लचीला पीसीबी

फ्लेक्सिबल पीसीबी: प्रकार, डिज़ाइन और अनुप्रयोग

लचीले प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (फ्लेक्सिबल पीसीबी) को संकरी या गतिशील जगहों में फिट करने के लिए मोड़ा जा सकता है। इनका निर्माण एक लचीली सब्सट्रेट फिल्म पर तांबे की परत रखकर किया जाता है जिससे उपकरण का आकार छोटा हो जाता है। इनका उपयोग आमतौर पर कैमरों, स्मार्टफोन्स और मेडिकल उपकरणों में किया जाता है। मुड़ने की क्षमता लेआउट में लचीलेपन के साथ-साथ संकेत संचरण की विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है।

लचीला प्रिंटेड सर्किट उपकरणों के आकार और वजन को कम कर सकता है, जिससे उत्पाद पतले और हल्के हो जाते हैं और पहनने योग्य उपकरणों की आरामदायकता और स्थायित्व में सुधार होता है। ये केबल और कनेक्टर्स की संख्या कम कर देते हैं, असेंबली प्रक्रियाओं को सरल बनाते हैं और उत्पादन दक्षता में सुधार करते हैं। फ्लेक्सिबल पीसीबी गति और तनाव के प्रतिरोधी होते हैं और इलेक्ट्रिक वाहनों, ड्रोन, स्मार्ट होम्स और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जिससे विनिर्माण प्रौद्योगिकी में प्रगति होती है।

निम्नलिखित सामग्री लचीले पीसीबी के मुख्य प्रकारों, संरचनाओं, लाभों और हानियों को समाहित करती है, और उनकी तुलना दृढ़ पीसीबी से करती है।

एक लचीला पीसीबी क्या है?

फ्लेक्सिबल सर्किट बोर्ड एक पतला सर्किट बोर्ड है, जिसकी सब्सट्रेट के रूप में एक लचीली फिल्म होती है, जिसमें बिजली और सिग्नल संचरण के लिए तांबे के तार होते हैं। सब्सट्रेट को स्थान की सीमा के अनुसार मोड़ा या ढाला जा सकता है। लचीला पीसीबी बोर्ड एक आदर्श विकल्प है जब कठोर पीसीबी स्थान या गतिक आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता।

दृढ़ पीसीबी के मुकाबले, जिसमें एक कठोर सब्सट्रेट का उपयोग किया जाता है, लचीले पीसीबी को उपकरण की गति या संकुचित जगह के अनुकूल बनाने के लिए मोड़ा जा सकता है, कनेक्टर्स और केबलों को कम किया जा सकता है, वजन कम किया जा सकता है और असेंबली को सरल बनाया जा सकता है।

लचीला पीसीबी अक्सर पॉलीइमाइड या पॉलिएस्टर फिल्म का उपयोग सब्सट्रेट के रूप में करता है। तांबे की पन्नी को सब्सट्रेट के साथ चिपकाया जाता है, और कवरले तारों की रक्षा करता है और मोड़ने की क्षमता को बनाए रखता है। स्टिफ़नर का उपयोग स्थानीय रूप से घटकों का समर्थन करने के लिए किया जाता है, और कवरले का उपयोग इन्सुलेशन और शक्ति में सुधार के लिए किया जाता है। लचीलेपन और टिकाऊपन के बीच संतुलन बनाए रखने के लिए आवेदन आवश्यकताओं के अनुसार परतों और मोटाई की संख्या समायोजित की जाती है। इसके विस्तृत अनुप्रयोगों में कैमरे, मोबाइल फोन, पहनने योग्य उपकरण, सेंसर, मेडिकल स्कैनर, स्मार्ट ग्लासेस और ड्रोन शामिल हैं। मोटर वाहन उद्योग इसका उपयोग डैशबोर्ड और सेंसर के लिए करता है; एयरोस्पेस इसके हल्के भार और मुड़ने की क्षमता के लिए उपयोग करता है; इसका उपयोग चलती भागों वाले रोबोट के लिए भी किया जा सकता है।

एलएचडी टेक पर लचीला पीसीबी विनिर्देश

लचीले सर्किट बोर्ड के प्रकार

फ्लेक्स सर्किट बोर्ड कई प्रकार के होते हैं और इलेक्ट्रॉनिक घटकों और उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। यहां कुछ विशिष्ट परिचय दिए गए हैं:

एकल-पक्षीय फ्लेक्स सर्किट पीसीबी

कॉपर सर्किट केवल सब्सट्रेट के एक तरफ व्यवस्थित होते हैं। पॉलीइमाइड फिल्म सिग्नल को ले जाती है, और कवर फिल्म सुरक्षा और मोड़ की पहचान प्रदान करती है। संरचना अत्यंत पतली और कम लागत वाली है, जो मूल सर्किट के लिए उपयुक्त है। विशिष्ट अनुप्रयोग सेंसर वायरिंग, एलईडी लाइट स्ट्रिप्स और मूल सिग्नल कनेक्शन हैं। आमतौर पर केवल एक बार मोड़ना या सीधा रखना आवश्यक होता है ताकि वायर हार्नेस और वजन को कम किया जा सके। सरल निर्माण, छोटे बैच उत्पादन के लिए उपयुक्त। कमजोरी यह है कि वायरिंग क्षमता सीमित है, जटिल वायरिंग के लिए जंपर्स या बाहरी तारों की आवश्यकता होती है, एकल-स्तरीय वायरिंग क्रॉसिंग से बचने की आवश्यकता होती है, और बढ़ाए गए प्लेट से मोटाई बढ़ जाती है।

दोहरे-पक्षीय लचीला पीसीबी

कॉपर सर्किट्स को सब्सट्रेट के दोनों ओर व्यवस्थित किया जाता है, और थ्रू होल्स या माइक्रोविया के माध्यम से इंटरलेयर इंटरकनेक्शन प्राप्त किया जाता है। समान आकार में वायरिंग घनत्व अधिक होता है, और डबल-साइडेड कवर फिल्म सुरक्षित रहती है। इसे हल्का और पतला बनाए रखें, और मध्यम-जटिलता वाले संकेतों को संभालें। विशिष्ट अनुप्रयोग बारकोड स्कैनर, कैमरा वायरिंग और LED बैकलाइट पैनल हैं। लाभ यह है कि पावर और सिग्नल लाइनों को अलग किया जाता है, और वायरिंग अधिक लचीली होती है। नुकसान यह है कि निर्माण प्रक्रिया (ड्रिलिंग, इलेक्ट्रोप्लेटिंग) अधिक जटिल होती है और लागत सिंगल-साइडेड बोर्ड की तुलना में अधिक होती है। डिज़ाइन का मुख्य बिंदु यह है कि मोड़दार क्षेत्र में थ्रू होल्स को व्यवस्थित करने से बचें; निर्माता द्वारा प्रदान किए गए मोड़दार क्षेत्र डिज़ाइन नियमों (जैसे तार की चौड़ाई और दूरी) का पालन करें ताकि लंबे समय तक विश्वसनीयता सुनिश्चित की जा सके।

मल्टीलेयर फ्लेक्सिबल पीसीबी

तीन या अधिक तांबे के चालक परतों से बना होता है, जिन्हें लचीली इन्सुलेशन परतों द्वारा अलग किया गया है। शोर को कम करने के लिए आंतरिक परत में पावर परत और ग्राउंड परत की व्यवस्था की जा सकती है। ब्लाइंड या बर्ड होल्स के माध्यम से इंटरकनेक्शन स्थान बचाता है। समग्र कवर फिल्म सुरक्षा। यह उच्च गति वाले सर्किट, RF मॉड्यूल और छोटे कैमरा मॉड्यूल के कनेक्शन के लिए उपयुक्त है। इसका लाभ यह है कि पावर, ग्राउंड और सिग्नल को एक पतली संरचना में एकीकृत किया गया है, जिसमें अच्छी सिग्नल इंटेग्रिटी और मजबूत एंटी-ईएमआई क्षमता है। नुकसान यह है कि निर्माण की लागत अधिक है और प्रक्रिया जटिल है। डिज़ाइन का मुख्य बिंदु यह है कि परतों की संख्या मोटाई और प्रक्रिया निर्धारित करती है; महत्वपूर्ण सिग्नलों को आंतरिक परत में व्यवस्थित किया जाता है; परतों की संख्या में वृद्धि के साथ न्यूनतम बेंडिंग त्रिज्या में वृद्धि करना आवश्यक है, और विश्वसनीयता और लचीलेपन के बीच संतुलन बनाए रखना आवश्यक है।

डायनेमिक एंड स्टैटिक फ्लेक्सिबल पीसीबी

सभी लचीले डिज़ाइन लचीले सब्सट्रेट्स पर आधारित होते हैं। स्थैतिक लचीले बोर्ड का उपयोग उन परिदृश्यों में किया जाता है जहां केवल एक बार स्थापना और मोड़ने की आवश्यकता होती है (जैसे कैमरों और मोबाइल फोन में) जिसकी लागत कम होती है। गतिशील लचीले बोर्ड का उपयोग उन स्थानों पर किया जाता है जहां बार-बार मोड़ने की आवश्यकता होती है (जैसे कब्जे और मोड़दार स्क्रीन)। इसके लिए हजारों मोड़ने के चक्रों को सहने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन करने की आवश्यकता होती है: तांबे के तार पर तनाव को कम करना और एक तटस्थ मोड़ने वाली रेखा निर्धारित करना। सामग्री का चयन (सब्सट्रेट, कवर फिल्म, तांबे की मोटाई) मोड़ने की आवश्यकताओं और लागत बजट के आधार पर किया जाता है।

अतिरिक्त प्लेट के साथ लचीला पीसीबी

पुनर्बल प्लेट के साथ फ्लेक्सिबल पीसीबी, पुनर्बल प्लेट (सामग्री: एफआर4, पॉलीइमाइड, धातु की चादर) को चिपकाकर फ्लेक्सिबल बोर्ड के एक विशिष्ट क्षेत्र में तय किया जाता है। इसका कार्य भारी घटकों (जैसे कनेक्टर, चिप्स) को सहारा देना, स्थानीय सपाटता और शक्ति में वृद्धि करना, और मोड़ने के कारण सोल्डर जॉइंट्स के दरार को रोकना है। इसका उपयोग स्थान कनेक्टर पैड, घटक के नीचे, बोर्ड के किनारे, और परीक्षण बिंदु पर होता है। इसके डिज़ाइन बिंदु यह हैं कि पुनर्बल प्लेट क्षेत्र को आरक्षित करने की आवश्यकता है ताकि आसन्न मोड़ने वाले क्षेत्र पर प्रभाव न पड़े, बॉन्डिंग मजबूत और उष्मा प्रतिरोधी होनी चाहिए, संक्रमण क्षेत्र की कवर फिल्म चिकनी होनी चाहिए, और स्थानीय मोटाई में वृद्धि के लिए असेंबली और वेल्डिंग प्रक्रिया के समायोजन पर विचार करना चाहिए।

रिजिड-फ्लेक्स पीसीबी

एकल संरचना में कठोर बोर्ड क्षेत्र और लचीले क्षेत्र को एकीकृत करें। निर्माण के दौरान लचीली परत को कठोर भाग में दबाया जाता है। इसका लाभ यह है कि कठोर क्षेत्र को जोड़ने के लिए कोई अतिरिक्त केबल की आवश्यकता नहीं होती है; स्थानीय कठोर समर्थन प्रदान किया जाता है, लचीले कनेक्शन बनाए रखे जाते हैं, वजन कम होता है, स्थान बचत होती है और असेंबली सरल होती है। मुख्य रूप से एयरोस्पेस, मेडिकल इम्प्लांट और सैन्य उपकरणों में उपयोग किया जाता है। विशिष्ट आवश्यकताएं उच्च-सटीक लेमिनेशन और संरेखण तकनीक हैं। इसके डिज़ाइन के मुख्य बिंदु आरंभिक चरण में यांत्रिक फिट और मोड़ने के मार्ग को परिभाषित करना हैं; संकर संरचना डिज़ाइन का समर्थन करने के लिए CAD उपकरणों की आवश्यकता होती है।

लचीले पीसीबी की संरचना

कोर एक लचीली सब्सट्रेट फिल्म (जैसे पॉलिमाइड) है। इस पर तांबे की पन्नी को लेमिनेट करके सर्किट बनाया जाता है। चिपकने वाला परत तांबे की परत को सब्सट्रेट से जोड़ना सुनिश्चित करता है। कवर फिल्म का उपयोग बाहरी परत के रूप में नमी और पहनने के संरक्षण प्रदान करने और लचीले जीवन को बढ़ाने के लिए किया जाता है।

लचीले पीसीबी का अधिकतम झुकाव कोण

झुकाव त्रिज्या लचीले बोर्ड की अधिकतम बैंकिंग क्षमता का एक माप है। सामान्य नियम है "झुकाव त्रिज्या ≈ बोर्ड मोटाई × 10"। उदाहरण के लिए: 0.1 मिमी मोटाई के साथ एक बोर्ड की न्यूनतम झुकाव त्रिज्या 1 मिमी है।

एक बार झुकाव के लिए छोटी त्रिज्या (जैसे मोटाई × 5) की अनुमति दी जाती है।

यदि यह दोहराए गए झुकाव है, तो न्यूनतम त्रिज्या का सख्ती से पालन किया जाना चाहिए, अन्यथा सामग्री की थकान से टूटना आसान होता है। सामग्री प्रदर्शन को प्रभावित करती है। पॉलिमाइड गर्मी प्रतिरोधी और दोहराए गए झुकाव के लिए प्रतिरोधी है, और पॉलिएस्टर कम लागत वाला है और स्थैतिक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। तांबे की पन्नी जितनी पतली होगी, लचीलापन उतना ही बेहतर होगा।

लचीले पीसीबी में स्टिफ़नर की भूमिका

मुख्य कार्य पैड (कनेक्टर, घटक, परीक्षण बिंदुओं) के लिए स्थानीय सपाटता और यांत्रिक समर्थन प्रदान करना है। झुकाव तनाव के कारण सोल्डर जोड़ों को फटने से रोकें। मजबूती से बंधन के लिए गर्मी प्रतिरोधी गोंद की आवश्यकता होती है।
उपयोग किए गए सामग्री: FR4 (कम लागत), पॉलिइमाइड (अच्छा तापीय मिलान), एल्युमिनियम शीट (उच्च शक्ति)। स्टिफ़नर्स को निकालने और किनारे के उपचार (जैसे टेप/कवरिंग फिल्म लपेटना) की सटीक आवश्यकता होती है ताकि छिलने से बचाया जा सके।

लचीले PCB डिज़ाइन सुझाव

वायरिंग योजना: तार की चौड़ाई (वर्तमान वहन और दृढ़ता को प्रभावित करता है) और स्पेसिंग (मोड़ने पर लघु परिपथ से बचने के लिए) जितनी जल्दी हो सके निर्धारित करें। मोड़ने वाले क्षेत्र में तारों को चिकने घुमावदार होना चाहिए।

मोड़ने वाले क्षेत्र की प्रक्रिया: महत्वपूर्ण सिग्नल लाइनों और छेदों से बचें। महत्वपूर्ण नेटवर्क को स्थिर क्षेत्रों में व्यवस्थित किया जाता है।

घटक स्थापना: उन्हें पहले गैर-मोड़ने वाले क्षेत्रों में रखें। यदि वे मोड़ने वाले क्षेत्र के पास हैं, तो लचीले कनेक्टर्स या ZIF सॉकेट का उपयोग करने पर विचार करें।

डिज़ाइन उपकरण: लचीले डिज़ाइन का समर्थन करने वाले CAD उपकरणों का उपयोग करें, जिनमें स्टैकिंग मॉडलिंग, तनाव विश्लेषण और मोड़ने का अनुकरण करने के कार्य हों, ताकि यांत्रिक डिज़ाइन के साथ सहयोग करना आसान हो जाए।

लचीले PCB के लाभ

• मोड़ों और संकीर्ण स्थानों में अनुकूलन, आयतन बचाना
  
• पतली फिल्म सब्सट्रेट वजन कम करती है
  
• केबल और कनेक्टर कम करता है, इंटरकनेक्शन को सरल बनाता है
  
• दोहराए गए मोड़ का सामना कर सकता है (गतिशील डिज़ाइन), गतिमान भागों के लिए उपयुक्त
  
• हल्के उत्पादों से परिवहन लागत कम होती है
  

फ्लेक्सिबल पीसीबी तकनीक जगह बचाने, वजन कम करने और असेंबली को सरल बनाने के माध्यम से डिज़ाइन संभावनाओं का विस्तार करती है। अपनी आवश्यकतानुसार एकल-पक्षीय, दोहरी-पक्षीय, बहु-स्तरीय या कठोर-लचीले बोर्ड का चयन करें। उचित सामग्री चयन, वायरिंग योजना और मोड़ डिज़ाइन के माध्यम से गतिशील अनुप्रयोगों में इसकी विश्वसनीयता सुनिश्चित करें।

PCBasic जैसे निर्माता विशेषज्ञता, त्वरित प्रोटोटाइप और बड़े पैमाने पर उत्पादन समर्थन प्रदान करते हैं। सही प्रकार के लचीले बोर्ड का चयन करने से गतिमान भागों वाले पतले और हल्के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को कुशलतापूर्वक और विश्वसनीय ढंग से विकसित करने में मदद मिलती है।