Флексибилни штампани кола

Fleksibilna štampana ploča: Tipovi, dizajni i primene

Fleksibilne štampane ploče (Flexible PCB) mogu se savijati da bi pratile uske ili dinamičke prostore. Napravljene su tako što bakarni sloj leži na fleksibilnoj podlozi od filma, čime se postiže smanjenje veličine uređaja. Najčešće se koriste u kamerama, pametnim telefonima i medicinskim uređajima. Svojstva savijanja omogućavaju fleksibilnost u rasporedu, a istovremeno obezbeđuju pouzdanost prenosa signala.

Fleksibilna štampana kola mogu smanjiti veličinu i težinu uređaja, čime se postiže tanji i lakši proizvod, poboljšavaju udobnost i izdržljivost nosivih uređaja. Smanjuju korišćenje kablova i konektora, pojednostavljuju proces montaže i povećavaju efikasnost proizvodnje. Fleksibilne PCB ploče otporne su na pomeranje i mehanički napon i široko se koriste u električnim vozilima, dronovima, pametnim kućanstvima i drugim oblastima, čime doprinose razvoju proizvodnih tehnologija.

Sledeći sadržaj obuhvata glavne tipove, strukture, prednosti i nedostatke fleksibilnih štampanih kola (flex PCB), kao i njihov uporedni pregled sa rigidnim štampanim kolima (rigid PCB).

Šta je fleksibilno štampano kolo (flex PCB)?

Флексибилна штампана плоча је танка плоча са флексибилном фолијом као подлогом, која носи бакарне жице за пренос енергије и сигнала. Подлога се може савијати, обликовати или савијати како би се прилагодила ограничењима простора. флексибилни штампани кола плоча је идеалан избор када чврста штампана плоча не може да испуни захтеве простора или динамичке захтеве.

U poređenju sa rigidnim štampanim kolima, koja koriste čvrstu podlogu, flex PCB može da se savija kako bi se prilagodio kretanju uređaja ili ograničenom prostoru, smanjuje potrebu za konektorima i kablovima, smanjuje težinu i pojednostavljuje montažu.

Флексибилни PCB често користе полииамидну или полиестерску фолију као подлогу. Бакарна фолија се ламинира на подлогу помоћу лепка, а поклопац штити жице и одржава способност савијања. Ригидни убаци се користе за локалну подршку компонентама, а поклопци се користе за побољшање изолације и чврстоће. Број слојева и дебљина се прилагођавају захтевима примене како би се постигнао баланс између флексибилности и трајности. Имају широко подручје примене, као што су камере, мобилни телефони, носиви уређаји, сензори, медицински скенери, паметне наочари и дронови. Аутомобилска индустрија их користи за командне табле и сензоре; аеросвемска индустрија их користи због мале тежине и способности савијања; такође су примењиви у роботима са покретним деловима.

Флексибилни PCB Спецификација у LHD TECH-у

Vrste fleksibilnih štampanih ploča

Fleksibilne štampane ploče dostupne su u mnogim varijantama i široko se koriste u elektronskim komponentama i uređajima. Evo nekoliko konkretnih upoznavanja:

Плоча флекс приборске таблице са једном страном

Бакарни кола су постављена само на једној страни подлоге. Полиимидна фолија преноси сигнал, а заштитна фолија обезбеђује заштиту и означава савијање. Структура је веома танка и ниске цене, погодна за основна кола. Типичне примене су жичане везе сензора, ЛЕД траке и основне сигнализационе везе. Обично је дозвољено само једнократно савијање или држање у правцу како би се смањила маса и сложеност жичаних веза. Једноставна производња, погодна за производњу у малим серијама. Недостатак је ограничен капацитет жичања, комплексна жичања захтевају скакаче или спољашње жице, једнослойна жичања морају избегавати укрштања, а утврђујућа плоча повећава дебљину.

Флекс приборска табла са две стране

Бакарни кола су постављена са обе стране подлоге, а веза између слојева се постиже кроз отворе или микровије. Густина жица је већа при истој величини, а двострани филм штити кола. Одржавајте лаган и танак облик и обрађујте сигнале средње комплексности. Типични примери употребе су скенери бар кодова, каблови за камеру и панели за подсветљивање са ЛЕД диодама. Предност је одвајање енергијских и сигнализационих линија, те већа флексибилност постављања. Недостатак је сложенији процес производње (бушење, галванопокривање) и већа цена у односу на једнострану плочу. Кључна тачка пројектовања је избегавање постављања отвора у савијеном подручју; пратите правила пројектовања савијених подручја која нуди произвођач (као што су ширина и размак жица) како бисте осигурали дуготрајну поузданост.

Мултислојна флексибилна штампана плоча

Sadrži tri ili više slojeva bakarnih provodnika, odvojenih slojevima fleksibilne izolacije. Unutrašnji sloj može biti povezan kao sloj napajanja i masa sloj kako bi se smanjio šum. Povezivanje putem slepih ili ukopanih rupa štedi prostor. Kompletan zaštitni sloj od folije. Pogodan za visokofrekventne kola, RF module i povezivanje malih kamera. Prednost je što napajanje, masa i signalni provodnici čine tanku strukturu, sa dobrim održavanjem signala i jakom zaštitom od elektromagnetnih smetnji. Nedostatak je visoka cena proizvodnje i složen proces. Ključna tačka dizajna je da broj slojeva određuje debljinu i tehnologiju izrade; ključni signali se raspoređuju u unutrašnje slojeve; povećanje broja slojeva zahteva povećanje minimalnog radijusa savijanja, a potrebno je izbalansirati pouzdanost i fleksibilnost.

Dinamička i statička fleksibilna štampana kola

Sva fleksibilna rešenja zasnovana su na fleksibilnim podlogama. Statike fleksibilne ploče koriste se u scenarijima gde je potrebna samo jedna instalacija i savijanje (kao kod kamera i mobilnih telefona) i to uz nisku cenu. Dinamičke fleksibilne ploče koriste se na mestima gde je potrebno ponovljeno savijanje (kao kod šarki i preklopnih displeja). Ovo zahteva poseban dizajn kako bi izdržale hiljade ciklusa savijanja: smanjenje napona u bakarnim žicama i definisanje neutralne linije savijanja. Izbor materijala (podloga, zaštitna folija, debljina bakra) zavisi od zahteva savijanja i budžeta za cenu.

Fleksibilna štampana kola sa pločicom za ojačanje

Флекс PCB са плочом за јачање, плоча за јачање (материјал: FR4, полиимид, лим) фиксирана је на одређеном подручју флекс табле помоћу лепка. Функција је да носи теже компоненте (као што су конектори, чипови), појача локалну равнину и чврстоћу и спречи пуцање лемних веза услед савијања. Место примене је контактна површина конектора, испод компоненте, ивица плоче и тачка тестирања. Тачке пројектовања су такве да мора бити резервисана површина плоче за јачање како не би утицала на суседно подручје савијања, везивање мора бити јако и отпорно на топлоту, зона прелазног филма мора бити глатка, а локално дебљање мора узимати у обзир прилагођавање процеса склапања и заваривања.

Tvrdo-Giblji PCB

Интегришите таблу са крутом структуром и флексибилну област у једну структуру. Флексибилни слој се током производње притиска у крути део. Предност је што нису потребни додатни каблови за повезивање круте области; обезбеђена је локална крута подршка, задржане су флексибилне везе, смањена је тежина, уштедељо се место и поједноставила монтажа. Најчешће се користи у аерокосмичкој индустрији, медицинским имплантатима и војној опреми. Посебни захтеви су прецизна ламинирања и технологија поравнања. Кључни моменти дизајна су дефинисање механичког уклапања и путева савијања у раној фази; CAD алати морају да подржавају дизајн хибридне структуре.

Структура флексибилне штампане плоче

Језгро је флексибилна подлога (нпр. полиимид). Фолија бакра се ламинира на њу и формира коло. Лепак обезбеђује везу бакарног слоја са подлогом. Защитна фолија се користи као спољашњи слој како би се обезбедила заштита од влаге и хабања и продужен флексни век трајања.

Maksimalni ugao savijanja fleksibilne štampane ploče

Poluprečnik savijanja je mera maksimalne sposobnosti savijanja fleksibilnih ploča. Uobičajeno pravilo je „poluprečnik savijanja ≈ debljina ploče × 10“. Na primer: ploča debljine 0,1 mm ima minimalni poluprečnik savijanja od 1 mm.

Manji poluprečnik (npr. debljina × 5) dozvoljen je za jednokratno savijanje.

U slučaju ponovljenog savijanja, minimalni poluprečnik mora se strogo poštovati, inače postoji rizik od loma materijala usled umora. Materijal utiče na performanse. Poliimid izdržava toplotu i višestruko savijanje, dok je poliester niskih troškova i pogodan za statične primene. Što je folija bakra tanja, veća je fleksibilnost.

Uloga krutog nosača u fleksibilnim štampanim pločama

Osnovna funkcija je da obezbedi lokalnu ravnotežu i mehaničku podršku za kontaktne površine (konektore, komponente, tačke testiranja). Sprečava pucanje lemnih spojeva usled savojnog naprezanja. Za čvrsto lepljenje potrebna je toplotno otporna adhezivna materija.
Материјали који се користе: FR4 (низак трошак), полииимид (добра термална усклађеност), алуминијумска фолија (висока чврстоћа). Подложни за чврстоћу захтевају прецизно исецање и обраду ивица (као што је завијање траком/покривним филмом) да би се спречило одвајање.

Сугестије за пројектовање флексибилних штампаних плоча

Планирање жица: Одредити ширину жице (утиче на носивост струје и чврстину) и размак (избегавај кратки спој при савијању) што пре. Жице у савијеном подручју требају бити глатке криве.

Обрада савијеног подручја: Избегавај кључне сигнале и проводнике. Кључне мреже су постављене у стабилним областима.

Постављање компонената: Поставите их прво у ненавијена подручја. Ако су близу савијеног подручја, размислите о коришћењу флексибилних конектора или ZIF прикључака.

Алати за пројектовање: Користите CAD алате који подржавају флексибилно пројектовање, са моделовањем слојева, анализом напона и симулацијом савијања, како би се олакшала сарадња са машинским пројектовањем.

Предности флексибилних штампаних плоча

• Прилагођава се савијању и уским просторима, штеди простор
  
• Танки филм смањује тежину
  
• Смањује каблове и конекторе, поједностављује повезивање
  
• Издржава поновљено савијање (динамички дизајн), погодан за покретне делове
  
• Лаган финални производ смањује трошкове транспорта
  

Флексибилна технологија штампаних кола проширује могућности дизајна кроз штедњу простора, смањење тежине и поједностављење монтаже. Изаберите једностране, двостране, вишеслојне или комбиноване плоче у складу са вашим захтевима. Обезбедите поузданост у динамичким апликацијама одговарајућим избором материјала, прокладом жица и дизајном савијања.

Произвођачи као што је PCBasic нуде стручност, брзо прављење прототипова и подршку масовној производњи. Избор правог типа флексибилне плоче помаже у ефикасном и поузданом развоју танких и лаганих електронских уређаја са покретним деловима.