EN
Rýchle odkazy
Domov > Výroba plošných spojov > Plošný spoj > Pružný plošný spoj
Flexibilné plošné spoje (Flexible PCBs) je možné ohýbať tak, aby sa zmestili do úzkych alebo dynamických priestorov. Sú vyrobené z medenej vrstvy nanášanej na flexibilný substrátový film, čo umožňuje miniaturizáciu zariadení. Bežne sa nachádzajú v kamerách, smartfónoch a lekárskych zariadeniach. Vďaka svojim ohybným vlastnostiam poskytujú flexibilitu pri návrhu a zároveň zabezpečujú spoľahlivosť prenosu signálov.
Flexibilné plošné spoje môžu zmenšiť veľkosť a hmotnosť zariadení, čím urobia produkty tenšími a ľahšími a zlepšia pohodlie a trvanlivosť nositeľných zariadení. Znižujú potrebu káblov a konektorov, zjednodušujú montážne procesy a zvyšujú výrobnú efektívnosť. Flexibilné PCB sú odolné voči pohybu a namáhaniu a sú široko využívané v elektromobiloch, dronoch, inteligentných domácnostiach a iných oblastiach, čím podporujú technologický pokrok výroby.
Nasledujúci obsah sa zaoberá hlavnými typmi, štruktúrami, výhodami a nevýhodami flexibilných plošných spojov a porovnáva ich s tuhými plošnými spojmi.
Flexibilná plošná sústava je tenká plošná sústava s flexibilnou fóliou ako podkladom, ktorá má medené vodiče na prenos energie a signálov. Podklad možno ohnúť, prispôsobiť alebo zoholadiť tak, aby vyhovoval obmedzenému priestoru. pružný plošný spoj sústava je ideálnou voľbou, keď tuhé plošné spoje nemôžu vyhovovať priestorovým alebo dynamickým požiadavkám.
Oproti tuhému plošnému spoju, ktorý využíva tuhý podklad, flexibilné plošné spoje možno ohýbať tak, aby vyhovovali pohybu zariadenia alebo obmedzenému priestoru, čím sa zníži počet konektorov a káblov, zníži sa hmotnosť a zjednoduší montáž.
Flexibilné dosky PCB často používajú ako substrát polyimidovú alebo polyesterovú fóliu. Do substrátu je laminovaná medená fólia pomocou lepidla a krycí fólia chráni vodiče a zabezpečuje schopnosť ohybu. Zosilňovacie dosky sa používajú na lokálnu podporu komponentov a krycí fólie sa používajú na zlepšenie izolácie a pevnosti. Počet vrstiev a hrúbka sa upravujú podľa požiadaviek aplikácie, aby sa dosiahla rovnováha medzi pružnosťou a trvanlivosťou. Má široké uplatnenie, napríklad v kamerách, mobilných telefónoch, nositeľných zariadeniach, senzoroch, zdravotníckych skenéroch, inteligentných okuliaroch a dronoch. Automobilový priemysel ich používa pre prístrojové panely a senzory; letecký priemysel vďaka ich ľahkosti a schopnosti ohýbať sa; použitelné sú aj pre roboty s pohyblivými časťami.
Funkcia |
Schopnosť |
| Substrát |
Polymid Polyester PTFE |
| Počet vrstiev | 1~12 vrstiev |
| Hrúbka substrátu | 12~125 μm |
| Ťažkosť miedze | 12/18/35/70 μm |
| Krycia fólia | PI+lepidlo~25~50 μm |
| Hrúbka jednej vrstvy | 0,08~0,2 mm |
| Viacvrstvová hrúbka | ≥0,15 mm |
| Najmenšia šírka čiary | 3~5 mil (0,075~0,127 mm) |
| Minimálna vzdialenosť vodičov | 3~5 mil (0,075~0,127 mm) |
| Minimálny mechanický otvor | 0,15~0,2 mm |
| Minimálny laserový otvor | 0,1 mm |
| Svärovacia maska | ≥3 mil (0,075 mm) |
| Vzdialenosť od okraja prekrytia | ≥3 mil (0,075 mm) |
| Povrchové dokončenie | ENIG, OSP, Imersný cín/striebro |
| Odolnosť voči teplu | 260℃/20s |
| Dk | 3,2~3,5 (pri 1 MHz) |
| DF | ≤0,02 |
| Životnosť ohybu | ≥100 000 krát |
| Tolerancia rozmierov |
±0,1 mm (obrys) ±10 % (hrúbka) |
| Balenie hotového výrobku |
Pena Bublinková vložka Antistatické vrecká |
Flexibilné plošné spoje existujú v mnohých variantoch a sú široko používané v elektronických komponentoch a zariadeniach. Tu je niekoľko konkrétnych popisov:
Medené obvody sú umiestnené len na jednej strane substrátu. Polyimidová fólia prenáša signál a krycia fólia poskytuje ochranu a identifikáciu ohybu. Štruktúra je ultra-tenká a nízkokvalitná, vhodná pre základné obvody. Typické aplikácie sú senzorové vedenia, LED pásky a základné signálové pripojenia. Zvyčajne je vyžadované iba jednorazové ohýbanie alebo udržiavanie rovno na zníženie hmotnosti káblových zväzkov. Jednoduchá výroba, vhodná pre malé série. Nevýhodou je obmedzená schopnosť vedenia, zložité vedenie vyžaduje skokové vodiče alebo vonkajšie vodiče, jednostranné vedenie musí vyhýbať kríženiu a vystuženie zvyšuje hrúbku.
Medené obvody sú usporiadané na oboch stranách substrátu a medzivrstvové prepojenie sa dosahuje pomocou vývrtok alebo mikrovývrtok. Hustota vodičov je pri rovnakej veľkosti vyššia a dvojstranná ochranná fólia zabezpečuje ochranu. Zachovajte ľahkú a tenkú konštrukciu a spracovávajte stredne zložité signály. Typické aplikácie zahŕňajú čítačky čiarových kódov, káblové pripojenie kamier a podsvietenie LCD panelov. Výhodou je oddelenie výkonových a signálových vodičov, čo umožňuje flexibilnejšie vedenie vodičov. Nevýhodou je, že výrobný proces (vŕtanie, elektrolytické pokovovanie) je zložitejší a nákladnejší v porovnaní s jednostrannou doskou. Kľúčovým bodom návrhu je vyhnúť sa umiestneniu vývrtok v ohybovej zóne; dodržiavajte pravidlá návrhu ohybovej zóny poskytnuté výrobcom (napr. šírka a rozstup vodičov) za účelom zabezpečenia dlhodobej spoľahlivosti.
Obsahuje tri alebo viac vrstiev mediánych vodičov, oddelených pružnými izolačnými vrstvami. Vnútorná vrstva môže byť usporiadaná pomocou výkonovej a uzemňovacej vrstvy na zníženie šumu. Prepojenie pomocou slepých alebo zabudovaných otvorov ušetrí miesto. Celková ochrana pomocou povrchového filmu. Vhodné pre vysokorýchlostné obvody, RF moduly a pripojenie malých kamerových modulov. Výhodou je, že výkon, uzemnenie a signály sú integrované do tenkej štruktúry, čo zabezpečuje dobrú integritu signálu a silnú odolnosť proti EMI. Nevýhodou je vysoká výrobná cena a zložitý proces. Kľúčovým bodom návrhu je, že počet vrstiev určuje hrúbku a technológiu; kľúčové signály sú usporiadané vo vnútorných vrstvách; zvýšenie počtu vrstiev si vyžaduje zvýšenie minimálneho polomeru ohybu a je potrebné vyvážiť spoľahlivosť a pružnosť.
Všetky flexibilné konštrukcie sú založené na flexibilných substrátoch. Statické flexibilné dosky sa používajú v scenároch, kde je potrebná jednorazová inštalácia a ohýbanie (napr. kamery a mobilné telefóny) za nízku cenu. Dynamické flexibilné dosky sa používajú na miestach, kde je potrebné opakované ohýbanie (napr. panty a skladacie displeje). Toto si vyžaduje špeciálne navrhovanie, aby odolali tisícom cyklov ohýbania: zníženie napätia v medenom vodiči a nastavenie neutrálnej čiary ohybu. Výber materiálu (substrát, ochranná fólia, hrúbka medi) závisí od požiadaviek na ohyb a rozpočtu na náklady.
Flexibilná DPS s vystužujúcou platňou, vystužujúca platňa (materiál: FR4, polyimid, kovový plech) je pomocou lepidla pripevnená na určitej oblasti flexibilnej dosky. Funkciou je podporiť ťažšie komponenty (napr. konektory, čipy), zvýšiť lokálnu rovinnosť a pevnosť a zabrániť praskaniu spájok v dôsledku ohybu. Používa sa na plošku konektora, pod komponentom, na okraji dosky a v bode testovania. Pri návrhu je potrebné zarezerovať oblasť vystužujúcej platne, aby neovplyvnila susednú ohybovú zónu, spoj musí byť odolný proti odlúpeniu a vysokým teplotám, prechodová zóna ochranného povlaku musí byť hladká a lokálne zhrubnutie musí brať do úvahy úpravy v procese montáže a spájkovania.
Integrujte tuhú dosku a flexibilnú oblasť v jednej konštrukcii. Počas výroby je flexibilná vrstva stlačená do tuhej časti. Výhodou je, že nie sú potrebné žiadne ďalšie káble na pripojenie tuhej oblasti; poskytuje sa lokálna tuhá podpora, zachovávajú sa flexibilné pripojenia, znižuje sa hmotnosť, ušetrí sa priestor a zjednodušuje sa montáž. Používa sa hlavne v leteckom priemysle, v medicínskych implantátoch a vo vojenskom vybavení. Konkrétne požiadavky sú technológie vysokopresného laminovania a zarovnávania. Kľúčové body dizajnu sú určiť mechanické prispôsobenie a dráhy ohybu v predbežnej fáze; nástroje CAD musia podporovať dizajn hybridnej štruktúry.
Jadro je z flexibilného substrátového filmu (napr. polyimid). Naň je laminovaná medená fólia, ktorá tvorí obvod. Lepidlo zabezpečuje pripevnenie medenej vrstvy k substrátu. Ochranná fólia slúži ako vonkajšia vrstva na poskytnutie ochrany pred vlhkosťou a opotrebením a predĺženie životnosti pri ohybe.
Polomer ohybu je mierou maximálnej ohybovej odolnosti flexibilných dosiek. Bežné pravidlo je „polomer ohybu ≈ hrúbka dosky × 10“. Napríklad: doska s hrúbkou 0,1 mm má minimálny polomer ohybu 1 mm.
Pre jednorazový ohyb je povolený menší polomer (napr. hrúbka × 5).
Ak sa ohyb opakuje, je potrebné prísne dodržať minimálny polomer, inak môže dôjsť k únave materiálu a jeho zlomeniu. Materiál ovplyvňuje výkon. Polyimid je odolný voči vysokým teplotám a opakovanému ohybu, polyestery sú nízko nákladové a vhodné pre statické aplikácie. Čím je medi vodivá tenšia, tým je väčšia pružnosť.
Hlavnou funkciou je zabezpečiť lokálnu rovinnosť a mechanickú podporu pre plošky (konektory, súčiastky, testovacie body). Zabraňuje praskaniu spojov v dôsledku ohybového namáhania. Pre pevné spojenie je potrebné použiť tepelne odolné lepidlo.
Použité materiály: FR4 (nízka cena), polyimid (dobrá tepelná kompatibilita), hliníkový plech (vysoká pevnosť). Zosilňujúce prvky vyžadujú presné rezanie a úpravu hrán (napr. zabalenie lepiacou páskou/fóliou) na zabránenie odlupovaniu.
Plánovanie vodičov: Určite šírku vodiča (ovplyvňuje vodivosť prúdu a tuhosť) a vzdialenosť (vyhýbajte sa skratom pri ohybe) čo najskôr. Vodiče v oblasti ohybu by mali byť hladké krivky.
Spracovanie oblasti ohybu: Vyhnite sa kľúčovým signálnym linkám a priechodovým otvorom. Kľúčové siete sa umiestňujú do stabilných oblastí.
Umiestnenie súčiastok: Najskôr ich umiestnite do neohýbaných oblastí. Ak sú blízko oblasti ohybu, zvážte použitie flexibilných konektorov alebo ZIF soketov.
Návrhové nástroje: Použite CAD nástroje podporujúce flexibilný návrh s funkciami vrstveného modelovania, analýzy napätia a simulácie ohybu, čo uľahčuje spoluprácu s mechanickým dizajnom.
Flexibilná technológia PCB rozširuje možnosti dizajnu prostredníctvom úspory priestoru, zníženia hmotnosti a zjednodušenia montáže. Vyberte si jednostranné, dvojstranné, viacvrstvové alebo rigidno-flexibilné dosky podľa vašich potrieb. Zabezpečte ich spoľahlivosť v dynamických aplikáciách prostredníctvom rozumného výberu materiálu, plánovania vodičov a návrhu ohybu.
Výrobcovia, ako napríklad PCBasic, ponúkajú odborné znalosti, rýchlu výrobu prototypov a podporu pri sériovej výrobe. Výber správneho typu flexibilnej dosky pomáha efektívne a spoľahlivo vyvíjať tenké a ľahké elektronické zariadenia s pohybujúcimi sa časťami.
Silkscreen
Plošný spoj na báze medi
Montáž SMT
Teflónový plošný spoj
