دوائر مرنة صلبة

ما هو دوائر مرنة صلبة ？

لوحات الدوائر المرنة والمُحْكَمة هي نوع جديد من لوحات الدوائر التي تجمع بين خصائص لوحات الدوائر المرنة واللوحات الصلبة. وتستخدم بوليمر البولي إيميد كركيزة رئيسية، وهذه اللوحات قابلة للانحناء والمرونة، وتناسب الأشكال المعقدة والمساحات الضيقة. وهي مثالية للمعدات العسكرية، ومعدات الطيران، والأجهزة القابلة للارتداء، والكاميرات، والهواتف الذكية، والساعات الذكية، والطائرات المُسيرة، وغيرها.

ما هو تعريف لوحة الدوائر المرنة والمُحْكَمة؟

اللوحات المطبوعة الهجينة (Rigid-flex PCBs)، كما يوحي اسمها، هي في الأساس لوحات دوائر تجمع بين اللوحات الدوائرية الصلبة والمرونة. إنها توفر مرونة وانحناءً ممتازين، مما يجعلها تُستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الطبية والمعدات العسكرية والفضاء والكاميرات والهواتف الذكية. إن مادة البوليمر البولي إيميد (Polyimide) أكثر مرونة من مادة FR4، حيث يتراوح ثابت العزل (Dk) لها بين 3.0 و3.5، بينما يتراوح عادةً ما بين 3.5 إلى 4.0 في مادة FR4. تشمل المواد الشائعة من البولي إيميد كلاً من Nelco وRogers، ولكن غالبًا ما تُستخدم مادة Kapton للوحات المرنة تمامًا.

تندرج لوحات Rigid-flex PCBs عمومًا تحت التصنيفات الثلاثة التالية:
1. اللوحة الهجينة أحادية الوجه (Single-Sided Rigid-Flex): وهي أبسط لوحات Rigid-flex PCBs، وتتألف من طبقة نحاسية موصلة متصلة بقاعدة مرنة من خلال ثقوب محفورة، ومغطاة بطبقة حماية من البولي إيميد.
2. اللوحة الهجينة ثنائية الوجه (Double-Sided Rigid-Flex): وتتألف من طبقتين موصلتين، حيث توفر الثقوب المعدنية (PTHs) اتصالاً كهربائيًا بين الطبقات.
3. الطية الصعبة-المرونة متعددة الطبقات: تحتوي هذه الطبقة على أكثر من طبقتين موصلتين. توفر الثقوب المعدنية (PTHs) اتصالات كهربائية بين الطبقات، مما يجعل تصنيعها أكثر تعقيداً، لكنها مثالية للتطبيقات مثل توصيل الكثافة العالية وتقليل التداخلات وتحكم المعاوقة.

ما هي مزايا الدوائر المطبوعة الصعبة-المرونة؟

مقارنة باللوحات الصعبة، تمتلك اللوحات الصعبة-المرونة المزايا التالية:
1. القدرة على التكيف مع البيئات المعقدة: على سبيل المثال، يجب أن تتحمل معدات الفضاء والطيران بيئات قاسية. تستخدم اللوحات الصعبة-المرونة مادة البوليمايد لتغليف الموصلات، مما يحسن من تحملها للبيئة بشكل فعال.
2. الحجم الصغير والوزن الخفيف: تضع الجيوش متطلبات صارمة على الحجم والوزن. يمكن للوحات الصعبة-المرونة التكيف مع مختلف الهياكل الصغيرة والدقيقة، وبالتالي تقليل الحجم والوزن.
3. مقاومة قوية للصدمات والاهتزاز: يمكنها تحمل التأثيرات القوية دون أن تتعرض للتلف.
4. القابلية لإعادة الاستخدام: يمكن طي اللوحات الصعبة-المرونة حتى 100 مرة دون أن تتعرض للتلف.
5. إمكانات التصميم ثلاثي الأبعاد: يمكن تصميمها بأشكال ثلاثية الأبعاد لتلبية متطلبات تطبيق مختلفة.
6. متينة للغاية وطويلة الأمد: نظرًا لمقاومتها للصدمات، يمكن استخدامها لفترة طويلة دون أن تنكسر.

مجال تطبيق دوائر الطباعة المرنة-الصلبة

1. الأجهزة الطبية: مثل معدات الحماية القابلة للارتداء، ومضغوطات القلب، وأجهزة قياس نسبة الدم. توفر الدوائر المرنة-الصلبة مقاومة ممتازة وحجمًا صغيرًا.
2. الإلكترونيات الاستهلاكية متوسطة ومنخفضة الجودة: مثل الهواتف الصغيرة، والحاسوب المصغر، والساعات الخاصة بالأطفال، وغيرها من المنتجات الصغيرة والمعقدة.
3. الفضاء الجوي: مثل الطائرات الصغيرة بدون طيار، والمركبات الفضائية، والمعدات الفضائية، والروبوتات المتجولة على سطح المريخ.
4. المجال العسكري: مثل أنظمة الدفاع، والصواريخ، والقنابل الذرية، ومعدات الطائرات الحربية.
5. الإلكترونيات الخاصة بالسيارات: مثل لوحة التحكم وأنظمة الملاحة المدمجة.
6. الروبوتات الذكية: مختلف الروبوتات الذكية الاصطناعية.

أفكار تصميم الدوائر المرنة-الصلبة

عند تصميم لوحة دوائر مرنة-صلبة، انتبه جيدًا للمعايير التالية في التصميم:
1. احسب نصف قطر انحناء اللوحة بدقة: يجب أن يكون نصف القطر ضمن نطاق معقول، وإلا فقد تحدث تلفيات.
2. حدد عدد الانحناءات: حدد ما إذا كانت اللوحة ستكون ثابتة (انحناء واحد فقط) أو ديناميكية (انحناء متكرر عدة مرات).
3. اختيار المواد: يُوصى باستخدام البوليمايد في المنطقة المرنة، واستخدام FR4 في المنطقة الصلبة.
4. يجب أن يكون الثقب المعدني المُغطى (PTH) على بعد لا يقل عن 0.5 مم من نقطة الانحناء.
5. تجنب الانحناءات بزاوية 90°، حيث يمكن أن تؤدي بسهولة إلى الكسر.
6. لا تستخدم ثقوبًا معدنية مغطاة (PTH) في المنطقة المرنة أو تقم الحفر في نقطة الانحناء.
7. تجنب البيئات شديدة الحرارة، لأن هذا المنتج حساس جدًا للحرارة.
8. تأثير هيكل الترتيب على الأداء: انتبه لمحاذاة كل طبقة، حيث سيؤثر ذلك على استقرار وموثوقية اللوحة الدوائرية المرنة-الصلبة.

اتبع دائمًا معايير IPC 6013.

عملية تصنيع الدوائر المطبوعة صلبة-مرنة

1. التصميم الكهربائي: يقوم المهندسون بتقسيم اللوحة إلى مناطق صلبة ومرنة وفقًا لمعيار IPC 6013 ويقومون بتصميم اللوحة أولًا.
2. اختيار المواد: يتم اختيار مادة كابتون/بوليمر إيمايد للجزء المرن، ويتم اختيار مادة FR4 للجزء الصلب.
3. التصفيح: يتم إجراء عملية التصفيح بدرجات حرارة عالية، ولكن يجب الانتباه إلى القوة.
4. الحفر والطلاء: يتم حفر الألواح المركبة وشحنها كهربائيًا.
5. تركيب المكونات: تتم عملية لحام المكونات عبر تقنية SMT واللحام وعملية اللحام الانسيابي.
6. الاختبار وفحص الجودة: يتم إجراء عدة فحوصات منتج وضمان الجودة.

تقدير التكلفة للدوائر المطبوعة صلبة-مرنة

1. على الرغم من أنها أكثر تكلفة من FR4، إلا أن كفاءة التجميع أعلى.
2. بمجرد اعتماد هذا المنتج، تقل التكاليف الإجمالية.
3. الإنتاج بكميات كبيرة يمكن أن يقلل من تكلفتنا المتوسطة.
4. لتجنب تكبد تكاليف أعلى أثناء مرحلة النماذج الأولية، يجب إعداد الميزانية مسبقًا.

الخصائص الخاصة باللوحات المرنة واللوحات شبه المرنة

اللوحات المرنة (Flex PCBs):

• مرنة ودائمة، ولا تتأثر بسهولة بالضرر;
  
• رفيعة وخفيفة الوزن، مناسبة للتطبيقات التي تحتوي على عدد قليل من نقاط الاتصال;
  
• مصنوعة من مادة البولي إيميد أو كابتون;
  
• التصنيفات: 1. ثابتة (يمكن ثنيها مرة واحدة فقط) 2. ديناميكية (يمكن ثنيها عدة مرات)
  

خصائص اللوحات شبه المرنة (Rigid-Flex PCBs):

• مجموعة مدمجة من اللوحات الصلبة والمرنة;
  
• مقاومة عالية، قابلة للانحناء، ومرنة للغاية؛
  
• تُستخدم بشكل أساسي في الصناعات الطبية والصناعات العسكرية والفضائية.
  

الاختلافات بين FFC وFPC

• FFC: الاسم الكامل: كابل مسطح مرناً (Flexible Flat Cable): هذا النوع من الكابلات لا يحتوي على دوائر، ويُستخدم بشكل أساسي لتوصيل الوحدات.
  
• FPC (الدوائر المطبوعة المرنة (Flexible Printed Circuit: هذا النوع من الكابلات يحتوي على موصل في الطرف ويحتوي على دوائر كهربائية. له بنية أكثر تعقيداً ويُستخدم في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية وكثافة عالية.

مُحددات اللوحات المطبوعة المركبة صلبة-مرنة لدى شركة LHD TECH

شنتشن LHD TECH: مورد صيني لوحات الدوائر المطبوعة المركبة عالية الجودة

إن اختيار مورد عالي الجودة أمر بالغ الأهمية، ونحن مورد موثوق وموثوق به.
1. منتجاتنا معتمدة وفقًا لنظامي الجودة ISO9001 و QS9000، مع سيطرة صارمة على الجودة طوال عملية الإنتاج بأكملها.
2. تكلفة منخفضة للغاية. إن دوائر PCB المركبة (المرنة والصلبة) باهظة الثمن، ولذلك نحن نقدم أسعارًا تنافسية للغاية لمساعدة العملاء على تقليل التكاليف وزيادة الأرباح.
3. لدينا خبرة تزيد عن 23 عامًا في مجال PCBA وممارسات إنتاجية دقيقة وصارمة، ونضمن جودة منتجات موثوقة ومستقرة.
4. يمكن لفريقنا الفني المتمرس التعامل مع مختلف المشكلات المتعلقة بتصميم دوائر PCB المركبة (المرنة والصلبة) منذ المراحل الأولى، مما يخفف من مخاوف العملاء.