Flexibla kretskort är PCB:er med ett flexibelt substratmaterial och några kopparlager som möjliggör böjning. Denna flexibilitet medför flera fördelar, såsom effektivt utrymmesutnyttjande och stöt-/vibrationsresistens, vilket är kritiskt i flera applikationer.

Låt oss titta på olika aspekter av denna PCB, inklusive dess vanliga konstruktionsmaterial, tillverkningsprocess, fördelar och mer!

Vad är ett Flexibelt Kretskort

Som tidigare nämnts är en flexibel PCB ett kretskort med ett böjbart basmaterial som vanligtvis består av polyimid.

Materialen som utgör de andra lagren är också flexibla och kan motstå böjning utan att gå sönder eller spricka.

Du kan böja, vika eller vrida flex PCB:er för att passa i trånga utrymmen, vilket är viktigt när du vill att kretsen ska anpassa sig till formen på slutproduktens förpackning, såsom en bärbar enhet.

En annan viktig fördel med Flex PCB är dess motståndskraft mot vibrationer, vilket gör den lämplig för fordons-, flyg- och luftfartsapplikationer.

Typer av Flexibla Kretskort

Här är typerna av flexibla PCB:er:

Enkelsidiga Flex PCB:er

De är de vanligaste flex PCB:erna som du kan hitta. De har ett ledarlager med en flexibel dielektrisk film.

De är också tryckta på en sida, vilket gör dem billigare att producera.

Dubbelsidiga Flex PCB:er

De har tryck på båda sidor av det dielektriska materialet. Följaktligen rymmer de fler komponenter och har bättre krafthantering än andra kort.

Nackdelen är att de är dyrare att tillverka.

Flerlagers Flex PCB:er

De har fler än två lager av ledare, vilket gör dem lämpliga för militära och flygapplikationer.

Dessutom rymmer de tät kretsar och är dyrare att tillverka.

Flerlagers flexibelt kretskort med komplexa dragningsmönster

Rigid-Flex PCB:er

Som namnet antyder är de en blandning av rigida och flex kretskort. Mer specifikt är de rigida kretskort med flexibla anslutningssubstrat.

På grund av deras konstruktion hittar du dem främst i smarta enheter och militära applikationer.

HDI Flex PCB:er

HDI är en akronym för High-Density Interconnect (Högdensitetssammankoppling).

HDI flex PCB:er har flera mikrovias och fina strukturer som gör det möjligt att ha högre dragningsdensitet per enhet yta än traditionella kretskort.

Den höga dragningsdensiteten ökar också kortets funktionalitet eftersom du kan montera fler komponenter på det.

En annan definierande egenskap hos HDI flex PCB:er är att de har tunnare substrat än vanliga flexibla kretskort, vilket minskar deras storlek och ökar deras elektriska prestanda.

Vilka är Fördelarna med Flex Kretskort

Flexibel PCB som visar sina böjbara egenskaper

Kompakt och Lättviktspaket: Flexibla PCB:er har tunnare substrat, kopparlager och andra material än sina rigida motsvarigheter. Tunna material innebär lätta kort också, vilket resulterar i en mindre paketstorlek och vikt för slutprodukten.
Flexibilitet: Flex-kort kan ansluta flera plan under installation och kan böjas flera gånger utan att uppleva fel.
Hög Tillförlitlighet: Sammankopplingspunkter är vanliga när man hanterar rigida kort och är benägna att misslyckas. Flexibla PCB:er minskar sammankopplingspunkter i kretsar, vilket ökar produktens tillförlitlighet. Dessutom kan FPC-kort motstå stötar och vibrationer, vilket gör fordonselektronik och andra produkter mycket tillförlitliga.
Möjliggör Högdensitetskonfigurationer: Eftersom de tillåter extremt smala utrymmen och linjer frigör flexibla PCB:er utrymme för högdensitetsenhetspopulationer för att möjliggöra ytterligare produktfunktioner.
Designfrihet: Flexibel PCB-design är inte begränsad till två lager. Korten kan ha flera lager, vissa kombinerar till och med rigida kretsar i olika sektioner. Därför kan dessa PCB:er ha komplexa konfigurationer för att hantera sofistikerade kretsar.
Förbättrat Luftflöde: De strömlinjeformade designerna av dessa PCB:er tillåter sval luft att flöda genom produkten enkelt och avleda värme snabbare.

Vilka är Nackdelarna med Flexibla PCB:er

Höga Tillverkningskostnader: Materialen som används för att göra flexibla kort är dyrare än de som används för att göra rigida PCB:er. Dessutom är tillverkningsprocessen mer komplex, och det finns hög sannolikhet för skada under hantering.
Svåra att Omarbeta: Att omarbeta flexibla kort (reparationer eller modifieringar) är knepigt eftersom du måste ta bort skyddsfilmen, åtgärda problemet och sedan återställa denna film.
Begränsade Komponentdensiteter: Den tunna och flexibla naturen hos dessa kort begränsar antalet och typerna av komponenter du kan montera ombord. Höga densiteter eller stora, tunga komponenter kan tynga ner substratet eller till och med få det att gå av.
Flera Designkomplexiteter: Vissa designregler, som noll vias vid böjområden, förskjutning av ledare på flerlagers kort, användning av specifika täckskikt, etc., gör flexibel PCB-design komplex.
Känslighet för Skadliga Miljöförhållanden: Flexibla kort är mer känsliga för kemikalier, värme, fukt och andra miljöfaktorer än rigida kort. Därför kanske de inte är det bästa alternativet för vissa applikationer.

Vilka är Vanliga Flex PCB-Material

Olika flexibla PCB-material och färdiga produkter

Ledare: Det vanligaste ledarmaterialet som används i PCB:er är koppar, men det som används i flexibla kort måste vara tunnare. Så det är antingen valsad glödgad koppar eller elektrodeponerad koppar. Andra material som kan användas som ledare inkluderar aluminium, Inconel, silver bläck, konstantan och kupro-nickel.
Adhesiv: Dessa material binder lagren tillsammans och inkluderar epoxi, akryl eller PSA (tryckkänsliga adhesiv).
Isolatorer: Isolatorer separerar de ledande lagren och inkluderar polyimid, polyester, PEN, PET, PEEK eller LCP. Lödmask, en epoxivätska, är också en isolator.
Ytbehandlingar: Ytbehandlingar på de exponerade kopparområdena kan vara ENIG, ENEPIG, Tenn, OSP, hårt guld eller hårt nickel. Det finns flera andra alternativ, men ENIG är det mest populära.

Varför Använda PCB-Förstärkare på Flex och Rigid-Flex PCB-Kort

Förstärkare ger mekanisk styrka till PCB:n, vilket förbättrar hållbarhet och tillförlitlighet. PCB-förstärkare kan läggas till på vilken sida av kortet som helst, och deras krav faller under dessa användningskategorier:

Rigidisering av kontaktsektioner för att förbättra stressavlastning vid upprepade insättningar eller när man bär stora, tunga kontakter
För att uppfylla ZIF (Zero Insertion Force) tjocklekskrav
Skapa en platt yta för placering av SMT-pads och komponenter
För att hjälpa med lokaliserade böjbegränsningar
Minska komponentstress
För att förbättra värmeavledning (metallförstärkare)
Minska riskerna för fel under automatiserad montering

Finns det Några Överväganden vid Design av Flexibla Kretskort

Innan man går in i tillverkningsprocessen måste den flexibla PCB:n designas korrekt, och det är viktigt att ha dessa designöverväganden i åtanke.

Driftmiljö

Överväg kortets slutliga driftmiljö, vilket kommer att avgöra om det behöver skyddslager för kemikalier, höga temperaturer eller fukt.

Böjförhållande

Denna term hänvisar till förhållandet mellan böjradien och korttjocklek. Förhållandet är viktigt att överväga eftersom kort med olika antal lager har olika böjförhållanden, och ju snävare böjradie, desto högre sannolikhet för fel vid böjning.

Ledare och Dragning

Kopparspåren och deras transmissionsvägar bör analyseras noggrant för att avgöra om de kommer att påverkas vid böjning. Ledare bör dras vinkelrätt mot böjområdena för att undvika att de går av.

Pad-Filéer

Dessa tillägg är nödvändiga när paddiametern överstiger den anslutande ledningens bredd eftersom de förbättrar etsningsutbytet och materialstyrkan.

Rivavlastning

Överväg en stor hörnradie, förstärkare och avlastningsspår för att undvika PCB-rivning.

Vias

Blinda och begravda vias bör endast användas när det är nödvändigt för flerlagers PCB:er eftersom de ökar tillverkningskostnaden avsevärt.

Planlager och Skärmning

Jord- eller referensplanlager är kritiska för skärmning, impedanskontroll och signalintegritet. Dock gör dessa solida kopparlager kortet mer rigid, så de bör inkluderas i böjförhållandeberäkningen.

Signalintegritet och Kontrollerad Impedans

Faktorer som dielektricitetskonstanten hos isolationsmaterialen, spårbredd och signalspårets avstånd från referensplanet bestämmer signalintegriteten och impedansen.

Hur man Tillverkar Flexibla Kretskort: Steg-för-Steg Tillverkningsprocess

Denna process är nyanserad beroende på om det flexibla kortet har ett eller flera (2 eller fler) lager, men den följer generellt stegen nedan efter materialval och kopparbeklädnad.

Flexibel PCB tillverkningsprocess och kvalitetskontroll

Kopparbeklädd Laminatskärning

Den flexibla PCB:n börjar som en rulle av ett kopparbeklätt laminat som skärs till ett halvfärdigt kopparfolieark av erforderlig bearbetningsstorlek.

Borrning

Beroende på designfilerna borras hål genom laminatet med specifika diametrar med hjälp av mekanisk eller laserborrning. Den senare föredras eftersom den inte utövar tryck på PCB:n. Dessa hål rengörs och pläteras sedan.

Torrfilmslaminering

Torrfilmer är ljuskänsliga resistor som hjälper till med kretsbild överföring till kopparlagret. Detta fotoresistmaterial appliceras med hjälp av en uppvärmd vals med lämpligt tryck för att smälta och forma det jämnt ovanför kopparn.

Mönsterplätering

Mönsterplätering kan göras med UV-ljus (fotolitografi) eller LDI.

Etsning

Denna process kräver en frätande kemisk lösning för att ta bort koppar från de ohärdade torrfilmsområdena. Mönsterplätering skapar en härdad positiv film på fotoresistmaterialet för att bilda kretsen. Etsning korroderar de andra sektionerna för att lämna kretsen.

Torrfilmsstrippning och Inspektion

Den härdade positiva torrfilmen tas bort för att lämna den exponerade kopparkretsen, som genomgår inspektion för kortslutningar eller öppna kretsar med AOI.

Coverlay-Laminering

Ett täckskikt är en film som appliceras på PCB:n för att skydda den från oxidation och mekaniska skador, såsom repor. Efter applicering genomgår kortet laminering med värme och tryck med specifika värme- och tryckparametrar för att undvika skada.

Ytbehandling

Ytbehandling är viktigt över de exponerade kopparområdena för att skydda dem från oxidation. Det förenklar också lödning.

Silkscreentryckning

Silkscreen indikerar relevant information på ytan (testpunkter, varningssymboler, logotyper, etc.), och det trycks med lödmasken för skydd.

Elektrisk Testning

Elektrisk testning kräver tekniker som flygande prober eller en bädd av nålar för att kontrollera kortslutningar eller öppna kretsar i PCB:n.

Stansning

Stansning avser att skära arket till individuella PCB:er som matchar kundens krav (designfiler).

Inspektion

Visuell inspektion är nödvändig för att säkerställa att det flexibla kortet inte har några repor eller föroreningar.

Förpackning och Frakt

De kompletta PCB:erna förpackas enligt kundens behov innan frakt. Om kunden kräver montering går korten till dessa anläggningar för att bilda PCBA:er innan frakt.

Hur man Väljer Rätt Tillverkare av Flexibla Kretskort

Högkvalitativa flexibla kretsprodukter från FlexiPCB

Flexibla PCB:er är känsliga elektroniska kort som behöver korrekta designöverväganden och hantering vid tillverkning. Därför bör du överväga de tre E:na när du väljer din tillverkare av flexibla kort. Dessa är expertis, utrustning och erfarenhet.

På FlexiPCB har vi ett internt team av ingenjörer som använder vår programvara och toppmodern utrustning för att hjälpa dig med följande:

Konceptutveckling
Designoptimering
Materialval
PCB-stackup-design
DFM-analys
Signalintegritetsanalys
Kraftintegritetsanalys
Termisk analys
Mekanisk analys

Eftersom dessa kort är känsliga att hantera kan vi hantera monteringsprocessen åt dig för att eliminera eventuella komplexiteter som kan uppstå på din sida.

Vår nyckelfärdiga PCB-monteringslösning täcker också materialanskaffning och inköp, kvalitetskontroll, testning, förpackning, frakt, efterförsäljningssupport och underhåll, och vi rekommenderar denna tjänst eftersom den låter oss göra allt riskfyllt och svårt arbete åt dig till rimliga kostnader.

FlexiPCB produktutbud som visar olika flexibla kretslösningar

Vanliga Frågor

Är flexibla PCB:er tillförlitliga?

Generellt är de flesta flexibla kretskort tillförlitliga och hållbara. Detta beror på att tillverkare gör dessa PCB:er med flexibla substratmaterial som polyimid.

Efteråt använder de dem i enheter som behöver vara flexibla.

Till exempel använder vi flexibla PCB:er i bärbara enheter som klockor.

Nackdelen är att tillförlitligheten hos din flexibla PCB beror på kvaliteten på dess konstruktion. Dåligt tillverkade kommer inte att vara lika tillförlitliga som högkvalitativa PCB:er.

Varför är flexibla PCB-kretsar dyra?

Vissa flexibla PCB:er är dyrare än rigida PCB:er av flera skäl. För det första är de mer komplexa att designa och tillverka.

Följaktligen allokerar tillverkare fler resurser för att tillverka en flexibel PCB än de skulle göra med traditionella kretskort.

För det andra är flexibla PCB-substrat dyrare än materialen som används för att göra rigida PCB:er.

Till exempel kostar polyimidsubstrat mer än rigida material som tillverkare använder i traditionella PCB:er.

För det tredje gör den flexibla naturen hos PCB:erna tillverkningsprocessen intensiv och tidskrävande.

Sammantaget minskar det antalet kort en tillverkare kan göra på en given tid.

Som ett resultat ökar tillverkningskostnaderna, vilket översätts till högre försäljningspriser.

Slutsats

Sammanfattningsvis kräver flexibla PCB:er noggrann planering, övervägande och omsorg vid design, tillverkning och montering för att uppnå sina avsedda fördelar.

Dessa fördelar är kritiska för nuvarande och framtida generationer av elektronik, där kompakta, lätta och tillförlitliga kretsar kommer att krävas i olika applikationer.

Med en pålitlig tillverkningspartner som oss kan vi försäkra dig om hållbara och högkvalitativa flex-kretskort eftersom vårt engagemang för excellens och kontinuerlig förbättring har fått oss att förbli i framkant av branschen.

Kontakta oss för att lära dig mer om våra flex PCB-design- och ingenjörslösningar, eller få en offert idag!

En Komplett Guide till Flexibla Kretskort