Flexibele printplaten zijn PCB's met een flexibel substraatmateriaal en enkele koperlagen die buigen mogelijk maken. Deze flexibiliteit biedt verschillende voordelen, zoals efficiënt ruimtegebruik en schok-/trillingsbestendigheid, die essentieel zijn in verschillende toepassingen.
Laten we de verschillende aspecten van deze printplaat bekijken, inclusief de gangbare constructiematerialen, het productieproces, de voordelen en meer!
Wat is een Flexibele Printplaat
Zoals eerder vermeld, is een flexibele printplaat een schakeling met een buigzaam basismateriaal dat meestal bestaat uit polyimide.
De materialen waaruit de andere lagen bestaan zijn ook flexibel en kunnen buigen weerstaan zonder te breken of scheuren.
U kunt flex-PCB's buigen, vouwen of draaien om in krappe ruimtes te passen, wat belangrijk is wanneer u wilt dat de schakeling zich aanpast aan de vorm van de uiteindelijke verpakking van het product, zoals een wearable.
Een ander belangrijk voordeel van Flex-PCB is de weerstand tegen trillingen, waardoor het geschikt is voor automobiel-, ruimtevaart- en luchtvaarttoepassingen.
Typen Flexibele Printplaten
Hier zijn de typen flexibele PCB's:
Enkelzijdige Flex-PCB's
Dit zijn de meest voorkomende flex-PCB's die u kunt vinden. Ze hebben één geleidende laag met een flexibele diëlektrische film.
Ook bedrukt aan één kant, waardoor ze goedkoper te produceren zijn.
Dubbelzijdige Flex-PCB's
Ze hebben bedrukking aan beide zijden van het diëlektrische materiaal. Daardoor bevatten ze meer componenten en hebben ze een betere vermogensafhandeling dan andere printplaten.
Het nadeel is dat ze duurder zijn om te fabriceren.
Meerlaagse Flex-PCB's
Ze hebben meer dan twee lagen geleiders, waardoor ze geschikt zijn voor militaire en ruimtevaarttoepassingen.
Bovendien bevatten ze dichte schakelingen en zijn ze duurder om te fabriceren.
Rigid-Flex PCB's
Zoals de naam al aangeeft, zijn ze een combinatie van stijve en flexibele printplaten. Meer specifiek zijn het stijve printplaten met flexibele verbindingssubstraten.
Vanwege hun constructie vindt u ze vooral in slimme apparaten en militaire toepassingen.
HDI Flex-PCB's
HDI is een afkorting voor High-Density Interconnect (Hoge-Dichtheid Verbinding).
HDI flex-PCB's hebben meerdere microvia's en fijne structuren die het mogelijk maken om een hogere bedradingsdichtheid per oppervlakte-eenheid te hebben dan traditionele printplaten.
De hoge bedradingsdichtheid verhoogt ook de functionaliteit van de printplaat omdat u er meer componenten op kunt monteren.
Een ander kenmerkend kenmerk van HDI flex-PCB's is dat ze dunnere substraten hebben dan reguliere flexibele printplaten, wat hun afmetingen verkleint en hun elektrische prestaties verbetert.
Wat Zijn de Voordelen van Flex-Printplaten
-
Compact en Lichtgewicht Pakket: Flexibele PCB's hebben dunnere substraten, koperlagen en andere materialen dan hun stijve tegenhangers. Dunne materialen betekenen ook lichtgewicht printplaten, wat resulteert in een kleinere pakketgrootte en gewicht voor het eindproduct.
-
Flexibiliteit: Flex-printplaten kunnen meerdere vlakken verbinden tijdens installatie en kunnen meerdere keren worden gebogen zonder defecten te vertonen.
-
Hoge Betrouwbaarheid: Verbindingspunten zijn gebruikelijk bij stijve printplaten en zijn gevoelig voor defecten. Flexibele PCB's verminderen verbindingspunten in schakelingen, wat de betrouwbaarheid van het product verhoogt. Bovendien kunnen FPC-printplaten schokken en trillingen weerstaan, waardoor auto-elektronica en andere producten zeer betrouwbaar zijn.
-
Maakt Hoge-Dichtheid Configuraties Mogelijk: Omdat ze extreem smalle ruimtes en lijnen toestaan, maken flexibele PCB's ruimte vrij voor hoge-dichtheid componentpopulaties om extra productfuncties mogelijk te maken.
-
Ontwerpvrijheid: Het ontwerp van flexibele PCB's is niet beperkt tot twee lagen. De printplaten kunnen meerdere lagen hebben, sommige zelfs met stijve schakelingen in verschillende secties. Daarom kunnen deze PCB's complexe configuraties hebben om geavanceerde schakelingen te verwerken.
-
Verbeterde Luchtstroom: De gestroomlijnde ontwerpen van deze PCB's zorgen ervoor dat koele lucht gemakkelijk door het product kan stromen en warmte sneller kan afvoeren.
Wat Zijn de Nadelen van Flexibele PCB's
-
Hoge Productiekosten: De materialen die worden gebruikt om flexibele printplaten te maken zijn duurder dan die voor stijve PCB's. Daarnaast is het productieproces complexer en is er een hoge kans op schade tijdens de behandeling.
-
Moeilijk te Herwerken: Het herwerken van flexibele printplaten (reparaties of aanpassingen) is lastig omdat u de beschermende film moet verwijderen, het probleem moet oplossen en vervolgens deze film moet herstellen.
-
Beperkte Componentdichtheden: De dunne en flexibele aard van deze printplaten beperkt het aantal en de typen componenten die u erop kunt monteren. Hoge dichtheden of grote, zware componenten kunnen het substraat belasten of zelfs breken.
-
Meerdere Ontwerpcomplexiteiten: Sommige ontwerpregels, zoals geen via's bij buiggebieden, het verspringen van geleiders op meerlaagse printplaten, het gebruik van specifieke afdeklagen, enz., maken het ontwerp van flexibele PCB's complex.
-
Gevoeligheid voor Schadelijke Omgevingscondities: Flexibele printplaten zijn gevoeliger voor chemicaliën, warmte, vocht en andere omgevingsfactoren dan stijve printplaten. Daarom zijn ze mogelijk niet de beste optie voor sommige toepassingen.
Wat Zijn Gangbare Flexibele PCB-Materialen
-
Geleiders: Het meest gangbare geleidermateriaal in PCB's is koper, maar het materiaal dat in flexibele printplaten wordt gebruikt moet dunner zijn. Dus het is ofwel gewalst gegloeid koper of elektrolytisch afgezet koper. Andere materialen die als geleiders kunnen worden gebruikt zijn aluminium, Inconel, zilverinkt, constantaan en koper-nikkel.
-
Lijmen: Deze materialen binden de lagen aan elkaar en omvatten epoxy, acryl of PSA's (drukgevoelige lijmen).
-
Isolatoren: Isolatoren scheiden de geleidende lagen en omvatten polyimide, polyester, PEN, PET, PEEK of LCP. Soldeermasker, een epoxyvloeistof, is ook een isolator.
-
Afwerkingen: Oppervlakteafwerkingen op de blootgestelde kopergebieden kunnen ENIG, ENEPIG, tin, OSP, hard goud of hard nikkel zijn. Er zijn verschillende andere opties, maar ENIG is het meest populair.
Waarom PCB-Verstijvers Gebruiken op Flex en Rigid-Flex PCB-Printplaten
Verstijvers bieden mechanische sterkte aan de PCB, wat de duurzaamheid en betrouwbaarheid verbetert. PCB-verstijvers kunnen aan elke zijde van de printplaat worden toegevoegd, en hun vereisten vallen onder deze gebruikscategorieën:
- Verstijven van connectorsecties om spanningsverlichting te verbeteren bij herhaald insteken of bij het dragen van grote, zware connectoren
- Om te voldoen aan de ZIF (Zero Insertion Force) diktevereisten
- Een vlak oppervlak creëren voor het plaatsen van SMT-pads en componenten
- Om te helpen met gelokaliseerde buigbeperkingen
- Verminderen van componentspanning
- Om warmteafvoer te verbeteren (metalen verstijvers)
- Verminderen van de kans op defecten tijdens geautomatiseerde assemblage
Zijn Er Overwegingen Bij Het Ontwerpen van Flexibele Printplaten
Voordat u naar het productieproces gaat, moet de flexibele PCB goed worden ontworpen, en het is belangrijk om deze ontwerpoverwegingen in gedachten te houden.
Bedrijfsomgeving
Overweeg de uiteindelijke bedrijfsomgeving van de printplaat, die zal bepalen of deze beschermende lagen nodig heeft voor chemicaliën, hoge temperaturen of vochtigheid.
Buigverhouding
Deze term verwijst naar de relatie tussen de buigradius en de printplaatdikte. De verhouding is belangrijk om te overwegen omdat printplaten met een verschillend aantal lagen verschillende buigverhoudingen hebben, en hoe strakker de buigradius, hoe hoger de kans op defecten bij het buigen.
Geleiders en Routering
De kopersporen en hun transmissiepaden moeten zorgvuldig worden geanalyseerd om te bepalen of ze worden beïnvloed bij het buigen. Geleiders moeten loodrecht op de buiggebieden worden gerouteerd om breken te voorkomen.
Pad-Afrondingen
Deze toevoegingen zijn nodig wanneer de paddiameter de verbindende draadbreeddte overschrijdt, omdat ze de etsopbrengst en materiaalsterkte verbeteren.
Scheurpreventie
Overweeg een grote hoekradius, verstijvers en ontlastingssleuven om PCB-scheuren te voorkomen.
Via's
Blinde en begraven via's mogen alleen worden gebruikt wanneer nodig voor meerlaagse PCB's omdat ze de fabricagekosten aanzienlijk verhogen.
Vlaklagen en Afscherming
Aarde- of referentievlaklagen zijn essentieel voor afscherming, impedantiecontrole en signaalintegriteit. Deze massieve koperlagen maken de printplaat echter stijver, dus ze moeten worden meegenomen in de berekening van de buigverhouding.
Signaalintegriteit en Gecontroleerde Impedantie
Factoren zoals de diëlektrische constante van de isolatiematerialen, spoorbreedte en signaalspoorafstand van het referentievlak bepalen de signaalintegriteit en impedantie.
Hoe Een Flexibele Printplaat te Produceren: Stapsgewijs Productieproces
Dit proces is genuanceerd afhankelijk van of de flexibele printplaat één of meerdere (2 of meer) lagen heeft, maar volgt over het algemeen de onderstaande stappen na materiaalselectie en koperbekleding.
Snijden van Koperbekleed Laminaat
De flexibele PCB begint als een rol van een koperbekleed laminaat dat wordt gesneden tot een halfafgewerkte koperfolieplaat van de vereiste verwerkingsgrootte.
Boren
Afhankelijk van de ontwerpbestanden worden gaten door het laminaat geboord met specifieke diameters met behulp van mechanisch of laserboren. De laatste heeft de voorkeur omdat het geen druk uitoefent op de PCB. Deze gaten worden vervolgens gereinigd en gecoat.
Droogfilm Laminering
Droogfilms zijn lichtgevoelige resists die helpen bij de overdracht van het schakelingsbeeld naar de koperlaag. Dit fotoresistmateriaal wordt aangebracht met behulp van een verwarmde rol met de juiste druk om het gelijkmatig boven het koper te smelten en te vormen.
Patroonplating
Patroonplating kan worden gedaan met UV-licht (fotolithografie) of LDI.
Etsen
Dit proces vereist een corrosieve chemische oplossing om koper te verwijderen van de niet-uitgeharde droogfilmgebieden. Patroonplating creëert een geharde positieve film op het fotoresistmateriaal om de schakeling te vormen. Etsen corodeert de andere secties om de schakeling over te laten.
Droogfilm Verwijderen en Inspectie
De geharde positieve droogfilm wordt verwijderd om de blootgestelde koperschakeling achter te laten, die inspectie ondergaat op kortsluiting of open circuits met behulp van AOI.
Afdeklaag Laminering
Een afdeklaag is een film die op de PCB wordt aangebracht om deze te beschermen tegen oxidatie en mechanische schade, zoals krassen. Na applicatie ondergaat de printplaat laminering met warmte en druk met specifieke warmte- en drukparameters om schade te voorkomen.
Oppervlakteafwerking
Oppervlakteafwerking is belangrijk over de blootgestelde kopergebieden om ze te beschermen tegen oxidatie. Het vereenvoudigt ook het solderen.
Zeefdruk
Zeefdruk geeft de relevante informatie op het oppervlak aan (testpunten, waarschuwingssymbolen, logo's, enz.), en het wordt bedrukt met het soldeermasker ter bescherming.
Elektrische Test
Elektrische tests vereisen technieken zoals vliegende probes of een spijkerbed om te controleren op kortsluitingen of open circuits in de PCB.
Ponsen
Ponsen verwijst naar het snijden van de plaat in individuele PCB's die overeenkomen met de vereisten van de klant (ontwerpbestanden).
Inspectie
Visuele inspectie is nodig om ervoor te zorgen dat de flexibele printplaat geen krassen of vervuiling heeft.
Verpakking en Verzending
De complete PCB's worden verpakt volgens de behoeften van de klant voor verzending. Als de klant assemblage nodig heeft, gaan de printplaten naar deze fabrieken om PCBA's te vormen voor verzending.
Hoe de Juiste Fabrikant van Flexibele Printplaten te Kiezen
Flexibele PCB's zijn delicate elektronische printplaten die een goede ontwerpoverwegingen en behandeling vereisen bij de productie. Daarom moet u rekening houden met de drie E's bij het kiezen van uw fabrikant van flexibele printplaten. Dit zijn expertise, apparatuur en ervaring.
Bij FlexiPCB hebben we een intern team van ingenieurs die onze software en geavanceerde apparatuur gebruiken om u te helpen met het volgende:
- Conceptontwikkeling
- Ontwerpoptimalisatie
- Materiaalselectie
- PCB-stapelontwerp
- DFM-analyse
- Signaalintegriteitsanalyse
- Vermogensintegriteitsanalyse
- Thermische analyse
- Mechanische analyse
Omdat deze printplaten delicaat zijn om te behandelen, kunnen wij het assemblageproces voor u verzorgen om eventuele complexiteiten aan uw kant te elimineren.
Onze turnkey PCB-assemblage-oplossing omvat ook materiaalbronnen en inkoop, kwaliteitscontrole, testen, verpakking, verzending, after-sales ondersteuning en onderhoud, en wij raden deze service aan omdat het ons al het risicovolle en moeilijke werk voor u laat doen tegen redelijke kosten.
Veelgestelde Vragen
Zijn flexibele PCB's betrouwbaar?
Over het algemeen zijn de meeste flexibele printplaten betrouwbaar en duurzaam. Dit komt doordat fabrikanten deze PCB's maken met flexibele substraatmaterialen zoals polyimide.
Daarna gebruiken ze deze in apparaten die flexibel moeten zijn.
Bijvoorbeeld, we gebruiken flexibele PCB's in draagbare apparaten zoals horloges.
Het nadeel is dat de betrouwbaarheid van uw flexibele PCB afhangt van de kwaliteit van de constructie. Slecht gemaakte zullen niet zo betrouwbaar zijn als hoogwaardige PCB's.
Waarom zijn flexibele PCB-schakelingen duur?
Sommige flexibele PCB's zijn duurder dan stijve PCB's om verschillende redenen. Ten eerste zijn ze complexer om te ontwerpen en te fabriceren.
Bijgevolg wijzen fabrikanten meer middelen toe om een flexibele PCB te fabriceren dan ze zouden doen met traditionele printplaten.
Ten tweede zijn flexibele PCB-substraten duurder dan de materialen die worden gebruikt om stijve PCB's te maken.
Bijvoorbeeld, polyimide-substraten kosten meer dan stijve materialen die fabrikanten gebruiken in traditionele PCB's.
Ten derde maakt de flexibele aard van de PCB's het productieproces intensief en tijdrovend.
Over het geheel genomen vermindert het het aantal printplaten dat een fabrikant in een bepaalde tijd kan maken.
Als gevolg daarvan stijgen de productiekosten, wat zich vertaalt in hogere verkoopprijzen.
Conclusie
Concluderend vereisen flexibele PCB's zorgvuldige planning, overweging en zorg bij het ontwerpen, produceren en assembleren om hun beoogde voordelen te bereiken.
Deze voordelen zijn essentieel voor huidige en toekomstige generaties elektronica, waar compacte, lichtgewicht en betrouwbare schakelingen vereist zullen zijn in verschillende toepassingen.
Met een betrouwbare productiepartner zoals wij, kunnen wij u verzekeren van duurzame en hoogwaardige flex-printplaten omdat onze toewijding aan excellentie en continue verbetering ons aan de voorhoede van de industrie heeft gehouden.
Neem contact met ons op om meer te leren over onze flex-PCB-ontwerp- en engineeringoplossingen, of vraag vandaag nog een offerte aan!
Laatst Bijgewerkt: 1 december 2024