravljanje moči na površinah velikosti milimetrov.
• Sistem v ohišju (SiP) in čip na fleksibilni podlagi: Neposredna namestitev nezaščitenih čipov (čip na fleksibilni podlagi), veččipnih modulov in integriranih pasivnih elementov na fleksibilne podlage bo zmanjšala velikost in povečala funkcionalnost prenosnih naprav.

4. Integracija s tehnologijo raztegljivih vezij in elektronike v tekstilu

• Vpletanje v tekstil: Elektronika za nošenje se vse pogosteje prepleta z oblačili (pametne majice, nogavice in ploščice), kjer se fleksibilna vezja ali kombinirane trdno-fleksibilne strukture lahko neposredno vgradijo ali šiva v tkanine za brezhibno uporabniško izkušnjo.
• Inovacije raztegljivih tiskanih vezij: Kovinske mreže, poževne sledi in inženiring podlage omogočajo resnično raztegljive vezje – zmožno raztegnitve za 20–50 % – kar postaja realnost za naprave za fitnes in medicinske naprave, ki se morajo gibati, torzirati in raztegati skupaj s telesom, ne da bi izgubile funkcionalnost.

5. Avtomatizirano testiranje, pregledovanje in povečanje donosnosti s pomočjo umetne inteligence

• Integracija pametne tovarne: Proizvodne linije za sestavljanje fleksibilnih tiskanih vezij sedaj vse bolj uporabljajo pregledovanje na osnovi umetne inteligence (AOI, rentgensko in preizkušanje letalskega sonde), da bi zaznali mikropomanjkljivosti, napovedali okvare in optimizirali donos.
• Testiranje ciklov kot standard: Avtomatizirane naprave za testiranje fleksibilnih ciklov in okoljskih obremenitev bodo kmalu postale standard, da bo zagotovljeno, da vsaka serija tiskanih vezij za nosljive elektronske naprave izpolnjuje zahteve glede funkcijske življenjske dobe – ne kot dodatek, temveč kot vgrajen del procesa.

6. Razširjanje IoT-ja in brezžične povezave

• Brezševna povezljivost: Z 5G, UWB in novimi protokoli IoT bodo nosljivi tiskani vezji vsebovali več anten, naprednejše RF stikala ter celo samozdraveče ali frekvenčno nastavljive sledi, da bi optimizirali zmogljivost v dinamičnih pogojih (znoj, gibanje, spremembe okolja).
• Prenašno pridobivanje energije: Naslednja generacija FPC postopoma raziskuje vdelane elemente za pridobivanje energije iz sonca, triboelektrične ali RF vire, kar podaljšuje delovni čas naprave ali celo omogoča pametne nalepke brez baterij.

Pogled industrije in citati

»Premaknili smo se čez preprosto fleksibilnost; PCB-ji naslednje generacije bodo mehki, raztegljivi in skoraj neopazni uporabniku. Meja med ploščo in izdelkom izginja.«  — R&D direktor, Nosljive tehnologije, Top-5 proizvajalec tehnologije

»Vsak napredek v tehnologiji podlag – grafen, raztegljivi poliimid – ne pomeni le manjšega naprave. Sproža celo nove kategorije izdelkov: pametne tetovaže, vpletene senzorje, biosenzorske pilule in še naprej.«  — Vodilni znanstvenik na področju materialov, Inovator medicinskih naprav

Tabela: Prihodnostno pripravljene funkcije, ki bodo prišle v proizvodnjo fleksibilnih in trdno-fleksibilnih tiskanih vezij

-Štirinajst. Sklep: Zakaj so prožni in trdi PCB-ji napajalci naslednje generacije

Potovanje skozi skenljiva tiskana vezja od osnovnih materialov in strategij za vgradnjo do nianseiranega montaža, zaščite in prihodnjih trendovodkriva eno osnovno resnico: fleksibilna tiskana vezja in strogo-flex PCB tehnologije so temelj, na katerem bo zgrajena naslednja desetletja nosljivih in medicinskih inovacij.

Ključ do miniaturizacije in funkcionalnosti

Naj bo to diskretna zdravstvena zakrpa ali pametna ura, bogata z funkcijami, miniaturizacija definira sodobne nosljive naprave. Samo fleksibilna tiskana vezja in njihovi strog-lagotni bratranci lahko v celoti izkoriščajo razpoložljiv prostor, ki se navije skozi krivulje, razstavlja kritično funkcionalnost v manj kot milimetrski debelini in zagotavlja ploščati udobje za končne uporabnike.

Tabela: Povzetek – Zakaj so fleksibilne in trdno-fleksibilne ploščice najboljše za nosljive naprave

Zanesljivost in življenjska doba izdelka

Nosljive naprave so izpostavljene tisočim ciklom upogibanja, znojenju, tresljajem in vsakodnevnemu obrabljanju. Le z natančnim Montaža FPC , konformno prevlečenje, pametna postavitev komponent in preverjena pravila DFM vam omogočajo, da se izognete pastem, ki uničujejo slabše načrte. Najuspešnejši in najzanesljivejši izdelki na tržišču sledijo vsem tem bistvenim praksam – kar prinaša resničen komercialni uspeh in zadovoljne uporabnike.

Pogon zmogljivosti in upravljanje z energijo

Od življenjske dobe baterije do RF zmogljivosti, Tiskanega vezja za nosljive naprave določa merilo. Zapletenosti nadzora impedance, zatiranja hrupa in integrirane krožne poti z nizko porabo, ki jih omogočajo najnovejše proizvodne tehnike, zagotavljajo, da nosljivi sistemi delujejo močno, hkrati pa skromno črpajo energijo iz majhnih baterij.

Omogočanje revolucionarnih aplikacij

Strogo-flex PCB in napredne fleksibilne tiskane vezje ne služijo le današnjim potrebam – odpirajo vrata za preboje prihodnosti:

• Pametne medicinske ploščice, ki neprekinjeno spremljajo zdravstveno stanje bolnika
• Fitnes naprave, ki lahko izginejo v oblačilih ali v telesu
• AR/VR moduli, ki so nenavadni, lahki in skoraj breztežni
• Nosilci z omogočenim IoT in umetno inteligenco z komunikacijo v realnem času, pridobivanjem energije in vgrajeno inteligentnostjo

Vse o sodelovanju

Končno, izkoriščanje polne moči tiskanih vezij za nošene elektronske naprave rešitev—zlasti za tržne množične ali regulativno občutljive aplikacije—pomeni delo s strokovnimi partnerji pri proizvodnji tiskanih vezij, sestavljanju in testiranju. Uporabite njihova orodja za obdelavo oblikovanj (DFM), sprejmite testiranje v realnih pogojih pred lansiranjem izdelka ter pouke iz prakse obravnavajte kot gorivo za stalna izboljšanja.