Lanksčiose PCB naudojami vario pėdsakai ant plonos plastikinės plėvelės, todėl grandinės gali sulenkti, sulankstyti ir eiti išlenktais keliais, tuo pačiu perduodant signalus ir energiją. Jie gali būti viensluoksniai, dvigubi arba daugiasluoksniai ir gali pakeisti kabelius ir jungtis ankštose ar judančiose vietose. Šiame straipsnyje aptariami tipai, krūvos, medžiagos, varis ir vias, lenkimo taisyklės, frezavimas, surinkimas ir pritaikymas.
Lanksti PCB apžvalga
Lanksčios spausdintinės plokštės arba lanksčios PCB naudoja vario pėdsakus ant plonos, lankstomos plastikinės plėvelės, o ne standžios stiklo pluošto plokštės. Kadangi pagrindinė medžiaga gali sulenkti, grandinė gali sulankstyti, susisukti ir eiti išlenktais keliais, vis tiek perduodama signalus ir galią.
Grandinės modelis formuojamas ant lanksčios polimerinės plėvelės, paprastai poliimido. Lanksčios PCB gali būti gaminamos kaip vienos, dvigubos arba daugiasluoksnės konstrukcijos, atsižvelgiant į reikalingų frezavimo sluoksnių skaičių ir jungčių sudėtingumą.
Šios plokštės dažnai vadinamos lanksčiomis grandinėmis, lanksčiomis spausdintinėmis grandinėmis (FPC) arba lanksčia elektronika. Jie plačiai naudojami ten, kur erdvė yra ribota, bendras svoris turi būti mažas arba grandinė turi praeiti per judančias ar išlenktas vietas, ir jie gali pakeisti atskirus kabelius, laidų ryšulius ir jungtis sistemoje.
Lanksčios ir standžios ir lanksčios PCB
| Tipas | Kas tai yra | Geriausiai tinka |
|---|---|---|
| Standi PCB | Tvirta, nelankstoma lenta, pagaminta iš standžios medžiagos | Plokšti išdėstymai, kai lentos nereikia judėti ar keisti formos |
| Lanksti PCB | Visiškai sulenkiama grandinė, pastatyta ant plonos plastikinės plėvelės | Vietos, kuriose grandinė turi sulenkti, sulankstyti arba pereiti per ankštas vietas |
| Standi lanksti PCB | Standžios sekcijos, sujungtos viena ar keliomis lanksčiomis sekcijomis | Kompaktiški išdėstymai, kuriems reikalingos ir stabilios zonos, ir kontroliuojamos lenkimo zonos |
Flex PCB Stackup ir šerdies sluoksniai
• Lanksti dielektrinė pagrindo plėvelė, kuri palaiko varį ir leidžia lenkti
• Lipnūs arba rišamieji sluoksniai, laikantys vario foliją ir visas pridėtas plėveles
• Vario laidininko sluoksnis arba sluoksniai, išgraviruoti į pėdsakus ir trinkeles, perduodančias signalus ir galią
• Apsauginis dengiamasis sluoksnis, kuris apsaugo pėdsakus ir palieka trinkelių angas
• Pasirenkami standikliai arba papildomos plėvelės pasirinktose vietose, kurios riboja lenkimą ir suteikia mechaninę atramą
Įprastos lanksčių PCB pagrindo medžiagos
| Substratas | Tipiška priežastis, dėl kurios jis naudojamas |
|---|---|
| Poliimidas (PI) | Geras lankstumas, platus temperatūrų diapazonas ir kietas atsparumas įprastoms cheminėms medžiagoms |
| Poliesteris (PET) | Pigesnės konstrukcijos, kuriose lankstumas yra paprastesnis, o temperatūra išlieka vidutinėje diapazone |
| PEEK / kiti polimerai | Situacijos, kai reikalingos labai aukštos temperatūros ribos arba didesnis atsparumas cheminėms medžiagoms |
Varis ir vias lanksčiose PCB
• Vario folija suklijuojama su lanksčiu pagrindu ir suformuojama į pėdsakus ir pagalvėles.
• Padengtos kiaurymės ir mikrovijos sukuria jungtis tarp sluoksnių dvisluoksnėse ir daugiasluoksnėse lanksčiose grandinėse.
• Vario storis, grūdelių struktūra ir folijos tipas turi didelę įtaką grandinės atsparumui lenkimui.
• Aktyviose lenkimo vietose plonesnis ir plastiškesnis varis gali pagerinti lenkimo laiką ir sumažinti nuovargio pažeidimo tikimybę.
• Valcuotas atkaitintas (RA) varis dažnai geriau laikosi pakartotinai lenkiant nei elektronusodintas (ED) varis.
• Sklandus frezavimas su švelniais perėjimais vietoj aštrių kampų padeda paskirstyti įtampą ir sumažinti vario įtrūkimus.
• Per išdėstymą galima apriboti arba vengti siaurose lenkimo zonose, kad lenkimo metu būtų mažesnė tikimybė, kad vamzdžio ir trinkelės sąsaja įtrūktų.
Įprastos lanksčios PCB konstrukcijos
Vieno sluoksnio lankstumas
Vieno sluoksnio lankstumas turi varį vienoje lanksčios plėvelės pusėje su danga viršuje. Jis pasižymi dideliu lankstumu ir palyginti mažomis sąnaudomis, nes krūva yra plona ir paprasta.
Dvigubo sluoksnio lankstumas
Dvisluoksnis lankstumas naudoja varį abiejose plėvelės pusėse ir padengtas skylutes sluoksniams sujungti. Jis palaiko didesnį frezavimo tankį nei vieno sluoksnio lankstumas, tačiau yra šiek tiek standesnis, ypač aplink per sritis.
Daugiasluoksnis lankstumas
Daugiasluoksnis lankstumas naudoja kelis vario ir plėvelės sluoksnius, laminuotus kartu, su pereinamomis, aklinomis arba palaidotomis angomis, jungiančiomis sluoksnius. Jis gali atlikti sudėtingesnį maršrutizavimą ir energijos paskirstymą, tačiau dėl didesnio storio ir papildomų apdorojimo etapų yra mažesnis lankstumas ir didesnės išlaidos.
Apsauginiai sluoksniai ir paviršiaus apdaila iš lanksčių PCB
Dengiamoji ir litavimo kaukė lanksčiose grandinėse
| Funkcija | Užvalkalas | Litavimo kaukė |
|---|---|---|
| Tipinė medžiaga | Poliimido arba PET plėvelė su klijais | Fotografuojama polimerinė danga |
| Taikymo būdas | Laminuota šiluma ir slėgiu | Padengti, veikiami šviesos ir išvystyti |
| Geriausia vieta | Lanksčios arba lenkimo sritys | Standžios arba pusiau standžios vietos ir labai smulkios savybės |
| Stiprumas lenkiant | Išlieka stabilus pakartotinai lenkiant | Gali įtrūkti ar pleiskanoti, jei daug kartų lenkiamas |
Paviršiaus apdaila ir trinkelių apsauga
• ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) – plokščia, korozijai atspari apdaila, puikiai tinkanti smulkaus žingsnio trinkelėms ir tankiems išdėstymams.
• OSP (organinio litavimo konservantas) – labai plona, nebrangi danga, tinkama ribotam litavimo ciklų skaičiui.
• Panardinamas sidabras – užtikrina gerą litavimą ir lygumą, tačiau yra jautresnis tvarkymo ir laikymo sąlygoms.
• Panardinamoji skarda – veikia su litavimu be švino ir gerai drėkina, tačiau reikia atidžiai kontroliuoti laikymą ir galiojimo laiką.
• Kietas arba minkštas auksas – patvari apdaila kontaktinėms vietoms, kuriose nuolat kontaktuojama su elektriniu ar mechaniniu kontaktu.
Mechaninės atramos ir lenkimo spindulio gairės
Standikliai ir zonos be lenkimo
• Standikliai dažnai gaminami iš FR4, storesnio poliimido arba metalo, kad lanksčiai PCB būtų suteiktas vietinis standumas.
• Jie dedami po jungtimis, dideliais IC ar kitomis tankiomis komponentų sritimis, kurioms reikia papildomos atramos.
• Šios sritys pažymėtos kaip nelenkiamos zonos, kad lanksti dalis nesusiglamžytų ir nesusilankstytų tiesiai po kritiniais komponentais.
• Standintos vietos plokščios padeda kontroliuoti vario pėdsakų ir litavimo jungčių deformaciją ir sumažinti mechaninį įtempimą.
Lenkimo spindulio pagrindai: statinis ir dinaminis lankstumas
| Lenkimo tipas | Tipinė orientacija (storio t atžvilgiu) |
|---|---|
| Statinis lenkimas | Apie 2–3× bendras lankstumo storis (t) |
| Dinaminis lenkimas | Apie 10–20× bendras lankstumo storis (t) |
Elektros našumas lanksčiame PCB maršrutizavime
Lanksčiose PCB dažnai naudojami ploni izoliaciniai sluoksniai ir maži tarpai tarp pėdsakų. Tai padeda išlaikyti kompaktiškus išdėstymus, bet taip pat gali kelti signalo vientisumo ir elektromagnetinių trukdžių problemas. Kai grandinė lenkiasi, pėdsakų forma gali šiek tiek pasikeisti, o tai gali turėti įtakos varžai didelio greičio ar RF keliuose.
Norėdami išlaikyti stabilų elektros našumą:
• Naudokite tvirtas arba gerai susiūtas įžeminimo plokštumas, kai tik leidžia krūva.
• Pridėkite susiuvimo vias, kad grįžtamosios srovės keliai būtų trumpi ir sumažintumėte kilpos plotą.
• Maršruto diferencialų poros su pastoviu atstumu ir simetrija, net ir posūkiuose.
• Venkite daugumos signalų tiesiai per staigius ar didelius posūkius, kai yra vietos juos apvažiuoti.
Lanksčių PCB gamybos ir surinkimo aspektai
Valdymas ir matmenų stabilumas
Plonos lanksčios plokštės gali lengviau ištempti, deformuotis ar susiraukšlėti nei standžios lentos. Laikikliai, laikini standikliai arba atraminiai rėmai dažnai naudojami siekiant išlaikyti lankstumo stabilumą gamybos metu.
Surinkimas, įrankiai ir palaikymas
Paėmimo ir perpildymo procesai geriausiai veikia su plokščiomis, stabiliomis plokštėmis. Laikikliai, padėklai arba laikini standūs rėmai palaiko lanksčią grandinę, todėl dalys išlieka išlygintos, o litavimo jungtys formuojasi teisingai.
Panelizacija ir patikėtinis planavimas
Skydo forma, atlūžimo skirtukai ir fiducial vietos stipriai veikia derlių ir išlyginimą. Stabilus skydelio kontūras su gerai išdėstytais atraminiais taškais padeda kontroliuoti deformaciją ir išlaikyti tikslią registraciją.
Gaminamumo funkcijų dizainas
Dengiamosios angos, trinkelių formos ir lenkimo reljefai turi būti tokio dydžio ir išdėstyti, kad būtų galima patikimai apdoroti ir lenkti. Filė pėdsakai, ašarų pagalvėlės ir pakankamas tarpas posūkiuose padeda valdyti stresą ir ėsdinimo pokyčius.
Įprastos lanksčių PCB programos
Buitinė elektronika ir nešiojamieji įrenginiai
Lanksčios PCB naudojamos kompaktiškuose, nešiojamuose įrenginiuose, kur vietos yra mažai, o vidinės dalys turi būti sujungtos per vyrius ar išlenktas vietas. Jų plona, lanksti konstrukcija palaiko plonas gaminio formas ir padeda nukreipti signalus tarp judančių sekcijų.
Medicinos ir sveikatos priežiūros prietaisai
Medicinos ir sveikatos priežiūros įrangoje lanksčios PCB palaiko mažus formos faktorius ir lengvą dizainą. Jie leidžia grandinėms sekti išlenktus paviršius arba tilpti į siaurus kanalus, tuo pačiu užtikrinant stabilias elektros jungtis.
Automobilių sistemos
Lanksčios PCB naudojamos transporto priemonių salonuose ir elektroniniuose moduliuose, kur įprasta vibracija, ribota erdvė ir sudėtingos formos. Jie padeda prijungti valdiklius, ekranus, apšvietimą ir jutimo elementus nepasikliaujant didelių gabaritų laidais.
Pramoninė ir daiktų interneto įranga
Pramoninėse ir daiktų interneto sąrankose lanksčios PCB sujungia jutiklius, valdymo plokštes ir ryšio modulius ankštose ar judančiose vietose. Jų lankstumas palaiko kompaktišką pakuotę ir padeda sumažinti sujungimo taškų, kurie laikui bėgant gali atsilaisvinti, skaičių.
Aviacijos ir gynybos elektronika
Aviacijos ir gynybos mazgams dažnai reikia mažo svorio, didelio patikimumo ir tikslaus erdvės naudojimo. Lanksčios PCB padeda patenkinti šiuos poreikius, derindamos lengvą konstrukciją su frezavimu, kuris gali atitikti sudėtingus kontūrus ir atlaikyti vibraciją.
Išvada
Lanksčios PCB geriausiai veikia, kai mechaninės ir elektrinės ribos planuojamos kartu. Stackup pasirinkimas, pagrindo tipas, vario forma ir storis, ir per naudojimą turi įtakos lenkimo tarnavimo laiką ir patikimumą, ypač dinaminio lenkimo. Danga, litavimo kaukė ir paviršiaus apdaila apsaugo trinkeles ir pėdsakus, tačiau turi atitikti lankstumo zonas. Standikliai ir nelenkimo zonos sumažina įtampą. Maršruto parinkimo pasirinkimai, įžeminimas ir lenkimo išdėstymas padeda išlaikyti stabilų veikimą.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Koks storis būdingas lanksčiai PCB?
Dauguma lanksčių PCB yra apie 0,05–0,20 mm storio, o daugiasluoksnės lanksčios grandinės yra storesnės.
Kiek laiko lanksti PCB gali išgyventi pakartotinį lenkimą?
Tai gali trukti daug lenkimo ciklų, jei lenkimo spindulys yra didelis, o varis yra plastiškas; Griežti lenkimai sutrumpina jo tarnavimo laiką.
Kaip tikrinamas lanksčių PCB patikimumas?
Jie dažnai tikrinami atliekant lankstaus ciklo testus, terminius ciklus, drėgmės poveikį ir pagrindinius elektrinius bandymus.
Kaip reikia laikyti lanksčias PCB prieš surinkimą?
Jie turėtų būti laikomi plokščiai arba ant ritinių, sausoje sandarioje pakuotėje ir apsaugoti nuo aštrių raukšlių ir didelių apkrovų.
Kas labiausiai veikia lanksčios PCB kainą?
Medžiagų pasirinkimas, sluoksnių skaičius, funkcijų dydis ir standiklių arba lanksčių standžiųjų sekcijų pridėjimas yra pagrindiniai sąnaudų veiksniai.
Ar galima pataisyti pažeistą lanksčią PCB?
Maži vietiniai defektai gali būti perdirbti, tačiau lenkimo vietų ar vidinių sluoksnių pažeidimus reikia visiškai pakeisti.
