Errori Comuni nel Design di Circuiti Flessibili e Come Risolverli

La capacità di piegarsi, flettersi e ripiegarsi sono uno dei principali vantaggi dei materiali per circuiti flessibili e, sebbene ci siano diversi esempi di progetti di circuiti flessibili che resistono a centinaia di migliaia o addirittura milioni di piegature, la realtà è che i progetti che si flettono dinamicamente spesso hanno subito molteplici aggiornamenti prima di raggiungere prestazioni ottimali. La buona notizia per i progettisti che si avvicinano ai progetti di circuiti flessibili è che la maggior parte delle applicazioni di circuiti flessibili non richiede parametri di prestazione così rigorosi e applicare alcune raccomandazioni comuni per migliorare la vita flessibile di un progetto spesso porta a progetti di circuiti flessibili altamente affidabili con minimi cambiamenti di revisione. Nel blog di oggi, esaminiamo alcuni degli errori di progettazione più comuni che possono portare alla rottura o alla crepa delle tracce del circuito e come correggerli. Il team di American Standard Circuits fa le seguenti raccomandazioni e ha fornito tutte le immagini utilizzate qui.

Gli errori di progettazione più comuni derivano da stress aggiuntivo nelle aree di piegatura e flessione:   

• Le tracce possono rompersi o creparsi quando si utilizzano angoli acuti nel tracciamento delle tracce, specialmente nelle regioni di piegatura dove lo stress sul circuito è maggiore.

• Non aggiungere gocce di lacrima all'interfaccia pad-traccia.

• Posizionare le vie dove il flex si piega o al bordo dell'interfaccia dello stiffener dove c'è uno stress aggiunto al circuito.

• Non fissare i pad SMT e i pad non supportati, il che può portare al sollevamento del pad durante l'assemblaggio.

• Piegare, ripiegare o flettere i circuiti stampati flessibili oltre i loro punti di stress.

La maggior parte dei progettisti di circuiti stampati ha commesso uno o tutti questi errori comuni mentre stava navigando la curva di apprendimento delle sfumature della progettazione di un circuito stampato che si piegherà e si ripiegherà.

Evitare angoli acuti durante il tracciamento delle tracce ed evitare transizioni nelle aree di flessione:

Aggiungere spuntoni di ancoraggio e filetti di pad all'interfaccia traccia-pad:

L'interfaccia traccia-pad può essere uno dei punti più deboli in un progetto di circuito flessibile e un'area soggetta a rotture, crepe e potenziali sollevamenti durante le operazioni di saldatura e assemblaggio. Come si può vedere negli esempi sopra, i progetti "robusti" che utilizzano spuntoni di ancoraggio e filetti del pad aumentano significativamente il rame catturato dall'overlay e aumentano l'area superficiale all'interfaccia pad-traccia, incrementando la resistenza del pad. Molti progetti richiedono larghezze di conduttore strette per passare attraverso un campo di connettori; questa larghezza di conduttore stretta è spesso utilizzata in tutto il progetto del circuito flessibile. Prendersi il tempo per aumentare le larghezze migliorerà le rese di produzione e l'affidabilità complessiva. Una nota a margine, questo è importante anche nei progetti che non si flettono dinamicamente nell'uso finale. I materiali sottili e flessibili sono inclini a movimenti e stress durante i processi di produzione standard.

Evitare di posizionare le vie nei punti in cui il circuito flessibile è destinato a piegarsi o al bordo di un'interfaccia rigida-circuito:

“Catturare” i pad SMT e non supportati per prevenire il sollevamento durante le operazioni di assemblaggio:

Il metodo che offre la maggiore capacità di cattura dei pad consiste nel “catturare” l'area del pad con uno strato di coverlay forato. Uno strato di poliimide e adesivo viene pre-forato e incollato al materiale base flessibile. Ci sono un paio di cose da tenere in considerazione utilizzando questo metodo. Primo, quando viene incollato, l'adesivo si “spingerà” nell'area del pad prevista e questo dovrebbe essere preso in considerazione durante la progettazione e la fabbricazione. Secondo, man mano che le aree dei pad diventano più strette, questo metodo diventa progressivamente più difficile. Le tolleranze di registrazione e la fuoriuscita possono ridurre efficacemente l'anello annulare saldabile e violare le specifiche.

Un'altra opzione è utilizzare il coverlay fotoimmaginabile, un processo molto simile alla maschera di saldatura tradizionale dei circuiti stampati utilizzando materiali specificamente progettati per essere flessibili. Questo metodo si presta a tolleranze strette e pad “quadrati”. Lo svantaggio di questo metodo è che questi materiali, sebbene flessibili, non sono flessibili quanto il coverlay in poliimide e potrebbero non essere accettabili per tutte le applicazioni. Se hai geometrie strette che non si prestano alla lavorazione con coverlay forato, consulta il tuo fabbricante per ulteriori opzioni.

Utilizzare linee guida stabilite per piegare, piegare o curvare materiali flessibili:

Sebbene i materiali flessibili siano progettati per essere piegati, flessi e piegati, esiste un limite alle sollecitazioni che il materiale può sopportare. Superare questi limiti può risultare in delaminazione e frattura del conduttore. Le linee guida standard sono:

Costruzione monofacciale: 3-6 volte lo spessore del circuito

Costruzione bifacciale: 6-10 volte lo spessore del circuito

Costruzione multistrato: 10-15 volte lo spessore del circuito

Applicazione dinamica: 20-40 volte lo spessore del circuito

Ad esempio, con un circuito a doppia faccia con uno spessore totale di 0,012 pollici, il raggio di curvatura minimo sarebbe di 0,072 pollici.

Queste sono solo alcune delle migliori pratiche per la progettazione di circuiti stampati flessibili. Una grande risorsa per approfondire è l'e-book recentemente pubblicato da ASC, "The Companion Guide To……Flex and Rigid-Flex Fundamentals. Questa guida complementare approfondisce queste e altre migliori pratiche. i007ebooks.com/flexcg