Esnek Baskılı Devre Rehberi

Esnek baskılı devre kartları, bükülmeye izin veren esnek bir substrat malzemesi ve birkaç bakır katmanı olan PCB'lerdir. Bu esneklik, verimli alan kullanımı ve darbe/titreşim direnci gibi çeşitli uygulamalarda kritik olan birçok avantaj sağlar.

Bu PCB'nin yaygın yapı malzemeleri, üretim süreci, avantajları ve daha fazlası dahil olmak üzere çeşitli yönlerine bakalım!

Esnek Baskılı Devre Kartı Nedir?

Daha önce belirtildiği gibi, esnek bir PCB, genellikle poliimidden yapılan bükülebilir bir taban malzemesine sahip bir devre kartıdır.

Diğer katmanları oluşturan malzemeler de esnektir ve kırılmadan veya çatlamadan bükülmeye dayanabilir.

Flex PCB'leri dar alanlara sığdırmak için bükebilir, katlayabilir veya bükebilirsiniz; bu, devrenin giyilebilir cihazlar gibi son ürün paketinin şekline uymasını istediğinizde önemlidir.

Flex PCB'nin bir diğer önemli avantajı titreşimlere karşı direncidir, bu da onu otomotiv, havacılık ve uzay uygulamaları için uygun kılar.

Esnek Devre Kartı Türleri

İşte esnek PCB türleri:

Tek Taraflı Flex PCB'ler

Bulabileceğiniz en yaygın flex PCB'lerdir. Esnek bir dielektrik film ile bir iletken katmana sahiptirler.

Ayrıca tek taraflı baskılıdırlar, bu da onları üretmeyi daha ucuz hale getirir.

Çift Taraflı Flex PCB'ler

Dielektrik malzemenin her iki tarafında baskıları vardır. Sonuç olarak, daha fazla bileşen içerirler ve diğer kartlardan daha iyi güç yönetimi sunarlar.

Dezavantajı, üretimlerinin daha maliyetli olmasıdır.

Çok Katmanlı Flex PCB'ler

İkiden fazla iletken katmanına sahiptirler, bu da onları askeri ve havacılık uygulamaları için uygun kılar.

Ayrıca, yoğun devreler içerirler ve üretilmeleri daha maliyetlidir.

Click to enlarge

Rijit-Esnek PCB'ler

İsimlerinden de anlaşılacağı gibi, rijit ve esnek devre kartlarının bir karışımıdırlar. Daha spesifik olarak, esnek bağlantı substratlarına sahip rijit devre kartlarıdırlar.

Yapıları nedeniyle, bunları çoğunlukla akıllı cihazlarda ve askeri uygulamalarda bulacaksınız.

HDI Flex PCB'ler

HDI, Yüksek Yoğunluklu Bağlantı anlamına gelir.

HDI flex PCB'ler, geleneksel devre kartlarından birim alan başına daha yüksek kablolama yoğunluğuna sahip olmayı mümkün kılan çoklu mikro vialar ve ince yapılara sahiptir.

Yüksek kablolama yoğunluğu ayrıca kartın işlevselliğini artırır çünkü üzerine daha fazla bileşen monte edebilirsiniz.

HDI flex PCB'lerin bir diğer belirleyici özelliği, normal esnek devre kartlarından daha ince substratlara sahip olmalarıdır, bu da boyutlarını azaltır ve elektriksel performanslarını artırır.

Flex Devre Kartlarının Avantajları Nelerdir?

Click to enlarge

• Kompakt ve Hafif Paket: Esnek PCB'ler, rijit muadillerine göre daha ince substratlara, bakır katmanlara ve diğer malzemelere sahiptir. İnce malzemeler ayrıca hafif kartlar anlamına gelir, bu da son ürün için daha küçük paket boyutu ve ağırlık ile sonuçlanır.

• Esneklik: Flex kartlar kurulum sırasında birden fazla düzlemi bağlayabilir ve arıza yaşamadan birçok kez bükülebilir.

• Yüksek Güvenilirlik: Rijit kartlarla çalışırken ara bağlantı noktaları yaygındır ve arızaya eğilimlidir. Esnek PCB'ler devrelerdeki ara bağlantı noktalarını azaltır, bu da ürünün güvenilirliğini artırır. Ayrıca, FPC kartları darbelere ve titreşimlere dayanabilir, araç içi elektronikler ve diğer ürünleri son derece güvenilir kılar.

• Yüksek Yoğunluklu Konfigürasyonlara İzin Verir: Son derece dar alanlara ve çizgilere izin verdikleri için, esnek PCB'ler ek ürün özellikleri sağlamak için yüksek yoğunluklu cihaz popülasyonları için alan açar.

• Tasarım Özgürlüğü: Esnek PCB tasarımı iki katmanla sınırlı değildir. Kartlar birden fazla katmana sahip olabilir, hatta bazıları çeşitli bölümlerde rijit devreleri birleştirir. Bu nedenle, bu PCB'ler sofistike devreleri yönetmek için karmaşık konfigürasyonlara sahip olabilir.

• Geliştirilmiş Hava Akışı: Bu PCB'lerin aerodinamik tasarımları, soğuk havanın ürün içinde kolayca akmasına ve ısıyı daha hızlı dağıtmasına olanak tanır.

Esnek PCB'lerin Dezavantajları Nelerdir?

• Yüksek Üretim Maliyetleri: Esnek kartlar yapmak için kullanılan malzemeler, rijit PCB'ler yapmak için kullanılanlardan daha maliyetlidir. Ayrıca, üretim süreci daha karmaşıktır ve taşıma sırasında hasar olasılığı yüksektir.

• Yeniden İşleme Zor: Esnek kartları yeniden işlemek (onarımlar veya değişiklikler) zordur çünkü koruyucu filmi çıkarmanız, sorunu çözmeniz ve ardından bu filmi yeniden yerleştirmeniz gerekir.

• Sınırlı Bileşen Yoğunlukları: Bu kartların ince ve esnek yapısı, monte edebileceğiniz bileşen sayısını ve türlerini sınırlar. Yüksek yoğunluklar veya büyük, ağır bileşenler substratı aşağı çekebilir veya kırılmasına neden olabilir.

• Çoklu Tasarım Karmaşıklıkları: Bükülme alanlarında sıfır via, çok katmanlı kartlarda iletken kademeleme, belirli örtülerin kullanılması gibi bazı tasarım kuralları esnek PCB tasarımını karmaşık hale getirir.

• Zararlı Çevresel Koşullara Duyarlılık: Esnek kartlar, rijit kartlardan kimyasallara, ısıya, neme ve diğer çevresel faktörlere karşı daha duyarlıdır. Bu nedenle, bazı uygulamalar için en iyi seçenek olmayabilirler.

Yaygın Esnek PCB Malzemeleri Nelerdir?

Click to enlarge

• İletkenler: PCB'lerde kullanılan en yaygın iletken malzeme bakırdır, ancak esnek kartlarda kullanılan daha ince olmalıdır. Bu nedenle, ya tavlanmış haddelenmiş bakır ya da elektro biriktirmeli bakırdır. İletken olarak kullanılabilecek diğer malzemeler arasında alüminyum, Inconel, gümüş mürekkep, konstantan ve bakır-nikel bulunur.

• Yapıştırıcılar: Bu malzemeler katmanları birbirine bağlar ve epoksi, akrilik veya PSA'ları (Basınca Duyarlı Yapıştırıcılar) içerir.

• Yalıtkanlar: Yalıtkanlar iletken katmanları ayırır ve poliimid, polyester, PEN, PET, PEEK veya LCP içerir. Lehim maskesi, bir epoksi sıvısı, aynı zamanda bir yalıtkandır.

• Kaplamalar: Açık bakır alanlarındaki yüzey kaplamaları ENIG, ENEPIG, Kalay, OSP, sert altın veya sert nikel olabilir. Birkaç başka seçenek daha vardır, ancak ENIG en popüler olanıdır.

Flex ve Rijit-Flex PCB Kartlarında Neden Destekleyiciler Kullanılır?

Destekleyiciler PCB'ye mekanik mukavemet sağlar, bu da dayanıklılığı ve güvenilirliği artırır. PCB destekleyicileri kartın herhangi bir tarafına eklenebilir ve gereksinimleri bu kullanım kategorileri altına düşer:

• Tekrarlanan takmalarda veya büyük, ağır konektörler taşırken gerilim gidermeyi iyileştirmek için konektör bölümlerini sertleştirme
• ZIF (Sıfır Takma Kuvveti) kalınlık gereksinimlerini karşılamak için
• SMT pedleri ve bileşenler yerleştirmek için düz bir yüzey oluşturma
• Yerelleştirilmiş bükülme kısıtlamalarına yardımcı olmak için
• Bileşen stresini azaltma
• Isı dağılımını artırmak için (metal destekleyiciler)
• Otomatik montaj sırasında arıza olasılığını azaltma

Esnek Baskılı Kartlar Tasarlarken Dikkat Edilmesi Gerekenler Var mı?

Üretim sürecine girmeden önce, esnek PCB düzgün şekilde tasarlanmalıdır ve bu tasarım değerlendirmelerini akılda tutmak önemlidir.

Çalışma Ortamı

Kartın son çalışma ortamını göz önünde bulundurun, bu da kimyasallar, yüksek sıcaklıklar veya nem için koruyucu katmanlara ihtiyaç duyup duymadığını belirleyecektir.

Bükülme Oranı

Bu terim, bükülme yarıçapı ile kart kalınlığı arasındaki ilişkiyi ifade eder. Oran önemlidir çünkü farklı katman sayısına sahip kartların farklı bükülme oranları vardır ve bükülme yarıçapı ne kadar sıkıysa, bükme sırasında arıza olasılığı o kadar yüksektir.

İletkenler ve Yönlendirme

Bakır izler ve iletim yolları, bükülme sırasında etkilenip etkilenmeyeceklerini belirlemek için dikkatlice analiz edilmelidir. İletkenler, kırılmayı önlemek için bükülme alanlarına dik olarak yönlendirilmelidir.

Ped Filleri

Bu eklemeler, ped çapı bağlantı teli genişliğini aştığında gereklidir çünkü aşındırma verimini ve malzeme mukavemetini iyileştirirler.

Yırtılma Giderme

PCB yırtılmasını önlemek için büyük köşe yarıçapı, destekleyiciler ve giderme yuvaları düşünün.

Vialar

Kör ve gömülü vialar yalnızca çok katmanlı PCB'ler için gerekli olduğunda kullanılmalıdır çünkü üretim maliyetini önemli ölçüde artırırlar.

Düzlem Katmanları ve Koruma

Toprak veya referans düzlem katmanları koruma, empedans kontrolü ve sinyal bütünlüğü için kritiktir. Ancak, bu katı bakır katmanlar kartı daha rijit hale getirir, bu nedenle bükülme oranı hesaplamasına dahil edilmelidirler.

Sinyal Bütünlüğü ve Kontrollü Empedans

Yalıtım malzemelerinin dielektrik sabiti, iz genişliği ve sinyal izinin referans düzlemden uzaklığı gibi faktörler sinyal bütünlüğünü ve empedansı belirler.

Esnek Devre Kartı Nasıl Üretilir: Adım Adım Üretim Süreci

Bu süreç, esnek kartın bir veya birden fazla (2 veya daha fazla) katmana sahip olmasına bağlı olarak nüanslıdır, ancak genellikle malzeme seçimi ve bakır kaplamadan sonra aşağıdaki adımları izler.

Click to enlarge

Bakır Kaplamalı Laminat Kesimi

Esnek PCB, gerekli işleme boyutunda yarı mamul bakır folyo levhaya kesilen bir bakır kaplamalı laminat rulosu olarak başlar.

Delme

Tasarım dosyalarına bağlı olarak, mekanik veya lazer delme kullanılarak laminat boyunca belirli çaplarda delikler açılır. Lazer tercih edilir çünkü PCB üzerinde baskı uygulamaz. Bu delikler daha sonra temizlenir ve kaplanır.

Kuru Film Laminasyonu

Kuru filmler, devre görüntüsünün bakır katmana transferine yardımcı olan ışığa duyarlı rezistlerdir. Bu fotorezist malzeme, bakırın üzerinde eşit şekilde eritmek ve oluşturmak için uygun basınçla ısıtılmış bir rulo kullanılarak uygulanır.

Desen Kaplama

Desen kaplama UV ışığı (fotolitografi) veya LDI kullanılarak yapılabilir.

Aşındırma

Bu süreç, sertleşmemiş kuru film alanlarından bakırı çıkarmak için korozif bir kimyasal çözelti gerektirir. Desen kaplama, devreyi oluşturmak için fotorezist malzeme üzerinde sertleşmiş pozitif bir film oluşturur. Aşındırma, devreyi bırakmak için diğer bölümleri aşındırır.

Kuru Film Soyma ve Muayene

Sertleşmiş pozitif kuru film, açık bakır devreyi bırakmak için çıkarılır ve bu, AOI kullanılarak kısa devre veya açık devreler için muayeneden geçer.

Coverlay Laminasyonu

Coverlay, PCB'yi oksidasyon ve çizik gibi mekanik hasarlardan korumak için uygulanan bir filmdir. Uygulamadan sonra, kart, hasarı önlemek için belirli ısı ve basınç parametreleri kullanılarak ısı ve basınç ile laminasyondan geçer.

Yüzey İşlemi

Yüzey işlemi, açık bakır alanları oksidasyondan korumak için önemlidir. Ayrıca lehimlemeyi kolaylaştırır.

Serigrafi Baskısı

Serigrafi, yüzeydeki ilgili bilgileri (test noktaları, uyarı sembolleri, logolar vb.) gösterir ve koruma için lehim maskesi ile basılır.

Elektrik Testi

Elektrik testi, PCB'deki kısa devreleri veya açık devreleri kontrol etmek için uçan problar veya çivi yatağı gibi teknikler gerektirir.

Delme

Delme, levhanın müşteri gereksinimlerine (tasarım dosyaları) uyan bireysel PCB'lere kesilmesini ifade eder.

Muayene

Esnek kartın çizik veya kontaminasyon içermediğinden emin olmak için görsel muayene gereklidir.

Paketleme ve Nakliye

Tamamlanmış PCB'ler, nakliyeden önce müşteri ihtiyaçlarına göre paketlenir. Müşteri montaj gerektiriyorsa, kartlar nakliyeden önce PCBA'lar oluşturmak için bu tesislere gider.

Doğru Esnek Devre Kartı Üreticisi Nasıl Seçilir

Click to enlarge

Esnek PCB'ler, üretim sırasında uygun tasarım değerlendirmeleri ve dikkatli işleme gerektiren hassas elektronik kartlardır. Bu nedenle, esnek kart montaj üreticinizi seçerken üç E'yi göz önünde bulundurmalısınız. Bunlar uzmanlık, ekipman ve deneyimdir.

FlexiPCB'de, aşağıdakilerde size yardımcı olmak için yazılımımızı ve son teknoloji ekipmanımızı kullanan kurum içi mühendis ekibimiz var:

• Konsept geliştirme
• Tasarım optimizasyonu
• Malzeme seçimi
• PCB yığın tasarımı
• DFM analizi
• Sinyal bütünlüğü analizi
• Güç bütünlüğü analizi
• Termal analiz
• Mekanik analiz

Bu kartların işlenmesi hassas olduğundan, sizin tarafınızda ortaya çıkabilecek karmaşıklıkları ortadan kaldırmak için montaj sürecini sizin için halledebiliriz.

Anahtar teslim PCB montaj çözümümüz ayrıca malzeme tedariki ve satın alma, kalite kontrol, test, paketleme, nakliye, satış sonrası destek ve bakımı kapsar ve bu hizmeti öneriyoruz çünkü makul maliyetlerle sizin için tüm riskli ve zor işleri yapmamıza olanak tanır.

Click to enlarge

SSS

Esnek PCB'ler güvenilir mi?

Genel olarak, çoğu esnek baskılı devre kartı güvenilir ve dayanıklıdır. Bunun nedeni, üreticilerin bu PCB'leri poliimid gibi esnek substrat malzemeleri kullanarak yapmasıdır.

Daha sonra, esnek olması gereken cihazlarda kullanırlar.

Örneğin, saatler gibi giyilebilir cihazlarda esnek PCB'ler kullanıyoruz.

Dezavantajı, esnek PCB'nizin güvenilirliği yapımının kalitesine bağlı olacaktır. Kötü yapılmış olanlar yüksek kaliteli PCB'ler kadar güvenilir olmayacaktır.

Esnek PCB devreleri neden pahalı?

Bazı esnek PCB'ler çeşitli nedenlerle rijit PCB'lerden daha pahalıdır. Birincisi, tasarlaması ve üretmesi daha karmaşıktır.

Sonuç olarak, üreticiler geleneksel devre kartlarına göre esnek bir PCB üretmek için daha fazla kaynak ayırır.

İkincisi, esnek PCB substratları rijit PCB'ler yapmak için kullanılan malzemelerden daha pahalıdır.

Örneğin, poliimid substratlar, üreticilerin geleneksel PCB'lerde kullandığı rijit malzemelerden daha maliyetlidir.

Üçüncüsü, PCB'lerin esnek yapısı üretim sürecini yoğun ve zaman alıcı hale getirir.

Genel olarak, bir üreticinin belirli bir sürede üretebileceği kart sayısını azaltır.

Sonuç olarak, üretim maliyetleri artar ve bu daha yüksek satış fiyatlarına dönüşür.

Sonuç

Sonuç olarak, esnek PCB'ler, amaçlanan faydaları elde etmek için tasarlama, üretme ve montaj sırasında dikkatli planlama, değerlendirme ve özen gerektirir.

Bu faydalar, kompakt, hafif ve güvenilir devrelerin çeşitli uygulamalarda gerekeceği mevcut ve gelecek nesil elektronikler için kritiktir.

Bizim gibi güvenilir bir üretim ortağı ile, mükemmelliğe ve sürekli iyileştirmeye olan bağlılığımız bizi sektörün ön saflarında tuttuğu için size dayanıklı ve yüksek kaliteli flex devre kartları garanti edebiliriz.

Flex PCB tasarım ve mühendislik çözümlerimiz hakkında daha fazla bilgi edinmek için bize ulaşın veya bugün teklif alın!