Elastyczne obwody drukowane to PCB z elastycznym materialem podloza i kilkoma warstwami miedzi, umozliwiajacymi zginanie. Ta elastycznosc przynosi szereg korzysci, takich jak efektywne wykorzystanie przestrzeni oraz odpornosc na wstrzasy i wibracje, ktore sa kluczowe w wielu zastosowaniach.
Przyjrzyjmy sie roznym aspektom tego typu PCB, w tym powszechnie stosowanym materialom konstrukcyjnym, procesowi produkcji, zaletom i nie tylko!
Czym jest elastyczny obwod drukowany
Jak wspomniano wczesniej, elastyczne PCB to plytka drukowana z gietkim materialem bazowym, ktory najczesciej wykonany jest z poliimidu.
Materialy tworzace pozostale warstwy sa rowniez elastyczne i moga wytrzymac zginanie bez pekania lub lamani.
Elastyczne PCB mozna giac, skladac lub skrecac, aby zmiescily sie w ciasnych przestrzeniach, co jest wazne, gdy chcemy, aby obwod dopasowal sie do ksztaltu opakowania produktu koncowego, np. urzadzenia noszonego.
Kolejna kluczowa zaleta elastycznych PCB jest ich odpornosc na wibracje, co czyni je odpowiednimi do zastosowan motoryzacyjnych, lotniczych i kosmicznych.
Typy elastycznych obwodow drukowanych
Oto typy elastycznych PCB:
Jednostronne elastyczne PCB
Sa to najczesciej spotykane elastyczne PCB. Posiadaja jedna warstwe przewodzaca z elastyczna folia dielektryczna.
Drukowane sa rowniez tylko po jednej stronie, co czyni je tanszymi w produkcji.
Dwustronne elastyczne PCB
Posiadaja nadruk po obu stronach materialu dielektrycznego. W konsekwencji mieszcza wiecej komponentow i lepiej radza sobie z obsluga mocy niz inne plytki.
Z drugiej strony, sa drozsze w produkcji.
Wielowarstwowe elastyczne PCB
Posiadaja wiecej niz dwie warstwy przewodzace, co czyni je odpowiednimi do zastosowan wojskowych i lotniczych.
Ponadto charakteryzuja sie gesta struktura obwodow i sa drozsze w produkcji.
Plytki rigid-flex PCB
Jak nazwa wskazuje, sa to polaczenie sztywnych i elastycznych obwodow drukowanych. Dokladniej, sa to sztywne obwody drukowane z elastycznymi podlozami polaczeniowymi.
Ze wzgledu na swoja konstrukcje, znajdziesz je glownie w inteligentnych urzadzeniach i zastosowaniach wojskowych.
HDI Flex PCB
HDI to skrot od High-Density Interconnect (polaczenie o wysokiej gestosci).
Elastyczne PCB HDI posiadaja wiele mikroprzelotek i drobnych struktur, ktore umozliwiaja wieksza gestosc okablowania na jednostke powierzchni niz tradycyjne obwody drukowane.
Wysoka gestosc okablowania zwieksza rowniez funkcjonalnosc plytki, poniewaz mozna na niej zamontoac wiecej komponentow.
Kolejna cecha wyrozniajaca elastyczne PCB HDI jest to, ze posiadaja ciensze podloza niz zwykle elastyczne obwody drukowane, co zmniejsza ich rozmiar i zwieksza wydajnosc elektryczna.
Jakie sa zalety elastycznych obwodow drukowanych
-
Kompaktowe i lekkie opakowanie: Elastyczne PCB maja ciensze podloza, warstwy miedzi i inne materialy niz ich sztywne odpowiedniki. Cienkie materialy oznaczaja rowniez lekkie plytki, co skutkuje mniejszym rozmiarem i waga opakowania produktu koncowego.
-
Elastycznosc: Elastyczne plytki moga laczyc wiele plaszczyzn podczas instalacji i moga byc zginane wielokrotnie bez awarii.
-
Wysoka niezawodnosc: Punkty polaczen sa powszechne w przypadku sztywnych plytek i sa podatne na awarie. Elastyczne PCB zmniejszaja liczbe punktow polaczen w obwodach, co zwieksza niezawodnosc produktu. Dodatkowo plytki FPC moga wytrzymac wstrzasy i wibracje, co sprawia, ze elektronika samochodowa i inne produkty sa wysoce niezawodne.
-
Umozliwiaja konfiguracje o wysokiej gestosci: Poniewaz pozwalaja na niezwykle waskie przestrzenie i linie, elastyczne PCB uwalniaja przestrzen dla populacji urzadzen o wysokiej gestosci, umozliwiajac dodatkowe funkcje produktu.
-
Swoboda projektowania: Projektowanie elastycznych PCB nie ogranicza sie do dwoch warstw. Plytki moga miec wiele warstw, niektore nawet lacza sztywne obwody w roznych sekcjach. Dlatego te PCB moga miec zlozone konfiguracje do obslugi wyrafinowanych obwodow.
-
Ulepszony przeplyw powietrza: Uproszczone projekty tych PCB umozliwiaja latwiejszy przeplyw chlodnego powietrza przez produkt i szybsze odprowadzanie ciepla.
Jakie sa wady elastycznych PCB
-
Wysokie koszty produkcji: Materialy uzywane do produkcji elastycznych plytek sa drozsze niz te uzywane do produkcji sztywnych PCB. Dodatkowo proces produkcji jest bardziej zlozony i istnieje wysokie prawdopodobienstwo uszkodzenia podczas obslugi.
-
Trudnosci w naprawie: Przerabianie elastycznych plytek (naprawy lub modyfikacje) jest trudne, poniewaz trzeba usunac warstwe ochronna, naprawic problem, a nastepnie przywrocic te warstwe.
-
Ograniczona gestosc komponentow: Cienki i elastyczny charakter tych plytek ogranicza liczbe i typy komponentow, ktore mozna na nich zamontowac. Wysokie gestosci lub duze, ciezkie komponenty moga obciazyc podloze lub nawet spowodowac jego pekniecie.
-
Wiele zlozonosci projektowych: Niektore zasady projektowania, takie jak brak przelotek w obszarach zginania, rozkladanie przewodnikow na plytkach wielowarstwowych, stosowanie okreslonych warstw pokrywajacych itp., czynia projektowanie elastycznych PCB zlozonym.
-
Podatnosc na szkodliwe warunki srodowiskowe: Elastyczne plytki sa bardziej podatne na chemikalia, cieplo, wilgoc i inne czynniki srodowiskowe niz sztywne plytki. Dlatego moga nie byc najlepsza opcja dla niektorych zastosowan.
Jakie sa powszechne materialy elastycznych PCB
-
Przewodniki: Najczesciej stosowanym materialem przewodzacym w PCB jest miedz, ale ta uzywana w elastycznych plytkach musi byc ciensza. Dlatego jest to miedz walcowana wyzarzona lub miedz osadzana elektrolitycznie. Inne materialy, ktore moga byc uzywane jako przewodniki, to aluminium, Inconel, tusz srebrny, konstantan i miedzionikel.
-
Kleje: Materialy te lacza warstwy razem i obejmuja zywice epoksydowe, akrylowe lub PSA (kleje wrazliwe na nacisk).
-
Izolatory: Izolatory oddzielaja warstwy przewodzace i obejmuja poliimid, poliester, PEN, PET, PEEK lub LCP. Maska lutownicza, ciekla zywica epoksydowa, jest rowniez izolatorem.
-
Wykanczanie: Wykanczanie powierzchni na odslonietych obszarach miedzi moze byc ENIG, ENEPIG, cyna, OSP, twarde zloto lub twardy nikiel. Istnieje kilka innych opcji, ale ENIG jest najpopularniejszy.
Dlaczego stosowac usztywnienia PCB na plytkach Flex i Rigid-Flex
Usztywnienia zapewniaja wytrzymalosc mechaniczna PCB, co poprawia trwalosc i niezawodnosc. Usztywnienia PCB moga byc dodane do kazdej strony plytki, a ich wymagania mieszcza sie w nastepujacych kategoriach uzytkowych:
- Usztywnianie sekcji zlacz w celu poprawy odciazenia naprezen podczas wielokrotnego wkladania lub przy noszeniu duzych, ciezkich zlacz
- Spelnienie wymagan grubosci ZIF (Zero Insertion Force - zerowa sila wkladania)
- Tworzenie plaskiej powierzchni do umieszczania padow SMT i komponentow
- Pomoc przy lokalnych ograniczeniach zginania
- Zmniejszanie naprezen komponentow
- Poprawa odprowadzania ciepla (usztywnienia metalowe)
- Zmniejszanie szans na awarie podczas zautomatyzowanego montazu
Czy istnieja jakies uwagi przy projektowaniu elastycznych obwodow drukowanych
Przed przystąpieniem do procesu produkcji elastyczne PCB musi byc odpowiednio zaprojektowane i wazne jest, aby pamietac o tych aspektach projektowych.
Srodowisko pracy
Rozważ koncowe srodowisko pracy plytki, ktore okresli, czy potrzebuje ona warstw ochronnych przed chemikaliami, wysokimi temperaturami lub wilgocia.
Wspolczynnik zginania
Ten termin odnosi sie do relacji miedzy promieniem zgiecia a gruboscia plytki. Wspolczynnik jest wazny do rozważenia, poniewaz plytki z rozna liczba warstw maja rozne wspolczynniki zginania, a im mniejszy promien zgiecia, tym wieksze prawdopodobienstwo awarii przy zginaniu.
Przewodniki i prowadzenie sciezek
Sciezki miedziane i ich trasy transmisyjne powinny byc starannie analizowane w celu okreslenia, czy beda dotknięte podczas zginania. Przewodniki powinny byc prowadzone prostopadle do obszarow zginania, aby uniknac pekania.
Zaokraglenia padow
Te dodatki sa niezbedne, gdy srednica padu przekracza szerokosc lacznca pasma, poniewaz poprawiaja wydajnosc trawienia i wytrzymalosc materialu.
Odciazenie rozdarcia
Rozważ duzy promień naroznika, usztywnienia i szczeliny odciazajace, aby uniknac rozdzierania PCB.
Przelotki
Przelotki slepe i ukryte powinny byc uzywane tylko wtedy, gdy jest to konieczne w wielowarstwowych PCB, poniewaz znacznie zwiekszaja koszty produkcji.
Warstwy plaszczyzn i ekranowanie
Warstwy uziemienia lub plaszczyzny referencyjne sa krytyczne dla ekranowania, kontroli impedancji i integralnosci sygnalu. Jednak te solidne warstwy miedziane czynia plytke bardziej sztywna, wiec powinny byc uwzglednione w obliczeniach wspolczynnika zginania.
Integralnosc sygnalu i kontrolowana impedancja
Czynniki takie jak stala dielektryczna materialow izolacyjnych, szerokosc sciezki i odleglosc sciezki sygnalowej od plaszczyzny referencyjnej okreslaja integralnosc sygnalu i impedancje.
Jak produkowac elastyczny obwod drukowany: proces produkcji krok po kroku
Proces ten rozni sie w zaleznosci od tego, czy elastyczna plytka ma jedna czy wiele (2 lub wiecej) warstw, ale ogolnie przebiega wedlug ponizszych krokow po wyborze materialu i platerowania miedzia.
Ciecie laminatu pokrytego miedzia
Elastyczne PCB zaczyna sie jako rolka laminatu pokrytego miedzia, ktory jest ciety na pol-gotowy arkusz folii miedzianej o wymaganym rozmiarze przetwarzania.
Wiercenie
W zaleznosci od plikow projektowych, otwory sa wiercone przez laminat o okreslonych srednicach za pomoca wiercenia mechanicznego lub laserowego. Preferowane jest wiercenie laserowe, poniewaz nie wywiera nacisku na PCB. Otwory te sa nastepnie czyszczone i platerowane.
Laminacja suchej folii
Suche folie to swiatłoczule rezysty, ktore pomagaja w transferze obrazu obwodu na warstwe miedzi. Ten material fotorezystowy jest nakladany za pomoca podgrzewanego walka z odpowiednim naciskiem, aby stopio i rowno uformowal go nad miedzia.
Platerowanie wzoru
Platerowanie wzoru moze byc wykonane za pomoca swiatla UV (fotolitografia) lub LDI.
Trawienie
Proces ten wymaga zracego roztworu chemicznego do usuwania miedzi z obszarow nieutwardzonej suchej folii. Platerowanie wzoru tworzy utwardzona pozytywna folie na materiale fotorezystowym, aby utworzyc obwod. Trawienie koroduje pozostale sekcje, pozostawiajac obwod.
Zdejmowanie suchej folii i inspekcja
Utwardzona pozytywna sucha folia jest usuwana, aby odsłonic miedziany obwod, ktory przechodzi inspekcje pod katem zwarc lub przerw za pomoca AOI.
Laminacja warstwy pokrywajacej
Warstwa pokrywajaca to folia nakladana na PCB w celu ochrony przed utlenianiem i uszkodzeniami mechanicznymi, takimi jak zadrapania. Po nałozeniu plytka przechodzi laminacje za pomoca ciepla i ciśnienia przy okreslonych parametrach, aby uniknac uszkodzen.
Wykanczanie powierzchni
Wykanczanie powierzchni jest wazne na odslonietych obszarach miedzi, aby chronic je przed utlenianiem. Upraszcza rowniez lutowanie.
Druk sitowy
Nadruk sitowy wskazuje istotne informacje na powierzchni (punkty testowe, symbole ostrzegawcze, loga itp.) i jest drukowany z maska lutownicza dla ochrony.
Testowanie elektryczne
Testowanie elektryczne wymaga technik takich jak sondy latajace lub loze gwozdziowe do sprawdzania zwarc lub przerw w PCB.
Wykrawanie
Wykrawanie odnosi sie do ciecia arkusza na poszczegolne PCB zgodne z wymaganiami klienta (pliki projektowe).
Inspekcja
Inspekcja wizualna jest niezbedna, aby upewnic sie, ze elastyczna plytka nie ma zadrapan ani zanieczyszczen.
Pakowanie i wysylka
Gotowe PCB sa pakowane zgodnie z potrzebami klienta przed wysylka. Jesli klient wymaga montazu, plytki trafiaja do zakladow montazowych, aby utworzyc PCBA przed wysylka.
Jak wybrac odpowiedniego producenta elastycznych obwodow drukowanych
Elastyczne PCB to delikatne elektroniczne plytki, ktore wymagaja odpowiednich rozwazań projektowych i obslugi podczas ich produkcji. Dlatego przy wyborze producenta montazu elastycznych plytek powinienes rozwazyc trzy D: doswiadczenie, dedykowany sprzet i dziedzinowa wiedze.
W FlexiPCB mamy wewnetrzny zespol inzynierow, ktorzy wykorzystuja nasze oprogramowanie i najnowoczesniejszy sprzet, aby pomoc Ci w nastepujacych obszarach:
- Rozwoj koncepcji
- Optymalizacja projektu
- Wybor materialow
- Projektowanie stackupu PCB
- Analiza DFM
- Analiza integralnosci sygnalu
- Analiza integralnosci zasilania
- Analiza termiczna
- Analiza mechaniczna
Poniewaz te plytki sa delikatne w obsludze, mozemy zajac sie procesem montazu za Ciebie, aby wyeliminowac wszelkie zlozonosci, ktore moga pojawic sie po Twojej stronie.
Nasze kompleksowe rozwiazanie montazu PCB obejmuje rowniez zaopatrzenie w materialy i ich pozyskiwanie, kontrole jakosci, testowanie, pakowanie, wysylke, wsparcie posprzedazowe i konserwacje. Polecamy te usluge, poniewaz pozwala nam wykonac cala ryzykowna i trudna prace za Ciebie w rozsadnych kosztach.
FAQ
Czy elastyczne PCB sa niezawodne?
Ogolnie rzecz biorac, wiekszosc elastycznych obwodow drukowanych jest niezawodna i trwala. Wynika to z faktu, ze producenci wykonuja te PCB z elastycznych materialow podloza, takich jak poliimid.
Nastepnie wykorzystuja je w urzadzeniach, ktore musza byc elastyczne.
Na przyklad elastyczne PCB stosujemy w urzadzeniach nosoznych, takich jak zegarki.
Z drugiej strony, niezawodnosc elastycznego PCB zalezy od jakosci jego wykonania. Słabo wykonane nie beda tak niezawodne jak wysokiej jakosci PCB.
Dlaczego elastyczne obwody PCB sa drogie?
Niektore elastyczne PCB sa drozsze niz sztywne PCB z kilku powodow. Po pierwsze, sa bardziej zlozone w projektowaniu i produkcji.
W konsekwencji producenci przeznaczaja wiecej zasobow na produkcje elastycznego PCB niz w przypadku tradycyjnych obwodow drukowanych.
Po drugie, podloza elastycznych PCB sa drozsze niz materialy uzywane do produkcji sztywnych PCB.
Na przyklad podloza poliimidowe kosztuja wiecej niz sztywne materialy uzywane przez producentow w tradycyjnych PCB.
Po trzecie, elastyczny charakter PCB sprawia, ze proces produkcji jest intensywny i czasochlonny.
Ogolnie zmniejsza to liczbe plytek, ktore producent moze wykonac w danym czasie.
W rezultacie koszty produkcji rosna, co przeklada sie na wyzsze ceny sprzedazy.
Podsumowanie
Podsumowujac, elastyczne PCB wymagaja starannego planowania, rozwazań i ostroznosci przy projektowaniu, produkcji i montazu, aby osiagnac zamierzone korzysci.
Te korzysci sa kluczowe dla obecnych i przyszlych generacji elektroniki, gdzie kompaktowe, lekkie i niezawodne obwody beda wymagane w roznych zastosowaniach.
Z niezawodnym partnerem produkcyjnym, takim jak my, mozemy zapewnic Ci trwale i wysokiej jakosci elastyczne obwody drukowane, poniewaz nasze zaangazowanie w doskonalosci i ciagle doskonalenie pozwolilo nam pozostac na czele branzy.
Skontaktuj sie z nami, aby dowiedziec sie wiecej o naszych rozwiazaniach projektowych i inzynieryjnych dla elastycznych PCB, lub uzyskaj wycene juz dzis!
Ostatnia aktualizacja: 1 grudnia 2024