PCB Rigido-Flessibile

Che cos'è pCB Rigido-Flessibile ？

I PCB rigido-flessibili sono un nuovo tipo di PCB che unisce le caratteristiche dei PCB rigidi e di quelli flessibili. Utilizzando poliimide come substrato principale, questi PCB sono pieghevoli e flessibili, adattandosi a forme complesse e spazi ridotti. Sono ideali per equipaggiamenti militari, apparecchiature aeronautiche, dispositivi indossabili, telecamere, smartphone, smartwatch, droni e molto altro.

Qual è la definizione di PCB rigido-flessibile?

I PCB rigido-flessibili, come suggerisce il nome, sono essenzialmente schede circuitali che combinano schede rigide e flessibili. Offrono un'eccellente flessibilità e piegabilità, rendendoli ampiamente utilizzati in dispositivi medici, equipaggiamenti militari, aerospaziale, fotocamere e smartphone. Il poliimide è più flessibile rispetto all'FR4, con una costante dielettrica (Dk) compresa tra 3,0 e 3,5, mentre l'FR4 varia tipicamente tra 3,5 e 4,0. I materiali comuni in poliimide includono Nelco e Rogers, ma il Kapton è spesso utilizzato per schede puramente flessibili.

I PCB rigido-flessibili sono generalmente suddivisi nelle seguenti tre tipologie:
1. Rigido-Flessibile Singolo Strato: È il PCB rigido-flessibile più semplice, composto da uno strato di rame conduttivo collegato a un substrato flessibile tramite fori, e protetto da un rivestimento in poliimide.
2. Rigido-Flessibile Doppio Strato: Questo tipo ha due strati conduttivi, con fori passanti (PTH) che forniscono connessioni elettriche tra i vari strati.
3. Rigid-Flex a più strati: Questo tipo ha più di due strati conduttivi. I PTH (Plated Through Holes) forniscono connessioni elettriche tra gli strati, rendendo la produzione più complessa, ma è ideale per applicazioni come cablaggio ad alta densità, riduzione del crosstalk e controllo dell'impedenza.

Quali sono i vantaggi dei PCB rigid-flex?

Rispetto ai PCB rigidi, le schede rigid-flex presentano i seguenti vantaggi:
1. Adattabilità a ambienti complessi: Ad esempio, l'equipaggiamento aerospaziale deve resistere a condizioni estreme. Le schede rigid-flex utilizzano il poliimide per ricoprire i conduttori, migliorando efficacemente la resistenza ambientale.
2. Ridotte dimensioni e peso: Il settore militare ha requisiti rigorosi per quanto riguarda dimensioni e peso. Le schede rigid-flex possono adattarsi a varie strutture piccole e microscopiche, riducendo così dimensioni e peso complessivi.
3. Elevata resistenza a urti e vibrazioni: Possono sopportare impatti molto forti senza subire danni.
4. Riutilizzabilità: Le schede rigid-flex possono essere piegate fino a 100 volte senza subire danni.
5. Capacità di progettazione 3D: Possono essere progettati in forme tridimensionali per soddisfare diverse esigenze applicative.
6. Estremamente resistenti e duraturi: Essendo resistenti agli urti, possono essere utilizzati per lungo tempo senza rompersi.

Campo di applicazione dei PCB rigido-flessibili

1. Dispositivi medici: come equipaggiamento protettivo indossabile, compressori cardiaci e test del sangue. I PCB rigido-flessibili offrono un'eccellente resistenza e dimensioni compatte.
2. Elettronica di consumo di fascia media e bassa: come piccoli telefoni cellulari, computer miniaturizzati e orologi per bambini, tra altri prodotti piccoli e complessi.
3. Aerospaziale: come piccoli droni, navicelle spaziali, equipaggiamenti spaziali e rover marziani.
4. Militare: come sistemi di difesa, missili, bombe atomiche e artiglieria aerea.
5. Elettronica automobilistica: come pannelli di controllo e sistemi di navigazione integrati.
6. Robot intelligenti: vari robot di intelligenza artificiale.

Idee di progettazione per PCB rigido-flessibili

Nella progettazione di un PCB rigido-flessibile, prestare particolare attenzione ai seguenti parametri di progettazione:
1. Calcolare correttamente il raggio di piegatura della PCB: Il raggio di piegatura deve rientrare in un intervallo ragionevole, altrimenti si potrebbe verificare danni.
2. Determinare il numero di piegature: Stabilire se la PCB sarà statica (piegata una sola volta) o dinamica (piegata ripetutamente più volte).
3. Scelta dei materiali: Si consiglia di utilizzare poliimmide per l'area flessibile e FR4 per l'area rigida.
4. Il foro placcato (PTH) deve trovarsi almeno a 0,5 mm di distanza dalla piegatura.
5. Evitare piegature a 90°, poiché possono rompersi facilmente.
6. Non utilizzare fori placcati (PTH) nell'area flessibile né praticare fori nella zona di piegatura.
7. Evitare ambienti eccessivamente caldi, poiché questo prodotto è molto sensibile al calore.
8. L'impatto della struttura a strati sulle prestazioni: Prestare attenzione all'allineamento di ogni strato, poiché ciò influenzerà la stabilità e l'affidabilità del PCB rigido-flessibile.

Seguire sempre gli standard IPC 6013.

Processo di Produzione PCB Rigid-Flex

1. Progettazione dello schema: Gli ingegneri dividono la scheda in aree rigide e flessibili in base allo standard IPC 6013 e progettano prima la scheda.
2. Selezione dei materiali: Viene selezionato Kapton/poliimide per la parte flessibile e FR4 per la parte rigida.
3. Laminazione: La laminazione viene eseguita a temperature elevate, ma è necessario prestare attenzione alla resistenza.
4. Foratura e Placcatura: Le schede impilate vengono forate e collegate elettricamente.
5. Installazione dei componenti: Il saldaggio dei componenti viene completato tramite SMT, saldatura e reflow.
6. Test e controllo qualità: Vengono effettuati multipli controlli del prodotto e garanzia di qualità.

Stima dei costi per PCB Rigid-Flex

1. Sebbene più costosi rispetto a FR4, l'efficienza di assemblaggio è maggiore.
2. Una volta adottato questo prodotto, i costi complessivi sono inferiori.
3. La produzione su larga scala può ridurre il nostro costo medio.
4. Per evitare costi maggiori durante la prototipazione, è necessario effettuare un preventivo in anticipo.

Le caratteristiche specifiche delle schede flessibili e delle schede rigido-flessibili

PCB flessibili (Flex PCB):

• Flessibili e resistenti, non si danneggiano facilmente;
  
• Sottili e leggeri, adatti per applicazioni con pochi punti di connessione;
  
• Realizzati in poliimide o Kapton;
  
• Classificazioni: 1. Statica (può piegarsi solo una volta) 2. Dinamica (può piegarsi molte volte)
  

Caratteristiche dei PCB rigido-flessibili:

• Combinazione di schede rigide e flessibili;
  
• Altamente resistente, pieghevole e molto flessibile;
  
• Principalmente utilizzato nei settori medico, militare e aerospaziale.
  

Differenze tra FFC e FPC

• FFC: nome completo: Flexible Flat Cable: Questo tipo di cavo non ha circuiti e viene principalmente utilizzato per collegare moduli.
  
• FPC (Flexible Printed Circuit): Questo tipo di cavo ha un conduttore alla fine e contiene circuiti. Ha una struttura più complessa ed è utilizzato per applicazioni di alta precisione e alta densità.

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