Papan sirkuit cetak fleksibel adalah PCB dengan material substrat fleksibel dan beberapa lapisan tembaga yang memungkinkan pembengkokan. Fleksibilitas ini memberikan beberapa keuntungan, seperti penggunaan ruang yang efisien dan ketahanan terhadap guncangan/getaran, yang penting dalam berbagai aplikasi.

Mari kita lihat berbagai aspek PCB ini, termasuk material konstruksi umum, proses manufaktur, keuntungan, dan lainnya!

Apa itu Papan Sirkuit Cetak Fleksibel

Seperti disebutkan sebelumnya, flex PCB adalah papan sirkuit dengan material dasar yang dapat ditekuk yang umumnya terbuat dari polyimide.

Material yang membentuk lapisan lainnya juga fleksibel dan dapat menahan pembengkokan tanpa patah atau retak.

Anda dapat membengkokkan, melipat, atau memutar flex PCB agar pas di ruang sempit, yang penting ketika Anda ingin sirkuit menyesuaikan bentuk kemasan produk akhir, seperti wearable.

Keuntungan utama lain dari Flex PCB adalah ketahanannya terhadap getaran, yang membuatnya cocok untuk aplikasi otomotif, aerospace, dan penerbangan.

Jenis Papan Sirkuit Fleksibel

Berikut adalah jenis-jenis flex PCB:

Flex PCB Single-Sided

Ini adalah flex PCB paling umum yang dapat Anda temukan. Mereka memiliki satu lapisan konduktor dengan film dielektrik fleksibel.

Juga dicetak di satu sisi, membuatnya lebih murah untuk diproduksi.

Flex PCB Double-Sided

Mereka memiliki cetakan di kedua sisi material dielektrik. Akibatnya, mereka memuat lebih banyak komponen dan memiliki kemampuan penanganan daya lebih baik daripada papan lainnya.

Di sisi lain, mereka lebih mahal untuk diproduksi.

Flex PCB Multi-Layer

Mereka memiliki lebih dari dua lapisan konduktor, membuatnya cocok untuk aplikasi militer dan aerospace.

Selain itu, mereka memuat sirkuit padat dan lebih mahal untuk diproduksi.

Papan sirkuit fleksibel multi-layer dengan pola routing kompleks

Rigid-Flex PCB

Dari namanya, mereka adalah perpaduan papan sirkuit rigid dan flex. Lebih spesifik, mereka adalah papan sirkuit rigid dengan substrat koneksi fleksibel.

Karena konstruksinya, Anda akan menemukannya terutama di perangkat pintar dan aplikasi militer.

HDI Flex PCB

HDI adalah singkatan dari High-Density Interconnect.

HDI flex PCB memiliki beberapa microvia dan struktur halus yang memungkinkan kepadatan kabel lebih tinggi per satuan area dibanding papan sirkuit tradisional.

Kepadatan kabel tinggi juga meningkatkan fungsionalitas papan karena Anda dapat memasang lebih banyak komponen di atasnya.

Fitur karakteristik lain dari HDI flex PCB adalah mereka memiliki substrat lebih tipis dari papan sirkuit fleksibel biasa, yang mengurangi ukuran dan meningkatkan kinerja listriknya.

Apa Keuntungan Papan Sirkuit Flex

Flex PCB mendemonstrasikan karakteristik yang dapat ditekuk

Kemasan Kompak dan Ringan: PCB fleksibel memiliki substrat, lapisan tembaga, dan material lain yang lebih tipis dari rekan rigid-nya. Material tipis berarti papan ringan juga, yang menghasilkan ukuran dan berat kemasan lebih kecil untuk produk akhir.
Fleksibilitas: Papan flex dapat menghubungkan beberapa bidang selama instalasi dan dapat difleksikan beberapa kali tanpa mengalami kegagalan.
Keandalan Tinggi: Titik interkoneksi umum ketika berurusan dengan papan rigid dan rentan terhadap kegagalan. PCB fleksibel mengurangi titik interkoneksi dalam sirkuit, yang meningkatkan keandalan produk. Selain itu, papan FPC dapat menahan guncangan dan getaran, membuat elektronik dalam mobil dan produk lainnya sangat andal.
Memungkinkan Konfigurasi Kepadatan Tinggi: Karena memungkinkan ruang dan garis yang sangat sempit, PCB fleksibel membebaskan ruang untuk populasi perangkat kepadatan tinggi untuk memungkinkan fitur produk tambahan.
Kebebasan Desain: Desain flex PCB tidak terbatas pada dua lapisan. Papan dapat memiliki beberapa lapisan, bahkan beberapa menggabungkan sirkuit rigid di berbagai bagian. Oleh karena itu, PCB ini dapat memiliki konfigurasi kompleks untuk menangani sirkuit canggih.
Aliran Udara yang Lebih Baik: Desain streamlined dari PCB ini memungkinkan udara dingin mengalir melalui produk dengan mudah dan mendisipasi panas lebih cepat.

Apa Kerugian PCB Fleksibel

Biaya Manufaktur Tinggi: Material yang digunakan untuk membuat papan fleksibel lebih mahal dari yang digunakan untuk membuat rigid PCB. Selain itu, proses manufaktur lebih kompleks, dan ada kemungkinan tinggi kerusakan selama penanganan.
Sulit untuk Dirework: Merework papan fleksibel (perbaikan atau modifikasi) sulit karena Anda harus menghapus film pelindung, memperbaiki masalah, dan kemudian memulihkan film ini.
Kepadatan Komponen Terbatas: Sifat tipis dan fleksibel dari papan ini membatasi jumlah dan jenis komponen yang dapat Anda pasang di papan. Kepadatan tinggi atau komponen besar dan berat dapat membebani substrat atau bahkan menyebabkannya patah.
Kompleksitas Desain Beragam: Beberapa aturan desain, seperti nol via di area bengkok, staggering konduktor pada papan multilayer, menggunakan cover lay spesifik, dll., membuat desain flex PCB kompleks.
Kerentanan terhadap Kondisi Lingkungan yang Merusak: Papan fleksibel lebih rentan terhadap bahan kimia, panas, kelembaban, dan faktor lingkungan lainnya dibanding papan rigid. Oleh karena itu, mereka mungkin bukan pilihan terbaik untuk beberapa aplikasi.

Apa Material Flex PCB yang Umum

Berbagai material flex PCB dan produk jadi

Konduktor: Material konduktor paling umum yang digunakan dalam PCB adalah tembaga, tetapi yang digunakan dalam papan fleksibel harus lebih tipis. Jadi, ini adalah tembaga rolled annealed atau tembaga electrodeposited. Material lain yang dapat digunakan sebagai konduktor termasuk aluminium, Inconel, tinta perak, constantan, dan cupro-nickel.
Adhesive: Material ini mengikat lapisan bersama, dan termasuk epoksi, akrilik, atau PSA (Pressure-Sensitive Adhesive).
Insulator: Insulator memisahkan lapisan konduktif dan termasuk polyimide, polyester, PEN, PET, PEEK, atau LCP. Solder mask, cairan epoksi, juga merupakan insulator.
Finish: Finish permukaan pada area tembaga yang terekspos dapat berupa ENIG, ENEPIG, Tin, OSP, hard gold, atau hard nickel. Ada beberapa opsi lain, tetapi ENIG adalah yang paling populer.

Mengapa Menggunakan Stiffener PCB pada Papan Flex dan Rigid-Flex PCB

Stiffener memberikan kekuatan mekanis pada PCB, yang meningkatkan daya tahan dan keandalan. Stiffener PCB dapat ditambahkan ke sisi mana pun dari papan, dan persyaratannya termasuk dalam kategori penggunaan berikut:

Merigidkan bagian konektor untuk meningkatkan relief stres selama penyisipan berulang atau saat membawa konektor besar dan berat
Untuk memenuhi persyaratan ketebalan ZIF (Zero Insertion Force)
Membuat permukaan datar untuk menempatkan pad dan komponen SMT
Untuk membantu dengan kendala bengkok lokal
Mengurangi stres komponen
Untuk meningkatkan disipasi panas (stiffener logam)
Mengurangi kemungkinan kegagalan selama perakitan otomatis

Apakah Ada Pertimbangan Saat Mendesain Papan Cetak Fleksibel

Sebelum masuk ke proses manufaktur, flex PCB harus dirancang dengan benar, dan penting untuk mengingat pertimbangan desain ini.

Lingkungan Operasi

Pertimbangkan lingkungan operasi akhir papan, yang akan menentukan apakah perlu lapisan pelindung untuk bahan kimia, suhu tinggi, atau kelembaban.

Rasio Bengkok

Istilah ini mengacu pada hubungan antara radius bengkok dan ketebalan papan. Rasio ini penting untuk dipertimbangkan karena papan dengan jumlah lapisan berbeda memiliki rasio bengkok berbeda, dan semakin ketat radius bengkok, semakin tinggi kemungkinan kegagalan saat fleksing.

Konduktor dan Routing

Trace tembaga dan jalur transmisinya harus dianalisis dengan hati-hati untuk menentukan apakah akan terpengaruh saat fleksing. Konduktor harus di-routing tegak lurus terhadap area bengkok untuk menghindari patah.

Pad Fillet

Penambahan ini diperlukan ketika diameter pad melebihi lebar untai penghubung karena meningkatkan yield etching dan kekuatan material.

Tear Relief

Pertimbangkan radius sudut besar, stiffener, dan slot relief untuk menghindari robeknya PCB.

Via

Via blind dan buried hanya boleh digunakan bila diperlukan untuk PCB multilayer karena meningkatkan biaya fabrikasi secara signifikan.

Plane Layer dan Shielding

Layer ground atau reference plane penting untuk shielding, kontrol impedansi, dan integritas sinyal. Namun, lapisan tembaga solid ini membuat papan lebih rigid, jadi harus dimasukkan dalam perhitungan rasio bengkok.

Integritas Sinyal dan Impedansi Terkontrol

Faktor seperti konstanta dielektrik material insulasi, lebar trace, dan jarak trace sinyal dari reference plane menentukan integritas sinyal dan impedansi.

Cara Memproduksi Papan Sirkuit Fleksibel: Proses Manufaktur Langkah demi Langkah

Proses ini bervariasi tergantung apakah papan fleksibel memiliki satu atau beberapa (2 atau lebih) lapisan, tetapi umumnya mengikuti langkah-langkah di bawah setelah pemilihan material dan cladding tembaga.

Proses manufaktur flex PCB dan kontrol kualitas

Pemotongan Laminasi Copper-Clad

Flex PCB dimulai sebagai gulungan laminat copper-clad yang dipotong menjadi lembaran foil tembaga setengah jadi dengan ukuran pemrosesan yang diperlukan.

Pengeboran

Tergantung pada file desain, lubang dibor melalui laminat dengan diameter tertentu menggunakan pengeboran mekanis atau laser. Yang terakhir lebih disukai karena tidak memberikan tekanan pada PCB. Lubang ini kemudian dibersihkan dan di-plating.

Laminasi Dry Film

Dry film adalah resist fotosensitif yang membantu transfer gambar sirkuit ke lapisan tembaga. Material photoresist ini diterapkan menggunakan roller yang dipanaskan dengan tekanan yang sesuai untuk melelehkan dan membentuknya secara merata di atas tembaga.

Pattern Plating

Pattern plating dapat dilakukan menggunakan cahaya UV (fotolitografi) atau LDI.

Etching

Proses ini memerlukan larutan kimia korosif untuk menghilangkan tembaga dari area dry film yang tidak di-cure. Pattern plating membuat film positif yang mengeras pada material photoresist untuk membentuk sirkuit. Etching mengkorosi bagian lain untuk menyisakan sirkuit.

Stripping Dry Film dan Inspeksi

Film dry positif yang mengeras dihilangkan untuk menyisakan sirkuit tembaga yang terekspos, yang menjalani inspeksi untuk sirkuit short atau open menggunakan AOI.

Laminasi Coverlay

Overlay adalah film yang diterapkan ke PCB untuk melindunginya dari oksidasi dan kerusakan mekanis, seperti goresan. Setelah aplikasi, papan menjalani laminasi menggunakan panas dan tekanan dengan parameter panas dan tekanan tertentu untuk menghindari kerusakan.

Surface Finishing

Surface finishing penting di area tembaga yang terekspos untuk melindunginya dari oksidasi. Ini juga menyederhanakan penyolderan.

Silkscreen Printing

Silkscreen menunjukkan informasi relevan di permukaan (titik tes, simbol peringatan, logo, dll.), dan dicetak dengan solder mask untuk perlindungan.

Pengujian Elektrik

Pengujian elektrik memerlukan teknik seperti flying probe atau bed of nail untuk memeriksa short atau open circuit dalam PCB.

Punching

Punching mengacu pada pemotongan lembaran menjadi PCB individual yang sesuai dengan persyaratan pelanggan (file desain).

Inspeksi

Inspeksi visual diperlukan untuk memastikan papan fleksibel tidak memiliki goresan atau kontaminasi.

Pengemasan dan Pengiriman

PCB lengkap dikemas sesuai kebutuhan pelanggan sebelum pengiriman. Jika pelanggan memerlukan perakitan, papan menuju ke pabrik ini untuk membentuk PCBA sebelum pengiriman.

Cara Memilih Produsen Papan Sirkuit Fleksibel yang Tepat

Produk sirkuit fleksibel berkualitas tinggi dari FlexiPCB

Flex PCB adalah papan elektronik halus yang memerlukan pertimbangan dan penanganan desain yang tepat saat memproduksinya. Oleh karena itu, Anda harus mempertimbangkan tiga E ketika memilih produsen perakitan papan fleksibel Anda. Ini adalah expertise (keahlian), equipment (peralatan), dan experience (pengalaman).

Di FlexiPCB, kami memiliki tim insinyur in-house yang menggunakan perangkat lunak dan peralatan canggih kami untuk membantu Anda dengan:

Pengembangan konsep
Optimasi desain
Pemilihan material
Desain stackup PCB
Analisis DFM
Analisis integritas sinyal
Analisis integritas power
Analisis termal
Analisis mekanis

Karena papan ini halus untuk ditangani, kami dapat menangani proses perakitan untuk Anda untuk menghilangkan kompleksitas yang mungkin timbul di pihak Anda.

Solusi perakitan PCB turnkey kami juga mencakup sourcing dan procurement material, kontrol kualitas, pengujian, pengemasan, pengiriman, dukungan purna jual, dan pemeliharaan, dan kami merekomendasikan layanan ini karena memungkinkan kami melakukan semua pekerjaan berisiko dan sulit untuk Anda dengan biaya yang wajar.

Rangkaian produk FlexiPCB yang menampilkan berbagai solusi sirkuit fleksibel

FAQ

Apakah flex PCB andal?

Umumnya, sebagian besar papan sirkuit cetak fleksibel andal dan tahan lama. Ini karena produsen membuat PCB ini menggunakan material substrat fleksibel seperti polyimide.

Setelah itu, mereka menggunakannya dalam perangkat yang perlu fleksibel.

Misalnya, kami menggunakan flex PCB di perangkat wearable seperti jam tangan.

Di sisi lain, keandalan flex PCB Anda akan bergantung pada kualitas konstruksinya. Yang dibuat dengan buruk tidak akan seandal PCB berkualitas tinggi.

Mengapa sirkuit flex PCB mahal?

Beberapa flex PCB lebih mahal dari rigid PCB karena beberapa alasan. Pertama, mereka lebih kompleks untuk dirancang dan diproduksi.

Akibatnya, produsen mengalokasikan lebih banyak sumber daya untuk memproduksi flex PCB daripada yang mereka lakukan dengan papan sirkuit tradisional.

Kedua, substrat flex PCB lebih mahal dari material yang digunakan untuk membuat rigid PCB.

Misalnya, substrat polyimide biayanya lebih tinggi dari material rigid yang digunakan produsen dalam PCB tradisional.

Ketiga, sifat fleksibel dari PCB membuat proses manufaktur intensif dan memakan waktu.

Secara keseluruhan, ini mengurangi jumlah papan yang dapat dibuat produsen dalam waktu tertentu.

Akibatnya, biaya manufaktur meningkat, yang berarti harga jual lebih tinggi.

Kesimpulan

Kesimpulannya, flex PCB memerlukan perencanaan, pertimbangan, dan perawatan yang cermat saat merancang, memproduksi, dan merakitnya untuk mencapai manfaat yang diinginkan.

Manfaat ini penting untuk generasi elektronik saat ini dan masa depan, di mana sirkuit kompak, ringan, dan andal akan diperlukan dalam berbagai aplikasi.

Dengan mitra manufaktur yang andal seperti kami, kami dapat menjamin Anda papan sirkuit flex yang tahan lama dan berkualitas tinggi karena komitmen kami terhadap keunggulan dan peningkatan berkelanjutan telah membuat kami tetap di garis depan industri.

Hubungi kami untuk mempelajari lebih lanjut tentang solusi desain dan engineering flex PCB kami, atau dapatkan penawaran hari ini!

Panduan Lengkap Flexible Printed Circuit (FPC)