EN
لینک‌های سریع
صفحه اصلی > ساخت برد مدار چاپی > برد مدار چاپی > برد مدار چاپی فلکسیبل
بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر (Flexible PCBs) را می‌توان خم کرد تا در فضاهای باریک یا پویا جا شوند. این بردها از یک لایه مسی روی یک فیلم زیرلایه انعطاف‌پذیر ساخته شده‌اند تا دستگاه را کوچک‌تر کنند. این نوع بردها معمولاً در دوربین‌ها، تلفن‌های هوشمند و دستگاه‌های پزشکی یافت می‌شوند. خاصیت خمش این بردها انعطاف‌پذیری در طراحی را فراهم می‌کند و در عین حال قابلیت انتقال سیگنال را تضمین می‌کند.
مدارهای چاپی انعطاف‌پذیر می‌توانند اندازه و وزن دستگاه‌ها را کاهش دهند، محصولات را نازک‌تر و سبک‌تر کنند و راحتی و دوام دستگاه‌های قابل پوشیدن را بهبود بخشند. این مدارها باعث کاهش کابل‌ها و اتصال‌دهنده‌ها، ساده‌سازی فرآیند مونتاژ و افزایش بهره‌وری تولید می‌شوند. برد مدار انعطاف‌پذیر در برابر حرکت و تنش مقاوم است و به‌طور گسترده در خودروهای برقی، پهپادها، خانه‌های هوشمند و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود و پیشرفت فناوری تولید را تسهیل می‌کند.
محتوای زیر به انواع اصلی، ساختارها، مزایا و معایب برد مدار انعطاف‌پذیر می‌پردازد و آن‌ها را با برد مدار سخت مقایسه می‌کند.
برد مدار انعطاف‌پذیر یک برد مدار نازک با فیلمی انعطاف‌پذیر به عنوان زیرلایه است که دارای سیم‌های مسی برای انتقال انرژی و سیگنال است. زیرلایه می‌تواند خم شود، شکل بگیرد یا به دور فضاهای محدود کار کند. برد مدار چاپی فلکسیبل برد زمانی که برد مدار چاپی سخت نتواند نیازهای فضایی یا دینامیکی را برآورده کند، انتخابی ایده‌آل است.
در مقایسه با برد مدار سخت که از زیرلایه سفت استفاده می‌کند، برد مدارهای انعطاف‌پذیر می‌توانند خم شوند تا با حرکت دستگاه یا فضای کمتر سازگار شوند، اتصال‌کننده‌ها و کابل‌ها را کاهش دهند، وزن را کم کنند و مونتاژ را ساده‌تر کنند.
مدارهای چاپی انعطاف‌پذیر اغلب از پلی‌ایماید یا فیلم پلی‌استر به عنوان زیرلایه استفاده می‌کنند. ورق مسی با چسب به زیرلایه پرس می‌شود، و روکش (Coverlay) سیم‌ها را محافظت کرده و قابلیت خم شدن را حفظ می‌کند. تقویت‌کننده‌ها (Stiffeners) برای پشتیبانی محلی از قطعات و روکش‌ها برای بهبود عایولیت و استحکام استفاده می‌شوند. تعداد لایه‌ها و ضخامت آن‌ها برحسب نیاز کاربردی تنظیم می‌شود تا تعادلی بین انعطاف‌پذیری و دوام ایجاد شود. این مدارها کاربردهای گسترده‌ای دارند، مانند دوربین‌ها، تلفن‌های همراه، دستگاه‌های پوشیدنی، سنسورها، دستگاه‌های اسکن پزشکی، عینک‌های هوشمند و پهپادها. صنعت خودرو از آن‌ها برای کیبورد و سنسورها استفاده می‌کند؛ هوانوردی و فضانوردی به دلیل سبکی و قابلیت خم شدن آن را به کار می‌گیرند؛ همچنین در ربات‌های دارای قطعات متحرک نیز کاربرد دارد.
ویژگی |
قابلیت |
| پایه |
پلی امید پلی استر PTFE |
| تعداد لایه | 1 تا 12 لایه |
| ضخامت زیربنا | 12 تا 125 میکرومتر |
| ضخامت مس | 12/18/35/70 میکرومتر |
| روکش | PI+چسب ~ 25 تا 50 میکرومتر |
| ضخامت یک لایه | 0.08 تا 0.2 میلی‌متر |
| ضخامت چندلایه | ≥0.15 میلی‌متر |
| حداقل عرض خط | 3~5 میل (0.075~0.127 میلی‌متر) |
| حداقل فاصله خطوط | 3~5 میل (0.075~0.127 میلی‌متر) |
| حداقل دهانه مکانیکی | 0.15~0.2 میلی‌متر |
| حداقل دهانه لیزری | 0.1 میلی‌متر |
| ماسک لحیم | ≥3 میل (0.075 میلی‌متر) |
| فاصله روکش | ≥3 میل (0.075 میلی‌متر) |
| پوشش سطحی | ENIG, OSP, قلع/نقره غوطه‌وری شده |
| مقاومت در برابر گرما | 260℃/20s |
| DK | 3.2~3.5（@1MHz） |
| DF | ≤0.02 |
| عمر لوله‌ای | ≥100,000 بار |
| تحمل ابعاد |
±0.1 میلی‌متر (ابعاد کلی) ±10% (ضخامت) |
| بسته بندی محصول نهایی |
اسفنج جعبه با فوم داخلی کیسه‌های ضد الکتریسیته ساکن |
بردهای مدار انعطاف‌پذیر دارای انواع متنوعی هستند و به‌طور گسترده‌ای در قطعات و دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند. در ادامه معرفی خاصی از آن‌ها آورده شده است:
مدارهای مسی تنها در یک طرف زیرلایه قرار دارند. فیلم پلی‌ایماید سیگنال را منتقل می‌کند و فیلم پوششی محافظت می‌کند و شناسایی خم را فراهم می‌کند. ساختار بسیار نازک و کم‌هزینه، مناسب برای مدارهای پایه‌ای. کاربردهای معمول شامل اتصال‌های سنسور، نوارهای LED و اتصالات سیگنال پایه‌ای است. معمولاً تنها یک‌بار خم شدن یا نگه‌داشتن در حالت صاف مورد نیاز است تا از وزن و پیچیدگی هارنس کاسته شود. ساخت ساده، مناسب برای تولید کوچک. معایب عبارتند از: ظرفیت اتصالات محدود است، اتصالات پیچیده به جامپر یا سیم‌های خارجی نیاز دارند، در اتصالات تک‌لایه باید از تقاطع خطوط اجتناب کرد و صفحه تقویت‌کننده ضخامت را افزایش می‌دهد.
مدارهای مسی در هر دو طرف زیرلایه قرار گرفته‌اند و اتصال بین لایه‌ها از طریق سوراخ‌های عبوری یا میکرو ویاها انجام می‌شود. چگالی سیم‌کشی در اندازه یکسان بالاتر است و فیلم پوششی دو طرفه از آن محافظت می‌کند. این مدارها سبک و نازک هستند و سیگنال‌های با متوسط پیچیدگی را مدیریت می‌کنند. کاربردهای معمول آن‌ها در اسکنرهای بارکد، سیم‌کشی دوربین و نور پس‌زمینه ال‌ئی‌دی است. مزیت این است که خطوط برق و سیگنال از یکدیگر جدا شده‌اند و سیم‌کشی انعطاف‌پذیرتر است. معایب آن پیچیدگی بیشتر فرآیند تولید (حک کردن، آبکاری) و همچنین هزینه بالاتر نسبت به برد تک‌طرفه است. نکته کلیدی در طراحی، خودداری از قرار دادن سوراخ‌های عبوری در ناحیه خم شونده است؛ همچنین باید قواعد طراحی ناحیه خم شونده ارائه شده توسط تولیدکننده (مانند عرض و فاصله سیم) را رعایت کرد تا قابلیت اطمینان بلندمدت تضمین شود.
دارای سه یا چند لایه هادی مسی است که توسط لایه‌های عایی انعطاف‌پذیر از هم جدا شده‌اند. لایه داخلی می‌تواند با آرایش لایه تغذیه و لایه زمین، نویز را کاهش دهد. اتصال از طریق سوراخ‌های کور یا مدفون، فضا را صرفه‌جویی می‌کند. حفاظت کلی با فیلم پوششی. مناسب برای مدارهای با سرعت بالا، ماژول‌های RF و اتصالات ماژول دوربین کوچک. مزیت این است که تغذیه، زمین و سیگنال در یک ساختار نازک ادغام شده‌اند، انسجام سیگنال خوبی دارند و قابلیت مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) قوی است. معایب شامل هزینه تولید بالا و فرآیند پیچیده است. نکته کلیدی در طراحی این است که تعداد لایه‌ها ضخامت و فرآیند را تعیین می‌کند؛ سیگنال‌های کلیدی در لایه داخلی قرار گرفته می‌شوند؛ افزایش تعداد لایه‌ها نیازمند افزایش شعاع خمینگی حداقلی است و باید بین قابلیت اطمینان و انعطاف تعادل برقرار کرد.
تمام طراحی‌های انعطاف‌پذیر بر اساس زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر هستند. برد انعطاف‌پذیر ثابت در مواردی استفاده می‌شود که تنها نیاز به نصب یک‌بار و خم‌کردن داشته باشیم (مانند دوربین‌ها و تلفن‌های همراه) که هزینه کمی دارد. برد انعطاف‌پذیر پویا در مکان‌هایی است که خم‌کردن مکرر مورد نیاز است (مانند لولاها و صفحات تاشو). این موارد نیازمند طراحی ویژه‌ای هستند که بتوانند هزاران چرخه خم‌شدگی را تحمل کنند: کاهش تنش سیم مسی و تعیین یک خط خنثی برای خم‌کردن. انتخاب مواد (زیرلایه، فیلم پوششی، ضخامت مس) به نیازهای خم‌کردن و بودجه هزینه‌ای بستگی دارد.
برد مدار انعطاف‌پذیر با صفحه تقویتی، صفحه تقویتی (جنس: FR4، پلی‌ایماید، ورق فلزی) با استفاده از چسب به ناحیه خاصی از برد انعطاف‌پذیر ثابت می‌شود. عملکرد آن این است که قطعات سنگین‌تر (مانند کانکتورها، تراشه‌ها) را پشتیبانی کند، صافی و استحکام محلی را افزایش دهد و از شکستن اتصالات لحیم‌کاری به دلیل خم شدن جلوگیری کند. محل کاربرد آن شامل پد کانکتور، زیر قطعه، لبه برد و نقاط تست است. نکات طراحی آن این است که باید ناحیه صفحه تقویتی را رزرو کرد تا از ناحیه خم مجاور نیز حمایت شود، چسبندگی باید قوی و مقاوم در برابر گرما باشد، پوشش در ناحیه انتقالی باید صاف باشد و ضخیم‌کردن محلی باید با در نظر گرفتن تنظیمات فرآیند مونتاژ و لحیم‌کاری انجام شود.
منطقه برد سفت و منطقه انعطاف‌پذیر را در یک ساختار واحد ادغام کنید. در حین تولید، لایه انعطاف‌پذیر در داخل بخش سفت فشرده می‌شود. مزیت آن این است که نیازی به کابل‌های اضافی برای اتصال منطقه سفت نیست؛ این ساختار از یک سو امکان اتصال‌های انعطاف‌پذیر را حفظ می‌کند، از وزن می‌کاهد، فضا را صرفه‌جویی می‌کند و مونتاژ را ساده‌تر می‌کند و از سوی دیگر امکان پشتیبانی سفت محلی را فراهم می‌کند. عمدتاً در صنایع هوافضا، ایمپلنت‌های پزشکی و تجهیزات نظامی استفاده می‌شود. الزامات خاص شامل فناوری لایه‌بندی و ترازبندی با دقت بالا است. نکات کلیدی طراحی عبارتند از: تعریف انطباق مکانیکی و مسیرهای خم در مراحل اولیه؛ نیاز به ابزارهای CAD که طراحی ساختار ترکیبی را پشتیبانی کنند.
هسته این ساختار یک فیلم بستر انعطاف‌پذیر (مانند پلی‌ایماید) است. فویل مسی روی آن لایه‌بندی می‌شود تا مدار را تشکیل دهد. چسب لایه مسی را به بستر متصل نگه می‌دارد. فیلم پوششی به عنوان لایه خارجی استفاده می‌شود تا از بستر در برابر رطوبت و سایش محافظت کند و عمر انعطاف‌پذیری آن را افزایش دهد.
شعاع خم شدن معیاری برای سنجش حداکثر ظرفیت خم‌شدگی بردهای انعطاف‌پذیر است. قاعده رایج این است که "شعاع خم ≈ ضخامت برد × 10". به عنوان مثال: یک برد به ضخامت 0.1 میلی‌متر دارای حداقل شعاع خم 1 میلی‌متر است.
برای خم‌کاری تک‌بار مصرف، شعاع کوچک‌تر (مانند ضخامت × 5) نیز مجاز است.
در صورت خم‌کاری مکرر، باید به‌دقت از حداقل شعاع پیروی کرد، در غیر این صورت احتمال شکست ناشی از خستگی ماده وجود دارد. مواد بکار رفته نیز بر عملکرد تأثیر می‌گذارند. پلی‌ایماید مقاوم در برابر حرارت و خم‌شدگی‌های مکرر است، در حالی که پلی‌استر هزینه کمتری دارد و برای کاربردهای ثابت مناسب است. هرچه ضخامت فویل مسی کمتر باشد، انعطاف‌پذیری بهتری دارد.
عملکرد اصلی آن فراهم کردن تختی محلی و پشتیبانی مکانیکی برای پدها (کانکتورها، قطعات، نقاط تست) است. از شکستن اتصال‌های لحیم‌کاری شده در اثر تنش خم‌شدگی جلوگیری می‌کند. برای چسبندگی محکم، استفاده از چسب‌های مقاوم در برابر حرارت الزامی است.
مواد مورد استفاده: FR4 (کم هزینه)، پلی‌ایماید (تطابق حرارتی خوب)، ورق آلومینیوم (استحکام بالا). سفت‌کننده‌ها نیازمند برش دقیق و پردازش لبه (مانند پیچاندن نوار/پوشش فیلم) برای جلوگیری از بلند شدن هستند.
برنامه‌ریزی سیم‌کشی: عرض سیم (تأثیرگذار بر جریان قابل تحمل و سفتی) و فاصله‌گذاری (برای جلوگیری از اتصال کوتاه در هنگام خم شدن) را در اسرع وقت تعیین کنید. سیم‌های منطقه خم شونده باید به صورت منحنی و بدون گوشه باشند.
پردازش منطقه خم: خطوط سیگنال کلیدی و سوراخ‌های عبوری را در این منطقه فراموش کنید. شبکه‌های کلیدی را در مناطق پایدار طراحی کنید.
جایگذاری قطعات: ابتدا آن‌ها را در مناطق غیر از خم شونده قرار دهید. اگر نزدیک به منطقه خم هستند، از اتصال‌دهنده‌های انعطاف‌پذیر یا سوکت‌های ZIF استفاده کنید.
ابزارهای طراحی: از ابزارهای CAD که طراحی انعطاف‌پذیر را پشتیبانی می‌کنند، با قابلیت‌های مدل‌سازی لایه‌ای، تحلیل تنش و شبیه‌سازی خم استفاده کنید تا همکاری با طراحی مکانیکی را تسهیل کنید.
فناوری برد مدار انعطاف‌پذیر از طریق صرفه‌جویی در فضا، کاهش وزن و ساده‌سازی مونتاژ امکانات طراحی را گسترش می‌دهد. بسته به نیاز خود، برد تک‌لایه، دو لایه، چند لایه یا ترکیبی سفت و انعطاف‌پذیر را انتخاب کنید. از طریق انتخاب مناسب مواد، طراحی سیم‌کشی و طراحی خم، قابلیت اطمینان آن را در کاربردهای پویا تضمین کنید.
تولیدکنندگانی مانند PCBASIC، دارای تخصص، پشتیبانی از تولید سریع نمونه اولیه و تولید انبوه هستند. انتخاب نوع مناسب برد انعطاف‌پذیر به شما کمک می‌کند تا به صورت کارآمد و قابل اطمینان دستگاه‌های الکترونیکی نازک و سبک با قطعات متحرک را توسعه دهید.
چاپ حریری
مبنای مسی PCB
مونتاژ SMT
برد مدار چاپی تفلون
