מדוע עיצוב PCB גמיש דורש חשיבה הנדסית שונה

לוחות מעגלים מודפסים גמישים עברו הרבה מעבר ליישומים נישה.הם מעוגן כיום את הפונקציונליות של מכשירים לבישים, שתלים רפואיים, אשכולי חיישן רכב, תצוגות מתקפלות, ואווירה חללים לא כמו PCB קשיח, מעגלים גמישים חייבים לסבול עיוות מכני חוזר ללא שילוב של מחזורי חשמל גמישים.זה מטיל סט ברור של מגבלות עיצוב שנוגעות כל החלטה ורד; החל ממבחר חומרים כדי לאמץ שיטות קריטיות כדי לאמודים כדי למנוע את הגמישות כדי למנוע את הגמישות של פיתוח.

בחירת חומרים: הקרן של גמישות אמינה

הביצועים המכניים והחשמליים של PCB גמיש מתחילים עם ערימה החומרית שלו.התחריד הלא נכון או הדבק יכול להציג עלייה בלחץ, דלמנטום, או התמוטטות דיאלקטרית זמן רב לפני מחזור החיים הצפויה הוא להגיע.שלוש משפחות חומריות שולטות הנוף הגמישות: פולימידיד, פוליאמור (PET), ופולימריב נוזלי (LCP) כל אחת מציעה יציבות נפרדת ביציבות תרמית, גמישות, לחות, ספיגה, ספיגה, ספיגה, ספיגה, ספיגה, וספיגה.

פולימד סובסטריט

Polyimide הוא העבודה של ייצור PCB גמיש.It מציעה יציבות תרמית יוצאת דופן (טמפרטורות הפעלה עקביות עד 200 – 250 °C), עמידות כימית מעולה, קבוע דיאלקטרי נמוך. סרטי פולימריד כגון DuPont Pyralux או רוג'רס Flexcon זמינים בעוביים מ 12.5 ו-#181;m ל-125  1, נותן מעצבים רחבים לגמישות גבוהה יותר לכדי להקליד רדיוס.

Polyester (PET) Substrates

סרטי פולימסטר עולים באופן משמעותי פחות מאשר פולימידי ומציעים גמישות טובה, אבל הם סובלים מסובלנות טמפרטורה נמוכה (בדרך כלל 85 –125 °C) וקליטת לחות גבוהה יותר. Polyester מתאים ביותר עבור יישומים גמישים שבו המעגל הוא רק במהלך ההתקנה ולאחר מכן נשאר תחנת.זה לא מומלץ לסביבות גמישות דינמיות.

Crystal Polymer (LCP) Substrates

LCP צובר מתחודד ביישומים גבוהים ו hermetic בגלל ספיגה לחות נמוכה מאוד ( <0.0.4%) ונכסים דיאלקטריים יציבים בטווח תדר רחב. LCP מציעה גם יציבות ממדית מעולה, אשר מפשטת רישום במהלך ריבוי הכפלה. עם זאת, עלות גבוהה יותר ודורשת יותר את השימוש שלה בעיצובים מיוחדים.

בנייה ללא סייגים נגד בנייה

משחות נחושת גמישות מסורתיות (FCCL) להשתמש acrylic או epoxy דבקים כדי לחבר את החשיכה נחושת לסרט דיאלקטרי. Adhesive מבוסס בנייה הם בעלות נמוכה יותר אבל להציג קו קשר עבה יותר שיכול סדק תחת flexing חוזרת. Adhesiveless laminates, אשר מתחבר ישירות לפולימניד באמצעות vor deapation או ctrererererererererererererereative, לחץ חיים גמיש יותר, לחץ גבוה יותר.

סיקורים ו-Stiffeners

מכסה (בדרך כלל פולימיידית סרט עם דבק) להגן על המוליכים החיצוניים מפני שחיקה, לחות, וטיפול נזק. באזורי flex דינמי, עובי מכסה צריך להיות ממזער כדי להפחית את הנוקשות הכוללת. Stifers & mdash; בדרך כלל פולימידי, FR-4, או מתכת הצלחות; הם מוחלים לאזורים הדורשים תמיכה או חיבורים.

(FLT:0Key Takeaway: FLT:1 בחירה חומרית היא פעולה איזון בין דרישות תרמיות, מכניות, חשמל ועלויות. עבור יישומים גמישים דינמיים, פולימידי ללא דביק עם מכסה דק מספק באופן עקבי את האמינות הגבוהה ביותר.

אסטרטגיות עיצוב לשליטה, Reliable Bending

ברגע שהערמה החומרית מוגדרת, הפריסה הפיזית של עקבות, דרך ומטוסים קובעים האם הלוח ישרוד את מחזורי הגמישות המיועדים שלו.האסטרטגיות הבאות מטפלות במנגנוני הכישלון הנפוצים ביותר: קידוד, הרמת מנעולים ודמוניזציה.

עקבו אחרי Bend Radius

הרדיוס הנדוויץ' המינימלי הוא המשטח הדוק ביותר שיכול לסבול ללא נזק.כלל כללי של אגודל עבור flex דינמי הוא כי הרדיוס הנד צריך להיות לפחות 10 פעמים את הערימה הכוללת עובי (כולל כיסבים ונוקשות) עבור גמיש סטטי (סירה-ו-forget), יחס של 3:1 עד 6:1 הוא לעתים קרובות מקובל. מעצבים חייבים לחשב את הרדיוס מבוסס על סיבים חיצוניים על סיבים חיצוניים על סיבים חיצוניים, אשר תלוי חומר רפלקס מיידי או רחץ חזק יותר מאשר רפלקס.

Trace רוסינג וגיאומטריה

ל Trace routing יש השפעה עמוקה על החיים גמישים. ישר, עקבות אחידים עם וריאציות רוחב מינימלי הם פחות נוטה להדגיש ריכוז. Abrupt שינויים ברוחב, כגון מעברי מדמיע מן עקבות צרים לחרוץ, יש להימנע או לרכך עם מילויים.ההנחיות הבאות חלות על עיצובים דינמית:

  • (FLT:0) נחושת דקה: 1 oz /ft ² (18 µm) או 1 oz /ft ² (35 µm) נחושת היא סטנדרטית עבור גמיש. ⁇ דקנר מציג לחץ נמוך יותר מתפתל וחיות עייפות ארוכות יותר.
  • (FLT:0) ראווט לציר הנדנדנד:FLT 1 Tracess לרוץ במקביל ציר הנדנד ניסיון מינימלי. Tracess כי לרוץ לציר הנדנדנד ארוך וחוזה עם כל מחזור, אשר מאיץ עייפות.
  • (FLT:0) פיסות מעוקלות ולא 45 ו-deg; או 90° פינות:FLT:1 שארפפיות ליצור עלייה בלחץ מקומי.קלבדים להפיץ מתח בצורה יותר אחידה ולשפר את החיים גמישים על ידי 2 – 5 פעמים בהשוואה ל-Fcorner חד-קורן.
  • (FLT:0) התפלגות נחושת: 1FLT:1 Uneven נחושת על פני החלק הגמיש גורם סימטרי לכופף ויכול להוביל לסיבוב או לריצה.

המונחים:

ויטס הם מבנים קשיחים מטבעם בשל חבית נחושת מצופה ואת הטבעת הזווית של המשטח. פלט באמצעותם בתוך אזור הflex יוצר נקודות ריכוז הלחץ כי לעתים קרובות יוזמים סדקים. עבור חלקים גמישים דינמיים, הגישה האידיאלית היא לאתר את כל דרך מחוץ לאזור הנדנדנד, לפחות 3 מ"מ מן קצה אזור הגמישות.

  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) lexible באמצעות מבנים:FLT:1, כמה יצרנים מציעים באמצעות טבעת הקלה פוליimide או משטח אננראלי גדול יותר להפיץ מתח.אלה טכנולוגיות קנייניות, כל כך מוקדם שיתוף פעולה עם המברק הוא חיוני.
  • (FLT:0)Laser-drilled microvias:cioFLT:1) Smaller באמצעות קוטרים להפחית את הנוקשות האפקטיבית של המבנה באמצעות מבנה, אשר יכול לשפר את חיי הגמישות בהשוואה לשיטות גדולות יותר של קידוח מכני.

שכבת שכבת פיתוח ו-Nטרלית

במעגל רב-שכבות, הציר נייטרלי (המטוס בתוך הערימה ההתנסות אפס מתח מתפתל) משמרות בהתאם לנוקשות ועובי של כל שכבה.באופן אידיאלי, יש להציב את המוליכים הנחושים קרוב לציר נייטרלי ככל האפשר כדי למזער את המתח הפורש והדחוס במהלך הכת.זה ניתן להשיג על ידי:

  • באמצעות ערימה סימטרית שבו שכבות נחושת מאוזנות סביב מרכז הערימה.
  • איתור שכבות אות קריטיות על שכבות הקרובות אל המטוס הניטרלי.
  • הימנעות משכבות דבקות עבות המגבירות את המרחק מהמנצח אל הציר הניטרלי.

עבור יישומים הדורשים רדיוני חזק מאוד, מעצבים עשויים לציין ערימה של ערימה מבוקרת המשתמשת חומרים ללא דבק ו ליבות פולימדיד דק כדי לשמור על עובי הכולל נמוך תוך שמירה על שלמות האות.

עיצוב מכני עבור Durability ו- Strain הקלה

האדריכלות המכנית של כל ההרכבה & mdash; כולל כיצד המעבר המעגל גמיש מאזורים גמישים ו-mdash; באופן עקיף השפעות אמינות. 3 אזורים ראויים לתשומת לב מיוחדת: עיצוב אזורי מעבר, תכונות הקלה מתוחים ועוגן.

עיצוב אזורי תחבורה

האזור שבו לוח נוקשה (או נוקשה) פוגש את הקטע הגמיש החשוף הוא ממשק מתח גבוה.ללא עיצוב זהיר, הנוקשות החדה מתמקדת במתח בדיוק בקצה הנוקשות, המוביל לשברים של אזור המעבר יעיל כוללים:

  • (ב) ⁇ :0) נוקשות: ⁇ 1 במקום 90 ו-deg קשה; יתרון, להצית את סוף הנוקשות על פני אורך של 3– 10 מ"מ להפיץ את הלחץ על פני שטח גדול יותר.
  • (ב) קיצוץ:0) קיצוץ הקלה ב-FLT:1 או חתך במשמרנות המאפשרת עיוות מקומי ולהפחית את הזן שיא בממשק.
  • (FLT:0) זנב גמיש: FIRLT:1 לספק אורך של תת-קרקעי גמישה לא נתמך (בדרך כלל 5 – 15 מ"מ) לפני הרכיב הראשון או המחבר לאפשר התכווצות הדרגתית ולא kinking בקצה הקשיח.

תכונות של סטרטין

עיצוב הצורה הפיזית של המעגל הגמיש עצמו יכול להפחית מאוד את ריכוז הלחץ. קווי מתאר, פינות מעוגלות, ואזורי מעבר בצורת דמעורופ בין חלקים רחבים וצריים לעזור להפיץ עומסים מתכוונים.הוספת חורים קלים קטנים או חריצים בנקודות הקצה של אזורי flex ארוכים יכולים להפסיק את הפחתת ההתפשטות על ידי בטהת הלחץ.

אנקז וקלמפינג

כאשר מעגל גמיש מותקנת באסיפה סופית, הדרך שבה הוא מעוגן מבחינה מכנית. Clamp או נקודות דבק יש להציב באזורים שאינם כפופים לכופף.אם המעגל ה גמיש מודרך דרך ציר או נעים משותף, להשתמש בגיאומטריה עדינה, גורפת ולא חד או הפוך.

תהליכי ייצור שמרימים גמישות

אפילו העיצוב הטוב ביותר יכול להיות מעולל על ידי ביצוע ייצור גרוע.התהליכים המשמשים וכו ', להשחית, צלחת ומבחן PCB גמישים יש להתאים את המאפיינים הייחודיים של חומרים דקים, תואמים.

Etching & Copper Surface הכנה

Uneven etching יכול ליצור קצוות עקבות גסים שפועלים כמיקרו-נואידים, להפחית באופן דרמטי את חיי העייפות. יצרנים המעסיקים את ההשמדה מבוקרת עם כימאים עתירי חממה מייצרים חלק יותר של מחסומים, אשר משפרים את סיבולת גמישה.

סליחות ו- Curing

מחזור ההארה עבור לוחות גמישים דורש שליטה זהירה של טמפרטורה, לחץ ואבק.לחץ מוגזם יכול לגרום לפולימניד לעיוות או הדבק לזרום באופן לא אחיד, יצירת וריאציות עובי. Adequate ואקום חיוני כדי לחסל כיסים אוויריים לכודים שיכולים מאוחר יותר להפיץ כמו אתרי דמדומים.

אימונים ופלאשינג

קידוח מכני של חומרים גמישים יכול ליצור בוררים ודבקים על דרך קירות. לייזר קידוח הוא המועדף על דרך היווצרות מעגלים גמישים כי הוא מייצר חורים נקיים, מדויקים יותר ללא מתח מכני על החומר שמסביב. תהליכי Desmearing חייב להיות יסודי כדי להבטיח עומס נחושת אמין בחבית באמצעות חורים מזחלות דינמיות בשפע מאזורים גמישים יחסית ממול עבה סטנדרטי; 1⁄2 / 0 {\displaystyle \ \ \ \ \ \ \ \ 1=2} / 1=R} to feel to feel to be safe ali=R} to Secure to Secure to Secure to Secure to Secure to Secure to Secure to Secure to Securecasting in the acid in the acid in theta / 1/R.18-uping in the acid in the acid in the Plated-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-by in the bit.

פרוטוקולים ל- Flex Reliability

אימות הביצועים הנדנדים והכפכים של עיצוב דורש יותר מאשר בדיקת רציפות פשוטה. בדיקות בעולם האמיתי חייבות לדמות את העומסים המכניים בפועל המוצר יחוו במהלך חייו.

דינמי בנד בדיקה

בדיקות גמישות דינמיות מחזור את הדגימה דרך רדיוס הנדנד המתוכנן שלה בקצב מבוקר תוך ניטור המשכיות חשמלית.המבחן צריך לרוץ לפחות מחזור החיים הצפוי (לעתים קרובות 10,000 עד 1 000 מחזורים עבור אלקטרוניקה צרכנית) או עד כישלון.IPC-TM-650 שיטת מבחן 2.4.3 מתאר הליכים סטנדרטיים לבדיקת סיבולת גמישה.

אופניים חמים ובטיחות חשיפה

שינויים בטמפרטורות יכולים לגרום להתרחבות שונה בין נחושת ופולימניידיד, מאיץ עייפות.בדיקות אופניים (-40 °C ל +125 °C עבור 500 –1000 מחזורים, per IPC-9701) חושפים חולשות בשכבות חומרים ובאמצעות מבנים. בשילוב עם 85°C עבור 500 – 000 בדיקות לחות יחסית (per JECES J22D22-A101), פרוטוקולים אלה רק כדי לחשוף את הסיכון לדלקת רק עם 85.

ניתוח Micro Analysis

לאחר בדיקות מכניות או סביבתיות, ניתוח מעגל גמיש במקומות קריטיים (bend apex, באמצעות קיר, אזור מעבר) מספק ראיות חזותיות ישירות של סדקים, החלמה, או ניתוח נחושת הוא תקן הזהב עבור אימות כי תהליך העיצוב והייצור לעמוד במטרות האמינות.

ביקורת עיצובית עבור Reliable Flex PCBs

החלת כל האסטרטגיות לעיל יכולה להרגיש מכריעה.הרשימה הבאה מטביעה את הפעולות המשפיעות ביותר לתוך זרימת עבודה מנוהלת עבור שלב העיצוב:

  1. (FLT:0Select substrate כיתה עבור היישום: irFLT:1) השתמש פוליimide חסר דבק עבור flex דינמי; PET או adhesive מבוסס פולימide יכול מספיק עבור גמיש סטטי.
  2. (FLT:0)Calculate andאמת רדיוס הנדנדק המינימלי:03:031) לפחות 10 × עובי ערימה עבור flex דינמי; 3 –6 × עבור גמיש סטטי.
  3. (ב) ויקרא י"א: ויקרא י"ד) ו[[1924]]]] ו[[1924]]
  4. (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  5. (FLT:0)Place דרך מחוץ לאזור ה-flex ZoneveFLT:1 או השתמש בלייזר staggered, דידגן קטן באמצעות טבעות אנריות מחזקות.
  6. (ב) ,0) , עיצוב נוקשות מצטמצמים וצמצום קליטה (ב) 1:1 במעברים קשיחים למתח.
  7. (ב) ,0) , למעט 5 מ"מ מינימלי ללא תמיכה בזנב גמיש 1 לפני הרכיב הראשון או המחבר.
  8. (ב) בפרשת [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]
  9. (FLT:0) בדיקה דינמית של ndexFLT:1 עם ניטור חשמל וניתוח microמחלקה כחלק מקריטריונים קבלה.

מסקנה

(העיצוב של PCB גמיש עם תכונות bend ו flex אמין הוא תרגיל שיטתי בחומרים מדע, הנדסה מכנית ושותפות ייצור.הרווח בין עיצוב ששרד 100 bends ואחד ששרד 100,000 bends אינו מזל & mdash; זה תוצאה של החלטות מכוונת בתחום החומר, הפצה נחושת, עקבות, ערימה, ושביעות רצון גבוהה על ידי אסטרטגיות מקודמות, עיצוב מעל קבוצות גמישים של ביצועים גמישים יותר של פעילות גופנית, תוך שמירה על ביצועים גמישים על ביצועים גמישים על ביצועים גמישים של זמן גבוהה יותר על ביצועים גמישים של ביצועים גמישים של יעילות גבוהה יותר על ביצועים גמישים של 1FIFEEFEEFEEFEEFEEFEEFST.