Płyta sztywno-giętka

Czym jest płyta sztywno-giętka ？

Płyty PCB sztywno-elastyczne to nowy typ płytek drukowanych łączący cechy zarówno płytek sztywnych, jak i elastycznych. Wykorzystując poliimid jako główny podkład, płyty te są giętkie i umożliwiają dopasowanie do skomplikowanych kształtów oraz ciasnych przestrzeni. Są idealnym rozwiązaniem dla sprzętu wojskowego, urządzeń lotniczych, noszonych urządzeń elektronicznych, kamer, smartfonów, zegarków inteligentnych, dronów i wielu innych aplikacji.

Jak zdefiniować płytę PCB sztywno-elastyczną?

Płyty PCB typu rigid-flex, jak sama nazwa wskazuje, to w zasadzie płyty obwodowe łączące elementy sztywne i elastyczne. Zapewniają doskonałą giętkość i elastyczność, dlatego są szeroko stosowane w urządzeniach medycznych, sprzęcie wojskowym, lotnictwie, kamerach i smartfonach. Poliimid jest bardziej elastyczny niż FR4, posiada stałą dielektryczną (Dk) pomiędzy 3,0 a 3,5, podczas gdy FR4 zazwyczaj mieści się w przedziale od 3,5 do 4,0. Typowe materiały z poliimidu to m.in. Nelco i Rogers, natomiast Kapton jest często używany do czysto elastycznych płytek.

Płyty PCB typu rigid-flex dzielą się ogólnie na następujące trzy rodzaje:
1. Jednowarstwowe rigid-flex: To najprostszy rodzaj płyty rigid-flex, składający się z warstwy miedzi przewodzącej połączonej z elastycznym podłożem przez otwory wiercone i chronionej pokrywą z poliimidu.
2. Dwustronne rigid-flex: Posiada dwie warstwy przewodzące, a połączenia elektryczne pomiędzy warstwami zapewniają przewody skośne (PTHs).
3. Wielowarstwowa sztywno-elastyczna: Ma ona więcej niż dwie warstwy przewodzące. Ścieżki przewodzące (PTH) zapewniają połączenia elektryczne między warstwami, co komplikuje proces produkcji, jednak sprawia, że jest ona idealna do zastosowań takich jak: gęste okablowanie, redukcja zakłóceń wzajemnych i kontrola impedancji.

Jakie są zalety płyt sztywno-elastycznych (rigid-flex PCB)?

W porównaniu do płyt sztywnych, płyty sztywno-elastyczne mają następujące zalety:
1. Dostosowanie do skomplikowanych warunków środowiskowych: Na przykład urządzenia lotnicze i kosmiczne muszą wytrzymać ekstremalne warunki. Płyty sztywno-elastyczne wykorzystują poliimid pokrywający przewody, co skutecznie poprawia odporność środowiskową.
2. Kompaktowe rozmiary i niewielka waga: Wojsko stawia surowe wymagania co do rozmiaru i wagi. Płyty sztywno-elastyczne mogą dostosować się do różnych małych i mikroskopijnych struktur, co zmniejsza ich całkowite rozmiary i wagę.
3. Wysoka odporność na wstrząsy i drgania: Mogą wytrzymać silne uderzenia bez uszkodzeń.
4. Wielokrotne użytkowanie: Płyty sztywno-elastyczne można zaginać nawet do 100 razy bez uszkodzeń.
5. Możliwości projektowania 3D: Mogą być projektowane w trójwymiarowych kształtach, aby spełniać różne wymagania aplikacyjne.
6. Nadzwyczajny stopień trwałości i wytrzymałości: Dzięki odporności na uderzenia mogą być używane przez długi czas bez uszkodzeń.

Zakres zastosowań PCB sztywno-elastycznych

1. Urządzenia medyczne: takie jak noszone wyposażenie ochronne, kompresory do serca i testery do badania krwi. PCB sztywno-elastyczne oferują doskonałą odporność oraz kompaktową wielkość.
2. Elektronika konsumencka średniego i niskiego segmentu: takie jak małe telefony komórkowe, minikomputery i zegarki dziecięce, jak również inne małe i złożone produkty.
3. Lotnictwo i kosmonautyka: takie jak małe drony, statki kosmiczne, urządzenia kosmiczne i łaziki marsylane.
4. Zastosowania wojskowe: takie jak systemy obronne, pociski, bomby atomowe i uzbrojenie lotnicze.
5. Elektronika samochodowa: takie jak panele sterujące i wbudowane systemy nawigacji.
6. Inteligentne roboty: różne rodzaje robotów AI.

Pomysły projektowe PCB sztywno-elastycznych

Projektując płytkę PCB typu rigid-flex, należy zwrócić szczególną uwagę na następujące parametry projektowe:
1. Poprawnie obliczyć promień gięcia płytki PCB: Promień gięcia musi mieścić się w rozsądnym zakresie, w przeciwnym razie może dojść do uszkodzenia.
2. Określić liczbę zgięć: Należy ustalić, czy płytki PCB będą statyczne (zginane tylko raz) czy dynamiczne (zginane wielokrotnie).
3. Dobór materiałów: W obszarach giętych należy stosować poliimid, a w obszarach sztywnych – FR4.
4. Ścieżki PTH powinny znajdować się w odległości co najmniej 0,5 mm od miejsca zgięcia.
5. Należy unikać zgięć pod kątem 90°, ponieważ łatwo mogą one ulec uszkodzeniu.
6. W obszarach giętych nie należy stosować ścieżek PTH ani wykonywać otworów w miejscu zgięcia.
7. Należy unikać nadmiernie gorących środowisk, ponieważ produkt jest bardzo wrażliwy na ciepło.
8. Wpływ struktury warstwowej na wydajność: Należy zwracać uwagę na równoległość poszczególnych warstw, ponieważ wpływa to na stabilność i niezawodność płytek PCB typu rigid-flex.

Należy zawsze przestrzegać norm IPC 6013.

Proces Produkcji PCB Rigid-Flex

1. Projekt Schematyczny: Inżynierowie dzielą płytkę na obszary sztywne i elastyczne zgodnie ze standardem IPC 6013 i projektują płytkę.
2. Dobór Materiałów: Dla części elastycznej wybiera się Kapton/poliimid, a dla części sztywnej FR4.
3. Warstwowanie: Warstwowanie odbywa się w wysokiej temperaturze, należy jednak zwracać uwagę na wytrzymałość.
4. Wiercenie i Metalizacja: Wierci się i podłącza elektrycznie ułożone płytki.
5. Montaż Elementów: Lutowanie elementów odbywa się za pomocą SMT, lutowania i lutowania wtórnego.
6. Testowanie i Kontrola Jakości: Wykonywane są wielokrotne kontrole produktu i zapewnienie jakości.

Szacowanie Kosztów PCB Rigid-Flex

1. Mimo że są droższe niż FR4, to wydajność montażu jest wyższa.
2. Gdy produkt zostanie wdrożony, ogólne koszty są niższe.
3. Produkcja o dużej skali może obniżyć nasz średni koszt.
4. Aby uniknąć ponoszenia wyższych kosztów podczas prototypowania, należy z góry przygotować budżet.

Odpowiednie cechy płytek elastycznych i płytek sztywno-elastycznych

Elastyczne PCB (Flex PCB):

• Elastyczne i trwałe, trudno uszkodliwe;
  
• Cienkie i lekkie, odpowiednie do zastosowań o niewielu punktach połączeń;
  
• Wykonane z poliimidu lub Kaptonu;
  
• Klasyfikacje: 1. Statyczne (można zagiąć tylko raz) 2. Dynamiczne (można zaginać wiele razy)
  

Cechy płytek sztywno-elastycznych PCB:

• Kombinacja płytek sztywnych i elastycznych;
  
• Wysoko odporny, giętki i bardzo elastyczny;
  
• Głównie stosowany w przemyśle medycznym, wojskowym i lotniczym.
  

Różnice między FFC a FPC

• FFC: Pełna nazwa: Flexible Flat Cable: Ten typ kabla nie posiada obwodów i jest głównie używany do łączenia modułów.
  
• FPC (Flexible Printed Circuit): Ten typ kabla posiada przewodnik na końcu i zawiera obwody. Ma bardziej skomplikowaną strukturę i jest używany w zastosowaniach wymagających wysokiej precyzji i gęstości.

Specyfikacja PCB rigid-flex w LHD TECH

Shen Zhen LHD TECH: chiński dostawca wysokiej jakości PCB z laminatu sztywno-giętkowego

Wybór wysokiej jakości dostawcy jest kluczowy, a my jesteśmy wiarygodnym i godnym zaufania dostawcą.
1. Nasze produkty są certyfikowane zgodnie z systemami jakości ISO9001 i QS9000, z surowym kontrolowaniem jakości na każdym etapie produkcji.
2. Bardzo przystępne ceny. Płyty PCB typu rigid-flex są drogie, dlatego oferujemy bardzo konkurencyjne ceny, które pomagają klientom obniżać koszty i zwiększać zyski.
3. Posiadamy ponad 23-letnie doświadczenie w zakresie PCBA oraz rygorystyczne standardy i procesy produkcyjne, gwarantując wysoką jakość i stabilność naszych produktów.
4. Nasz doświadczony zespół techniczny potrafi rozwiązać różne problemy projektowe związane z płytkami PCB typu rigid-flex już na samym początku, co znacznie ułatwia realizację projektów klientom.