คู่มือการวางชิ้นส่วน Flex PCB: กฎ ระยะห่าง และแนวปฏิบัติ DFM ที่ดีที่สุด

แผงวงจรอ่อนตัวแบบสวมใส่ได้จำนวน 500 ชิ้นถูกส่งกลับหลังการประกอบ โดยพบอัตราการแตกร้าวของหัวบัดกรี 18% เพียงหลังผ่าน 300 รอบการดัดงอในการตรวจสอบขาเข้า สาเหตุหลัก: ตัวเก็บประจุขนาด 0402 ถูกวางไว้ห่างจากเส้นพับแบบไดนามิกเพียง 1.5mm หลังจากนำชิ้นส่วนเดียวกันนี้ออกไปวางห่างจากเส้นพับ 4mm ในการออกแบบใหม่ พบว่าทนได้ถึง 800,000 รอบโดยไม่มีความผิดพลาดแม้แต่ครั้งเดียว ค่าใช้จ่ายในการออกแบบใหม่อยู่ที่ $3,200 ส่วนค่าแก้ไขแผงเดิมสูงถึง $27,000

การวางชิ้นส่วนคือจุดที่ตัดสินว่าการออกแบบ flex PCB จะประสบความสำเร็จหรือล้มเหลว กฎเกณฑ์ต่าง ๆ ไม่ได้ซับซ้อน แต่แตกต่างจากหลักปฏิบัติของ rigid PCB อย่างสิ้นเชิง หากนำตรรกะการวางชิ้นส่วน PCB มาตรฐานมาใช้กับวงจรอ่อนตัว ผลที่ได้คือแผงวงจรที่ทำงานได้ดีในห้องทดสอบแต่ล้มเหลวในการใช้งานจริง

คู่มือนี้ครอบคลุมทุกแง่มุมของการวางชิ้นส่วนสำหรับ flex PCB ตั้งแต่ข้อกำหนดระยะห่าง กฎการหันทิศทาง กลยุทธ์ stiffener การออกแบบแพด และ DFM checklist ที่ผู้ผลิตจะตรวจสอบก่อนโหลดแผงของคุณเข้าเครื่อง pick-and-place

กฎสองโซน

Flex PCB ทุกชิ้นประกอบด้วยสองพื้นที่ที่มีลักษณะแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงและต้องออกแบบแยกจากกัน การผสมปนเปกันนำไปสู่ความล้มเหลว

โซน 1 — โซนชิ้นส่วน: พื้นที่ที่ใช้วางชิ้นส่วน โซนเหล่านี้ต้องการการรองรับทางกล (stiffener หรือแผ่นกาว) พื้นผิวที่เรียบ และความแข็งแรงของแพดที่เพียงพอเพื่อทนต่อกระบวนการบัดกรีและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ โซนชิ้นส่วนต้องไม่ถูกดัดงอในระหว่างการใช้งานปกติ

โซน 2 — โซน Flex: พื้นที่ที่ดัดหรืองอระหว่างการใช้งาน โซนเหล่านี้ต้องปราศจากชิ้นส่วน vias (หรือใช้การออกแบบ via เฉพาะ) และมุมเส้น trace ที่แหลมคม โซน flex มีหน้าที่เพียงอย่างเดียวคือนำสัญญาณไฟฟ้าผ่านจุดดัดงอ

กฎสองโซนเรียบง่าย: ชิ้นส่วนอยู่ในโซน 1 การดัดงอเกิดในโซน 2 และสองโซนนี้ไม่ทับซ้อนกันเด็ดขาด

ความล้มเหลวของ flex PCB ส่วนใหญ่มีสาเหตุมาจากการละเมิดกฎนี้ มักเกิดจากวิศวกรที่นำแนวคิดการวางชิ้นส่วนของ rigid PCB มาใช้และมองแผงทั้งหมดเป็นพื้นผิวการวางที่สม่ำเสมอ

"ความผิดพลาดของ flex PCB ที่มีราคาแพงที่สุดที่ผมเคยเห็นคือการวางชิ้นส่วนในโซนดัดแบบไดนามิก ดูดีในโปรแกรมออกแบบ ผ่านการทดสอบต้นแบบ แล้วก็เริ่มมีสินค้าส่งคืนจากตลาดในเดือนที่สามเมื่อลูกค้าเริ่มใช้งานอุปกรณ์ตามวัตถุประสงค์ที่ออกแบบไว้ การแก้ไขต้องออกแบบใหม่ทั้งหมดเสมอ กำหนดขอบเขต Two-Zone ในไฟล์ constraint ของ design rule ก่อนวางชิ้นส่วนแม้แต่ชิ้นเดียว"

— Hommer Zhao, ผู้อำนวยการฝ่ายวิศวกรรม, FlexiPCB

ระยะห่างชิ้นส่วนจากเส้นดัด

การกำหนดระยะห่างขั้นต่ำระหว่างชิ้นส่วนและขอบโซน flex คือข้อจำกัดเชิงมิติที่สำคัญที่สุดในการออกแบบ flex PCB ระยะห่างเหล่านี้ต้องคำนึงถึงความคลาดเคลื่อนทั้งในกระบวนการผลิตวัสดุรองรับแบบอ่อนและกระบวนการประกอบ

ตาราง Component Clearance Matrix

ระยะห่างเหล่านี้วัดจากขอบ footprint ของชิ้นส่วน (ไม่ใช่ตัวชิ้นส่วน) ถึงขอบที่ใกล้ที่สุดของโซนดัด หากไม่แน่ใจ ให้ใช้คอลัมน์ที่อนุรักษ์นิยมกว่า เพราะค่าใช้จ่ายในการแก้ไขงานที่ล้มเหลวสูงกว่าระยะห่างเพิ่มอีก 2mm มาก

IPC-2223 มาตรฐานการออกแบบส่วนสำหรับแผงวงจรพิมพ์แบบอ่อน กำหนดว่าห้ามวางชิ้นส่วนในพื้นที่ดัดโดยไม่มีการรองรับทางกล ระยะห่างข้างต้นเกินกว่าค่าขั้นต่ำของ IPC-2223 เพื่อรองรับความแปรปรวนในการผลิตจริงและการสะสมความล้าในการใช้งานที่มีรอบสูง

เหตุใดระยะห่างจึงเพิ่มขึ้นตามจำนวนรอบดัด

ตัวต้านทาน 0402 ที่วางห่าง 2mm จากเส้นพับแบบ static มักรอดได้ แต่ตัวเดียวกันที่ห่าง 2mm จากเส้นพับแบบ dynamic ที่หมุนวน 50,000 รอบต่อปีจะล้มเหลว ไม่ใช่ทันที แต่เมื่อรอยแตกร้าวจากความล้าสะสมลามผ่านรอยบัดกรี จุดอ่อนไม่ใช่ตัวบัดกรี แต่เป็นบริเวณ heat-affected zone ที่รอยต่อระหว่างแพดและ trace

การใช้งานที่มีรอบสูง (>100,000 รอบ) ต้องการไม่เพียงแค่ระยะห่างที่มากขึ้น แต่ยังต้องเปลี่ยนแปลงรูปทรงแพดด้วย ดูส่วนการออกแบบแพดด้านล่าง

ทิศทางชิ้นส่วนสัมพันธ์กับแกนดัด

ตำแหน่งที่คุณวางชิ้นส่วนมีความสำคัญ ทิศทางที่คุณหันชิ้นส่วนคือการตัดสินใจที่สอง

แกนดัด คือเส้นที่วงจร flex ดัดงอรอบ ๆ ความเครียดจะรวมตัวตั้งฉากกับแกนดัด — ดึงที่ด้านนอก กดที่ด้านใน

กฎการหันทิศทาง

สำหรับชิปตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ (0201–0805): หันแกนยาวของชิ้นส่วนให้ ตั้งฉาก กับแกนดัด วิธีนี้วางหัวบัดกรีที่จุดรวมความเครียด ซึ่งดูขัดกับสัญชาตญาณแต่ถูกต้อง เพราะหัวบัดกรีที่ออกแบบตามมาตรฐาน IPC-2223 รับความเครียดได้ดีกว่าเมื่อรับน้ำหนักตามแนวยาวมากกว่าการบิดด้านข้าง

สำหรับแพ็กเกจ SOT และ SOD: หันให้แพดปลายทั้งสองตั้งฉากกับแกนดัด วิธีนี้กระจายความเครียดไปทั้งสองแพดแทนที่จะรวมที่แพดเดียวระหว่างการดัดที่ไม่สมมาตร

สำหรับ connector: connector ต้องวางบนส่วนที่ทำให้แข็งเสมอ ทิศทางของตัว connector ควรให้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ (กลไก latch หรือ ZIF) อยู่ห่างจากทิศทางการดัดหลัก

สำหรับแพ็กเกจไม่สมมาตร (SOIC, QFP): ชิ้นส่วนเหล่านี้ไม่ควรวางในพื้นที่ที่มีรอบ flex สูง เมื่อจำเป็นต้องวางในโซนดัดแบบ static ให้หันด้านที่ยาวที่สุดตั้งฉากกับแกนดัดเพื่อลด lever arm ที่ถ่ายทอดโมเมนต์การดัดเข้าสู่หัวบัดกรี

"ผมตรวจสอบ layout ของ flex PCB มาหลายร้อยชิ้น ที่ระยะห่างชิ้นส่วนทุกอย่างถูกต้องแต่ทิศทางผิด ตัวเก็บประจุ 0402 ที่หันแกนยาวขนานกับแกนดัดจะถ่ายทอดโมเมนต์การดัดเข้าสู่หัวบัดกรีทั้งสองพร้อมกัน ทำให้ความเครียดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับการหันตั้งฉาก IPC-2223 ไม่ได้บังคับเรื่องทิศทาง แต่ข้อมูลความล้มเหลวในภาคสนามบังคับ"

— Hommer Zhao, ผู้อำนวยการฝ่ายวิศวกรรม, FlexiPCB

กลยุทธ์การวาง Stiffener

Stiffener คือวัสดุรองรับที่แข็งซึ่งติดกับวัสดุรองรับแบบ flex ด้านล่างโซนการวางชิ้นส่วน เปลี่ยนพื้นที่ที่ยืดหยุ่นให้เป็นพื้นผิวแข็งชั่วคราวสำหรับการติดตั้งชิ้นส่วน และป้องกันหัวบัดกรีจากการเบี่ยงของวัสดุรองรับที่เป็นสาเหตุของความล้มเหลว

เมื่อใดที่ต้องใช้ Stiffener

พื้นที่ใดก็ตามของ flex PCB ที่มีชิ้นส่วนหนักกว่า passive ขนาด 0402 ต้องการ stiffener เพื่อประสิทธิภาพระยะยาวที่เชื่อถือได้ โดยเฉพาะ:

• connector ทุกประเภท (ZIF, FFC, board-to-board, wire-to-board)
• ชิ้นส่วนที่หนักกว่า 0.1g
• IC ในแพ็กเกจใด ๆ ที่ใหญ่กว่า SOT-23
• ชิ้นส่วน through-hole
• พื้นที่ที่มี SMD หนาแน่นซึ่งสร้าง "เกาะ" แข็งที่จะลอกออกจากวัสดุรองรับแบบ flex ภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิซ้ำ ๆ

สำหรับการเลือกวัสดุ stiffener และกฎการออกแบบโดยละเอียด โปรดดูคู่มือ stiffener เฉพาะของเรา

กฎการกำหนดขนาด Stiffener

กฎการครอบคลุม:

• Stiffener ต้องยื่นออกไปอย่างน้อย 2mm เกิน footprint ของชิ้นส่วนทุกด้าน
• ขอบ stiffener ต้องทับซ้อน coverlay อย่างน้อย 0.5mm (นิยม 1.0mm)
• Stiffener ต้องไม่ยื่นเข้าไปในโซน flex แบบ dynamic
• สำหรับ connector แบบ ZIF: ความหนา stiffener ต้องทำให้การประกอบรวมอยู่ที่ 0.30mm ± 0.05mm ตาม IPC-2223 Appendix B เพื่อแรงใส่ ZIF ที่ถูกต้อง

การออกแบบแพดและ Footprint สำหรับวัสดุรองรับ Flex

วัสดุรองรับ flex เคลื่อนไหวได้ การเคลื่อนไหวนี้ถ่ายทอดความเครียดทางกลเข้าสู่หัวบัดกรีผ่านจุดต่อระหว่างแพดและ trace รูปทรงแพด PCB แบบ rigid มาตรฐานที่ออกแบบสำหรับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเท่านั้นไม่เพียงพอสำหรับวงจรแบบ flex

แพดแบบ Teardrop

ส่วนขยายแพดรูปหยดน้ำตาที่จุดต่อระหว่างแพดและ trace เพิ่มพื้นที่หน้าตัดที่จุดที่มีความเครียดสูงสุด ช่วยลดความเข้มข้นของความเครียดและยืดอายุความล้าได้ 30–60% เมื่อเทียบกับแพดสี่เหลี่ยมมาตรฐาน ตามข้อมูลความล้าของ IPC-2223

ใช้แพด teardrop กับ SMD pad ทุกอันในโซนชิ้นส่วน ไม่ใช่เฉพาะแพดใกล้ขอบโซน flex เท่านั้น วัสดุรองรับแบบ flex โก่งตัวภายใต้การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแม้ในโซนที่ดูเหมือนไม่ดัด

Anchor Pad และการระบายความเครียด

สำหรับ connector และชิ้นส่วน through-hole ให้เพิ่ม anchor pad (copper pad ที่ไม่ทำงานซึ่งยึดติดกับ coverlay) ถัดจาก pad ที่ใช้งาน วิธีนี้กระจายแรงดึงออกไปในพื้นที่ที่กว้างขึ้นของ coverlay ป้องกันไม่ให้ footprint ของ connector ลอกออกจากวัสดุรองรับ polyimide

วาง anchor pad ที่มุมทั้งสี่ของ footprint connector โดยมีขนาดตรงกับ keep-out pad ของชิ้นส่วน

การวาง Via ในโซนชิ้นส่วน

Via ในโซนชิ้นส่วนต้องการการวางอย่างระมัดระวัง:

• ห้ามวาง via ภายใน footprint ของ SMD pad (via-in-pad บน flex สร้างเส้นทางการไหลของบัดกรี)
• รักษาระยะ via ห่างจากขอบ SMD pad อย่างน้อย 1mm
• ในส่วนที่มี stiffener via จะทำงานเหมือน via ของ rigid PCB กฎมาตรฐานใช้ได้
• ในส่วน flex ที่ไม่มีการรองรับและมีชิ้นส่วน ให้หลีกเลี่ยง via ให้มากที่สุดถ้าเป็นไปได้

ดูคู่มือการออกแบบ multilayer flex PCB สำหรับกฎการออกแบบ via ครบถ้วนในโครงสร้างแบบหลายชั้น

ข้อจำกัดความสูงของชิ้นส่วน

ความสูงของชิ้นส่วนบนส่วน flex ที่ไม่มีการรองรับถูกจำกัดโดยข้อพิจารณาทางกลและการประกอบ ไม่ใช่แค่กฎระยะห่าง

ขีดจำกัดความสูงตามประเภทโซน

ขีดจำกัด 0.5mm บนโซน static ที่ไม่มีการรองรับสะท้อนขีดจำกัดเชิงปฏิบัติของความแข็งแรงของวัสดุรองรับ flex ชิ้นส่วนที่สูงกว่า 0.5mm บนส่วน flex ที่ไม่มีการรองรับจะสร้าง lever arm ที่อาจดึงชิ้นส่วนออกจากวัสดุรองรับระหว่างการจัดการ ก่อนที่แผงจะถึงมือผู้ใช้ปลายทางด้วยซ้ำ

ความเสี่ยงของ Tombstoning บน Flex

Tombstoning (ปลายด้านหนึ่งของชิปยกขึ้นระหว่าง reflow เนื่องจากแรงตึงผิวที่ไม่สม่ำเสมอ) มีโอกาสเกิดบนวัสดุรองรับ flex มากกว่า FR4 ถึง 2–3 เท่า สาเหตุหลักคือความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ วัสดุรองรับ flex บางร้อนเร็วกว่าโซนที่มี stiffener รองรับ ทำให้เกิดความชันอุณหภูมิที่ทำให้แรงตึงผิวของบัดกรีไม่สมดุลในระหว่างระยะหลอมเหลว

วิธีแก้ไข: ระหว่างการประกอบ flex PCB ผู้ผลิตใช้โปรไฟล์ reflow แบบ ramp-soak-spike ที่ทำให้อุณหภูมิสม่ำเสมอทั่วแผง flex ในระดับการออกแบบ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแพดสองอันของชิ้นส่วนเดียวกันอยู่ในโซนอุณหภูมิเดียวกัน อย่าวาง 0402 พาดขอบ stiffener

กฎการวาง Connector

Connector คือชิ้นส่วนที่มีความเครียดสูงที่สุดบน flex PCB ทุกชิ้น ถ่ายทอดแรงทางกลภายนอก (รอบการเสียบ/ถอดสายเคเบิล แรงด้านข้างจาก connector คู่) เข้าสู่วัสดุรองรับ flex โดยตรง

Connector แบบ ZIF และ FFC ต้องการ:

1. Stiffener FR4 หรือ stainless steel ที่มีขนาดตรงกับ footprint ของ connector + ระยะขอบ 2mm ทุกด้าน
2. ความหนา stiffener ที่ทำให้การประกอบอยู่ที่ค่าตามข้อกำหนดของ connector (โดยทั่วไป 0.3mm ± 0.05mm)
3. ตัว connector หันขนานกับส่วน flex ที่อยู่ติดกัน การดึง ZIF connector ในทิศทางที่ตั้งฉากกับ trace flex ที่อยู่ติดกันจะสร้างแรงบิดที่เป็นอันตราย
4. ความยาว flex ตรง (ไม่ดัด) อย่างน้อย 8mm ระหว่างขอบ footprint ของ connector และโซนดัดแรก

Connector แบบ board-to-board และ wire-to-board เพิ่มแรงล็อคในระดับ 5–15N แรงนี้ต้องถูกดูดซับโดย stiffener ไม่ใช่วัสดุรองรับ flex ตรวจสอบให้แน่ใจว่า stiffener ครอบคลุมพื้นที่เต็มของคุณสมบัติการล็อค connector (ไม่ใช่แค่พินที่บัดกรีไว้)

สำหรับคู่มือครบถ้วนเกี่ยวกับตัวเลือก connector และข้อกำหนด ดูคู่มือประเภท connector ของ flex PCB

DFM Checklist ก่อนส่ง Layout ของคุณ

เมื่อคุณส่ง flex PCB ของคุณเพื่อการผลิต การตรวจสอบ DFM จะตรวจสอบทุกรายการในรายการนี้ การตรวจสอบด้วยตัวเองก่อนจะช่วยจับข้อผิดพลาด 90% ของการวนซ้ำการออกแบบที่ป้องกันได้

การตรวจสอบโซนและระยะห่าง:

• ชิ้นส่วนทั้งหมดอยู่นอกโซน flex (ไม่มี footprint ชิ้นส่วนใดทับซ้อนพื้นที่พับ/ดัด)
• ระยะห่างชิ้นส่วนจากเส้นดัดเกินกว่าค่าในตารางสำหรับข้อกำหนดรอบดัดของคุณ
• ไม่มี through-hole via ในโซน flex
• รูเปิด coverlay ไม่ยื่นเข้าโซน flex

การตรวจสอบทิศทางและแพด:

• ชิ้นส่วนชิป SMD หันแกนยาวตั้งฉากกับแกนดัดหลัก
• แพด teardrop ใช้กับ SMD pad ทุกอันในโซนชิ้นส่วน
• เพิ่ม anchor pad ให้กับ footprint ของ connector ทั้งหมด
• ไม่มี via ใต้ SMD pad

การตรวจสอบ Stiffener:

• ระบุ stiffener สำหรับพื้นที่ชิ้นส่วนทุกชิ้นที่หนักกว่า passive ขนาด 0402
• Stiffener ยื่นออกไป 2mm เกิน footprint ชิ้นส่วนทุกชิ้น
• กำหนดความหนา stiffener ของ connector ZIF/FFC บนแบบ fabrication
• Stiffener ไม่ยื่นเข้าโซน flex

การตรวจสอบความสูงและการประกอบ:

• ไม่มีชิ้นส่วนที่สูงกว่า 0.5mm บนส่วนที่ไม่มีการรองรับ
• ไม่มีชิ้นส่วนพาดขอบ stiffener
• ทิศทางชิ้นส่วนตรงกับทิศทาง pick-and-place สำหรับแต่ละโซน

ความผิดพลาดการวางชิ้นส่วนทั่วไปที่ก่อให้เกิดความล้มเหลวในภาคสนาม

ความผิดพลาดที่ 1: วางตัวเก็บประจุแบบ decoupling ในโซน flex ตัวเก็บประจุแบบ decoupling ถูกวางใกล้ IC ของมันตามนิสัยการจัดวาง บน flex PCB IC อยู่ในโซนที่มี stiffener แต่ footprint ของ decoupling cap ตกลงในโซน flex เลื่อน footprint ของ IC เข้ามา หรือเพิ่มส่วน stiffener เล็ก ๆ เพื่อครอบคลุมทั้ง IC และ decoupling cap

ความผิดพลาดที่ 2: ใช้รูปทรงจุดต่อ pad-to-trace เหมือนกับ library rigid PCB Library footprint PCB มาตรฐานไม่มีส่วนขยาย teardrop ใช้ teardrop กับทั้งแผงหลัง layout ไม่ใช่เฉพาะพื้นที่ที่มีปัญหา โดยใช้คุณสมบัติ post-processing ของ EDA tool ของคุณ

ความผิดพลาดที่ 3: กำหนดขนาด stiffener ให้ตรงกับชิ้นส่วนพอดี Stiffener ที่ตรงกับ footprint connector พอดีจะลอกที่ขอบ กฎระยะขอบ 2mm มีอยู่เพราะการยึดติด coverlay ที่ขอบ stiffener คือจุดล้มเหลว ไม่ใช่ตรงกลาง

ความผิดพลาดที่ 4: ละเลยทิศทางการเสียบ connector Connector ที่วางที่ 90° ต่อทิศทาง flex จะได้รับแรงบิดด้านข้างเมื่อเสียบ แรงบิดนี้ถูกดูดซับทั้งหมดโดยหัวบัดกรีเพราะวัสดุรองรับ flex ไม่มีความแข็งแรงด้านข้าง ออกแบบใหม่เพื่อให้ทิศทางการเสียบ connector สอดคล้องกับขอบ stiffener ที่ใกล้ที่สุด

ความผิดพลาดที่ 5: สมมติว่าโซน static flex ไม่ต้องการการจัดการพิเศษ "Static" หมายความว่าแผงพับครั้งเดียวระหว่างการประกอบ ไม่ใช่ระหว่างการใช้งาน แต่การดำเนินการประกอบทำให้เกิดรอบความเครียด และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในภาคสนามสร้างการเคลื่อนไหวเพิ่มเติม โซนชิ้นส่วนใด ๆ บนวัสดุรองรับ flex จะได้รับประโยชน์จากแพด teardrop และ stiffener รองรับ โดยไม่คำนึงถึงจำนวนรอบดัด

ตัวชี้วัดประสิทธิภาพหลักสำหรับความน่าเชื่อถือของชิ้นส่วน Flex PCB

อ้างอิง

1. PCB Component Placement Rules — Sierra Circuits
2. Flex Circuit Design Guide: Getting Started with Flexible Circuits — Altium
3. IPC-2223 Sectional Design Standard for Flexible Printed Boards
4. Surface-Mount Technology (SMT) — Wikipedia

คำถามที่พบบ่อย

ชิ้นส่วนควรอยู่ห่างจากโซนดัดของ flex PCB เท่าใด?

ระยะห่างขึ้นอยู่กับจำนวนรอบดัด สำหรับการดัดแบบ dynamic ที่เกิน 100,000 รอบ ให้วาง passive ขนาด 0402 ห่างจากขอบโซนดัดอย่างน้อย 5mm สำหรับ 0603 และขนาดใหญ่กว่า อย่างน้อย 6mm สำหรับการดัดแบบ static (พับครั้งเดียวระหว่างการประกอบ) ระยะห่าง 1.5–2mm ยอมรับได้สำหรับ passive ขนาดเล็ก ระยะทางวัดจากขอบ footprint ของชิ้นส่วน ไม่ใช่จากตัวชิ้นส่วน

ฉันสามารถวางชิ้นส่วนบนทั้งสองด้านของ flex PCB ได้ไหม?

ได้ แต่มีข้อจำกัดเพิ่มเติม Flex PCB แบบสองด้านต้องการ stiffener สำหรับพื้นผิวชิ้นส่วนทั้งสองด้าน และ stiffener ทั้งสองต้องไม่สร้างความแข็งที่ขัดกันซึ่งจะป้องกันการดัดงอที่ควบคุมได้ วาง connector และ IC หนักไว้ด้านเดียวกันถ้าเป็นไปได้ ที่ด้านหลัง จำกัดชิ้นส่วนให้เป็น 0402 หรือ passive ขนาดเล็กกว่า และวางในโซนที่มี stiffener เดียวกับชิ้นส่วนด้านหลัก

ฉันควรใช้วัสดุ stiffener อะไรสำหรับการวางชิ้นส่วนบน flex PCB?

FR4 คือตัวเลือกเริ่มต้นสำหรับการรองรับชิ้นส่วนทั่วไป ราคาถูก ผลิตง่าย และยึดติดกับ polyimide coverlay ได้ดี ใช้ stiffener polyimide เมื่อความหนาการประกอบรวมเป็นข้อจำกัดที่เข้มงวด เลือก stainless steel เมื่อ flex PCB ต้องรับแรงทางกล (สกรู, press-fit connector) Stiffener aluminum ทำหน้าที่คู่เป็น thermal spreader สำหรับชิ้นส่วนพลังงาน

Flex PCB ของฉันมี IC ที่ต้องวางใกล้เส้นพับ มีตัวเลือกอะไรบ้าง?

สามตัวเลือกตามลำดับความนิยม: (1) ออกแบบเรขาคณิตของ flex PCB ใหม่เพื่อเลื่อนเส้นพับออกไปอย่างน้อย 5mm จาก footprint ของ IC (2) เพิ่ม stiffener เฉพาะที่เพื่อเปลี่ยนพื้นที่ใกล้รอยพับให้เป็นโซน rigid และเลื่อนเส้นพับจริงออกไปจาก IC (3) ใช้แพ็กเกจ IC ขนาดเล็กกว่าเพื่อลดข้อกำหนดระยะห่าง อย่าสมมติว่า IC สามารถอยู่รอดในโซนดัดแบบ dynamic ได้โดยไม่คำนึงถึงระยะห่าง IC ในแพ็กเกจที่ใหญ่กว่า SOT-23 ไม่ควรอยู่ในโซน flex แบบ dynamic ไม่ว่าในสถานการณ์ใด

กฎการวางชิ้นส่วนสำหรับ flex PCB ใช้กับ rigid-flex PCB ด้วยหรือไม่?

ใช่ โดยมีส่วนเพิ่มที่สำคัญหนึ่งอย่าง บน rigid-flex PCB ส่วน rigid มี stiffener โดยธรรมชาติอยู่แล้ว ดังนั้นชิ้นส่วนบนส่วน rigid จึงปฏิบัติตามกฎการวางชิ้นส่วน PCB มาตรฐาน กฎส่วน flex ทั้งหมด ได้แก่ ระยะห่าง ทิศทาง รูปทรงแพด ยังคงใช้กับส่วน flex ของการออกแบบ rigid-flex อย่างครบถ้วน โซนเปลี่ยนผ่านระหว่างส่วน rigid และ flex ต้องการความใส่ใจมากที่สุด ให้ footprint ชิ้นส่วนทั้งหมดห่างจากขอบนี้อย่างน้อย 3mm และอย่าวางชิ้นส่วนในโซนเปลี่ยนผ่านเลย

เมื่อวาง ZIF connector บน flex PCB ต้องใช้ความหนา stiffener เท่าใด?

ข้อกำหนด ZIF connector กำหนดความหนาการประกอบรวมที่ต้องการที่จุดใส่ โดยทั่วไปคือ 0.30mm ± 0.05mm สำหรับ FPC connector มาตรฐาน คำนวณความหนา stiffener ของคุณดังนี้: ความหนาเป้าหมาย ZIF ลบด้วยความหนารวมของวงจร flex สำหรับวงจร flex ขนาด 0.10mm ที่มีเป้าหมายความหนาโซนใส่ 0.30mm คุณต้องการ stiffener ขนาด 0.20mm ใช้ FR4 หรือ stiffener polyimide ที่ยึดด้วยกาวแรงดันสำหรับการใช้งานทั่วไป หรือกาว epoxy สำหรับสภาพแวดล้อมที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง ตรวจสอบความหนาเป้าหมายกับ datasheet ของ connector เฉพาะของคุณ เพราะข้อกำหนด ZIF แตกต่างกันตามผู้ผลิต

ฉันกำลังออกแบบ flex PCB ชิ้นแรก กฎการวางชิ้นส่วนที่สำคัญที่สุดคืออะไร?

วางชิ้นส่วนทุกชิ้นนอกโซนดัดโดยมีระยะห่างจาก Component Clearance Matrix ข้างต้น สิ่งอื่นทั้งหมด ทิศทาง รูปทรงแพด stiffener เป็นรองจากกฎนี้ หากคุณได้ระยะห่างถูกต้อง การตรวจสอบ DFM จะจับส่วนที่เหลือ หากชิ้นส่วนตกในโซนดัด ไม่มีการปรับแต่งแพดหรือวิศวกรรม stiffener ใดจะช่วยได้ในการใช้งานแบบ dynamic วาดขอบโซนดัดของคุณก่อน แล้วค่อยวางชิ้นส่วน