Plăcile de circuit imprimate flexibile sunt PCB-uri cu material de substrat flexibil și câteva straturi de cupru pentru a permite îndoirea. Această flexibilitate aduce mai multe beneficii, cum ar fi utilizarea eficientă a spațiului și rezistența la șocuri/vibrații, care sunt critice în mai multe aplicații.

Să analizăm diverse aspecte ale acestui PCB, inclusiv materialele de construcție comune, procesul de fabricație, beneficiile și altele!

Ce este o Placă de Circuit Imprimat Flexibilă

După cum am menționat anterior, un PCB flexibil este o placă de circuit cu material de bază flexibil care este în mod obișnuit fabricat din poliimidă.

Materialele care alcătuiesc celelalte straturi sunt de asemenea flexibile și pot rezista la îndoire fără a se rupe sau fisura.

Poți îndoi, plia sau răsuci PCB-urile flex pentru a se potrivi în spații înguste, ceea ce este important când vrei ca circuitul să se conformeze formei ambalajului produsului final, cum ar fi un wearable.

Un alt avantaj cheie al PCB Flex este rezistența sa la vibrații, ceea ce îl face potrivit pentru aplicații auto, aerospațiale și de aviație.

Tipuri de Plăci de Circuit Flexibile

Iată tipurile de PCB-uri flexibile:

PCB-uri Flex cu Un Singur Strat

Sunt cele mai comune PCB-uri flex pe care le poți găsi. Au un strat conductor cu un film dielectric flexibil.

De asemenea, sunt imprimate pe o singură parte, făcându-le mai ieftine de produs.

PCB-uri Flex cu Două Straturi

Au imprimări pe ambele părți ale materialului dielectric. În consecință, au mai multe componente și performanță mai bună de gestionare a puterii decât alte plăci.

Pe de altă parte, sunt mai costisitoare de fabricat.

PCB-uri Flex Multistrat

Au mai mult de două straturi de conductori, făcându-le potrivite pentru aplicații militare și aerospațiale.

Mai mult, au circuite dense și sunt mai costisitoare de fabricat.

Placă de circuit flexibilă multistrat cu pattern-uri complexe de rutare

PCB-uri Rigid-Flex

Din denumire, sunt o combinație de plăci de circuit rigide și flexibile. Mai specific, sunt plăci de circuit rigide cu substraturi de conexiune flexibile.

Datorită construcției lor, le vei găsi în principal în dispozitive inteligente și aplicații militare.

PCB-urile Flex HDI

HDI este un acronim pentru Interconectare de Înaltă Densitate.

PCB-urile flex HDI au multiple microvia-uri și structuri fine care fac posibilă o densitate mai mare de cablare pe unitate de suprafață decât plăcile de circuit tradiționale.

Densitatea mare de cablare crește și funcționalitatea plăcii deoarece poți monta mai multe componente pe ea.

O altă caracteristică definitorie a PCB-urilor flex HDI este că au substraturi mai subțiri decât plăcile de circuit flexibile obișnuite, ceea ce reduce dimensiunea și crește performanța electrică.

Care sunt Beneficiile Plăcilor de Circuit Flex

PCB flexibil demonstrând caracteristicile sale de îndoire

Pachet Compact și Ușor: PCB-urile flexibile au substraturi, straturi de cupru și alte materiale mai subțiri decât omologii lor rigizi. Materialele subțiri înseamnă și plăci ușoare, ceea ce rezultă într-o dimensiune și greutate mai mică a pachetului pentru produsul final.
Flexibilitate: Plăcile flex pot conecta mai multe plane în timpul instalării și pot fi îndoite de mai multe ori fără a se defecta.
Fiabilitate Ridicată: Punctele de interconexiune sunt comune când lucrezi cu plăci rigide și sunt predispuse la defectare. PCB-urile flexibile reduc punctele de interconexiune în circuite, ceea ce crește fiabilitatea produsului. În plus, plăcile FPC pot rezista la șocuri și vibrații, făcând electronicele din mașină și alte produse foarte fiabile.
Permit Configurații de Înaltă Densitate: Deoarece permit spații și linii extrem de înguste, PCB-urile flexibile eliberează spațiu pentru populații de dispozitive de înaltă densitate pentru a permite caracteristici suplimentare ale produsului.
Libertate de Design: Designul PCB flexibil nu este limitat la două straturi. Plăcile pot avea mai multe straturi, unele combinând chiar circuite rigide în diverse secțiuni. Prin urmare, aceste PCB-uri pot avea configurații complexe pentru a gestiona circuite sofisticate.
Flux de Aer Îmbunătățit: Designurile simplificate ale acestor PCB-uri permit aerului rece să curgă ușor prin produs și să disipeze căldura mai rapid.

Care sunt Dezavantajele PCB-urilor Flexibile

Costuri de Fabricație Ridicate: Materialele folosite pentru fabricarea plăcilor flexibile sunt mai costisitoare decât cele folosite pentru PCB-uri rigide. În plus, procesul de fabricație este mai complex și există o probabilitate mare de deteriorare în timpul manipulării.
Dificil de Reprelucrat: Reprelucrarea plăcilor flexibile (reparații sau modificări) este dificilă deoarece trebuie să îndepărtezi filmul protector, să rezolvi problema și apoi să restaurezi acest film.
Densități Limitate de Componente: Natura subțire și flexibilă a acestor plăci limitează numărul și tipurile de componente pe care le poți monta. Densitățile mari sau componentele mari, grele pot încărca substratul sau chiar să-l rupă.
Complexități Multiple de Design: Unele reguli de design, cum ar fi zero via-uri în zonele de îndoire, conductori eșalonați pe plăcile multistrat, utilizarea unor acoperiri specifice etc., fac designul PCB flexibil complex.
Susceptibilitate la Condiții de Mediu Dăunătoare: Plăcile flexibile sunt mai susceptibile la substanțe chimice, căldură, umiditate și alți factori de mediu decât plăcile rigide. Prin urmare, s-ar putea să nu fie cea mai bună opțiune pentru unele aplicații.

Care sunt Materialele Comune pentru PCB Flexibil

Diverse materiale PCB flexibile și produse finite

Conductori: Cel mai comun material conductor folosit în PCB-uri este cuprul, dar cel folosit în plăcile flexibile trebuie să fie mai subțire. Deci, este fie cupru laminat recopt, fie cupru electrodepus. Alte materiale care pot fi folosite ca conductori includ aluminiu, Inconel, cerneală de argint, constantan și cupro-nichel.
Adezivi: Aceste materiale leagă straturile împreună și includ epoxid, acrilic sau PSA-uri (Adezivi Sensibili la Presiune).
Izolatori: Izolatorii separă straturile conductoare și includ poliimidă, poliester, PEN, PET, PEEK sau LCP. Masca de lipire, un lichid epoxidic, este de asemenea un izolator.
Finisaje: Finisajele de suprafață pe zonele de cupru expuse pot fi ENIG, ENEPIG, Staniu, OSP, aur dur sau nichel dur. Există mai multe alte opțiuni, dar ENIG este cel mai popular.

De Ce să Folosești Rigidizatoare PCB pe Plăcile Flex și Rigid-Flex

Rigidizatoarele oferă rezistență mecanică PCB-ului, ceea ce îmbunătățește durabilitatea și fiabilitatea. Rigidizatoarele PCB pot fi adăugate pe orice parte a plăcii, iar cerințele lor se încadrează în aceste categorii de utilizare:

Rigidizarea secțiunilor de conectori pentru a îmbunătăți reducerea stresului în timpul inserțiilor repetate sau când poartă conectori mari, grei
Pentru a îndeplini cerințele de grosime ZIF (Forță Zero de Inserție)
Crearea unei suprafețe plane pentru plasarea pad-urilor SMT și a componentelor
Pentru a ajuta cu constrângerile localizate de îndoire
Reducerea stresului componentelor
Pentru a îmbunătăți disiparea căldurii (rigidizatoare metalice)
Reducerea șanselor de defectare în timpul asamblării automate

Există Considerații la Proiectarea Plăcilor Imprimate Flexibile

Înainte de a intra în procesul de fabricație, PCB-ul flexibil trebuie proiectat corect, și este important să țineți minte aceste considerații de design.

Mediul de Operare

Consideră mediul final de operare al plăcii, care va determina dacă are nevoie de straturi protectoare pentru substanțe chimice, temperaturi ridicate sau umiditate.

Raportul de Îndoire

Acest termen se referă la relația dintre raza de îndoire și grosimea plăcii. Raportul este important de considerat deoarece plăcile cu număr diferit de straturi au raporturi de îndoire diferite, iar cu cât raza de îndoire este mai strânsă, cu atât probabilitatea de defectare la îndoire este mai mare.

Conductori și Rutare

Traseele de cupru și căile lor de transmisie ar trebui analizate cu atenție pentru a determina dacă vor fi afectate la îndoire. Conductorii ar trebui rutați perpendicular pe zonele de îndoire pentru a evita ruperea.

Fileturi Pad

Aceste adăugiri sunt necesare când diametrul pad-ului depășește lățimea șuviței de conectare deoarece îmbunătățesc randamentul gravării și rezistența materialului.

Relief de Rupere

Consideră o rază mare de colț, rigidizatoare și sloturi de relief pentru a evita ruperea PCB-ului.

Via-uri

Via-urile oarbe și îngropate ar trebui folosite doar când este necesar pentru PCB-urile multistrat deoarece cresc costul de fabricație semnificativ.

Straturi de Plan și Ecranare

Straturile de plan de masă sau referință sunt critice pentru ecranare, control impedanță și integritate semnal. Cu toate acestea, aceste straturi solide de cupru fac placa mai rigidă, deci ar trebui incluse în calculul raportului de îndoire.

Integritate Semnal și Impedanță Controlată

Factori precum constanta dielectrică a materialelor de izolație, lățimea traseului și distanța traseului de semnal față de planul de referință determină integritatea semnalului și impedanța.

Cum să Fabrici o Placă de Circuit Flexibilă: Proces de Fabricație Pas cu Pas

Acest proces este nuanțat în funcție de dacă placa flexibilă are unul sau mai multe (2 sau mai multe) straturi, dar în general urmează pașii de mai jos după selecția materialului și placare cupru.

Proces de fabricație PCB flexibil și control calitate

Tăiere Laminat Placat cu Cupru

PCB-ul flexibil începe ca o rolă de laminat placat cu cupru care este tăiată la o foaie de cupru semifinită de dimensiunea de procesare necesară.

Găurire

În funcție de fișierele de design, găurile sunt găurite prin laminat cu diametre specifice folosind găurire mecanică sau laser. Ultima este preferată deoarece nu exercită presiune pe PCB. Aceste găuri sunt apoi curățate și placate.

Laminare Film Uscat

Filmele uscate sunt reziști fotosensibili care ajută cu transferul imaginii circuitului la stratul de cupru. Acest material fotorezist este aplicat folosind o rolă încălzită cu presiunea adecvată pentru a-l topi și forma uniform deasupra cuprului.

Placare Pattern

Placarea pattern poate fi făcută folosind lumină UV (fotolitografie) sau LDI.

Gravare

Acest proces necesită o soluție chimică corozivă pentru a îndepărta cuprul din zonele de film uscat neîntărit. Placarea pattern creează un film pozitiv întărit pe materialul fotorezist pentru a forma circuitul. Gravarea corodează celelalte secțiuni pentru a lăsa circuitul.

Îndepărtare Film Uscat și Inspecție

Filmul uscat pozitiv întărit este îndepărtat pentru a lăsa circuitul de cupru expus, care trece prin inspecție pentru circuite scurte sau deschise folosind AOI.

Laminare Coverlay

Un strat de acoperire este un film aplicat pe PCB pentru a-l proteja de oxidare și daune mecanice, cum ar fi zgârieturile. După aplicare, placa trece prin laminare folosind căldură și presiune cu parametri specifici de căldură și presiune pentru a evita daunele.

Finisare Suprafață

Finisarea suprafeței este importantă pe zonele de cupru expuse pentru a le proteja de oxidare. De asemenea, simplifică lipirea.

Imprimare Serigrafie

Serigrafia indică informațiile relevante pe suprafață (puncte de test, simboluri de avertizare, logo-uri etc.), și este imprimată cu masca de lipire pentru protecție.

Testare Electrică

Testarea electrică necesită tehnici precum sonde zburătoare sau pat de cuie pentru a verifica scurt-circuitele sau circuitele deschise în PCB.

Perforare

Perforarea se referă la tăierea foii în PCB-uri individuale care corespund cerințelor clientului (fișiere de design).

Inspecție

Inspecția vizuală este necesară pentru a asigura că placa flexibilă nu are zgârieturi sau contaminări.

Ambalare și Expediere

PCB-urile complete sunt ambalate conform nevoilor clientului înainte de expediere. Dacă clientul necesită asamblare, plăcile merg la aceste fabrici pentru a forma PCBA înainte de expediere.

Cum să Alegi Producătorul Potrivit de Plăci de Circuit Flexibile

Produse de circuit flexibil de înaltă calitate de la FlexiPCB

PCB-urile flexibile sunt plăci electronice delicate care necesită considerații adecvate de design și manipulare la fabricare. Prin urmare, ar trebui să consideri cele trei E când alegi producătorul de asamblare plăci flexibile. Acestea sunt expertiză, echipamente și experiență.

La FlexiPCB, avem o echipă internă de ingineri care folosesc software-ul nostru și echipamente de ultimă generație pentru a te ajuta cu următoarele:

Dezvoltare concept
Optimizare design
Selecție materiale
Design stackup PCB
Analiză DFM
Analiză integritate semnal
Analiză integritate putere
Analiză termică
Analiză mecanică

Deoarece aceste plăci sunt delicate de manipulat, putem gestiona procesul de asamblare pentru tine pentru a elimina orice complexități care pot apărea din partea ta.

Soluția noastră de asamblare PCB turnkey acoperă de asemenea aprovizionarea și achiziția de materiale, controlul calității, testarea, ambalarea, expedierea, suportul post-vânzare și întreținerea, și recomandăm acest serviciu deoarece ne permite să facem toată munca riscantă și dificilă pentru tine la costuri rezonabile.

Gama de produse FlexiPCB prezentând diverse soluții de circuit flexibil

Întrebări Frecvente

Sunt PCB-urile flexibile fiabile?

În general, majoritatea plăcilor de circuit imprimate flexibile sunt fiabile și durabile. Acest lucru se datorează faptului că producătorii fabrică aceste PCB-uri folosind materiale de substrat flexibile precum poliimida.

Ulterior, le folosesc în dispozitive care trebuie să fie flexibile.

De exemplu, folosim PCB-uri flexibile în dispozitive purtabile precum ceasuri.

Pe de altă parte, fiabilitatea PCB-ului tău flexibil va depinde de calitatea construcției sale. Cele făcute prost nu vor fi la fel de fiabile ca PCB-urile de înaltă calitate.

De ce sunt circuitele PCB flexibile scumpe?

Unele PCB-uri flexibile sunt mai costisitoare decât PCB-urile rigide din mai multe motive. În primul rând, sunt mai complexe de proiectat și fabricat.

În consecință, producătorii alocă mai multe resurse pentru a fabrica un PCB flexibil decât ar face cu plăcile de circuit tradiționale.

În al doilea rând, substraturile PCB flexibile sunt mai scumpe decât materialele folosite pentru a fabrica PCB-uri rigide.

De exemplu, substraturile de poliimidă costă mai mult decât materialele rigide pe care producătorii le folosesc în PCB-urile tradiționale.

În al treilea rând, natura flexibilă a PCB-urilor face procesul de fabricație intensiv și consumator de timp.

În general, reduce numărul de plăci pe care un producător le poate face într-un timp dat.

Ca rezultat, costurile de fabricație cresc, traducându-se în prețuri de vânzare mai mari.

Concluzie

În concluzie, PCB-urile flexibile necesită planificare atentă, considerație și grijă la proiectare, fabricație și asamblare pentru a-și atinge beneficiile intenționate.

Aceste beneficii sunt critice pentru generațiile actuale și viitoare de electronice, unde circuite compacte, ușoare și fiabile vor fi necesare în diverse aplicații.

Cu un partener de fabricație de încredere ca noi, vă putem asigura de plăci de circuit flex durabile și de înaltă calitate deoarece angajamentul nostru către excelență și îmbunătățire continuă ne-a făcut să rămânem în fruntea industriei.

Contactează-ne pentru a afla mai multe despre soluțiile noastre de design și inginerie PCB flex, sau obține o ofertă astăzi!

Ghid Complet pentru Circuitul Imprimat Flexibil