Opzioni di Rinforzo per PCB a Circuito Flessibile

Perché dovrei avere bisogno di uno Stiffener per PCB nel mio progetto di circuito flessibile?

Fondamentalmente, i vantaggi dell'uso di un circuito flessibile in un progetto sono la capacità di piegare e ripiegare il circuito e di permettere al circuito di flettersi durante l'uso. Questi impilamenti sottili e flessibili risolvono un numero considerevole di problemi di confezionamento. Tuttavia, essere sottili e flessibili può presentare anche alcune sfide. È comune che un impilamento di circuiti flessibili includa uno stiffener per PCB, che tipicamente sarà o uno strato di poliimide o uno strato di materiale FR4, per fornire supporto aggiuntivo e rigidità in aree specifiche.

Stiffener per PCB in FR4

Uno stiffener in FR4 è più spesso utilizzato per supportare un'area di connettori. Se c'è un connettore pesante, o almeno pesante in relazione al peso del circuito flessibile, un pezzo di FR4 può essere applicato al flex in quell'area per fornire stabilità e prevenire danni alle tracce di rame. Gli stiffener in FR4 sono utilizzati anche per supportare aree nel progetto che hanno un numero di componenti più piccoli o più leggeri e lo stiffener per PCB funziona sia come supporto per il peso del connettore sia per prevenire piegature o flessioni in quell'area, che potrebbero mettere sotto stress le saldature.

Un rinforzo in FR4 potrebbe semplicemente essere un pezzo di FR4 dal quale è stato rimosso il rame, utilizzato come supporto per l'area flessibile, oppure potrebbe avere fori trapanati ed essere registrato al flessibile per permettere l'inserimento di componenti passanti. A volte, questo "flessibile rinforzato" viene confuso con una costruzione rigido-flessibile. C'è una differenza significativa tra un rigido-flessibile e un flessibile con un rinforzo rigido in PCB; come rinforzo, l'FR4 funziona solo come supporto meccanico, non ci sono fori metallizzati che forniscono connessione elettrica tra il flessibile e il materiale rigido.

I rinforzi in PCB FR4 vengono aggiunti al circuito flessibile come uno degli ultimi passaggi di fabbricazione e possono essere applicati con uno strato di adesivo sensibile alla pressione o uno strato di adesivo termoindurente. Questa decisione può essere guidata dall'uso finale o dalla preferenza del fabbricante. Da un punto di vista di costo, se l'uso finale non è in un ambiente particolarmente aggressivo, l'applicazione dell'adesivo sensibile alla pressione sarà spesso leggermente meno costosa. L'adesivo termoindurente richiede che il flessibile venga rimesso nella pressa di laminazione per applicare il calore e la pressione necessari a indurire l'adesivo. Il tempo extra e il lavoro possono aggiungere costi. Come suggerimento per risparmiare, mantenere tutti i rinforzi dello stesso spessore riduce il tempo di lavorazione in fabbricazione e aiuta a mantenere basso il costo.

Rinforzi in Poliimide per PCB

I rinforzi in poliimide nei PCB hanno molteplici funzioni. Anche loro possono aggiungere rigidità ad un'area del componente e prevenire piegature e flessioni che potrebbero mettere sotto stress le saldature. I rinforzi in poliimide per PCB possono essere utilizzati anche per altre funzioni. Un uso tipico di un rinforzo in poliimide è quello di corrispondere a un requisito di spessore di accoppiamento per connettori di tipo ad inserimento. I connettori ZIF sono un metodo di connessione comune con i design flessibili. Questi connettori hanno una specifica di spessore precisa e una tolleranza stretta su tale spessore per garantire che la connessione sia efficace. Un pezzo di poliimide può essere aggiunto in quell'area per costruire l'impilamento allo spessore richiesto, permettendo al resto del flessibile di rimanere più sottile e flessibile. Una regola generale da tenere a mente è assicurarsi che il punto finale del rinforzo del PCB e del coverlay si sovrappongano di almeno 0,030 pollici per evitare di introdurre un punto di stress nel design flessibile.

I rinforzi in poliimide svolgono anche altre funzioni. Ad esempio, se un circuito flessibile dovrà avere qualcosa che si sfrega contro di esso nell'uso finale, uno strato di poliimide può essere aggiunto in quell'area, così l'usura è subita dal pezzo non funzionale di poliimide piuttosto che direttamente sul circuito stesso.

I rinforzi in poliimide nei progetti di PCB possono essere utilizzati anche per regolare l'area di piegatura naturale in un flex durante l'installazione o per creare una piegatura in una posizione specifica. Ad esempio, durante l'installazione del flex, se c'è un'area di piegatura naturale che interferisce con un'altra parte dell'unità, aggiungere uno strato di poliimide regolerà quell'area di piegatura naturale in una posizione più desiderabile. Come altro esempio, certe applicazioni traggono vantaggio dall'aggiunta di pezzi di poliimide su entrambi i lati di un'area di piegatura per assicurare sia che la piegatura avvenga nella posizione corretta sia per aiutare gli operatori a capire chiaramente dove deve avvenire la flessione e la piegatura. Le posizioni di posizionamento dei rinforzi in poliimide nei PCB possono essere facilmente personalizzate.

I rinforzi in poliimide possono anche essere applicati sia con adesivo sensibile alla pressione che con adesivo termoindurente. A differenza dei rinforzi in FR4, i rinforzi in poliimide sono spesso applicati nello stesso passaggio del processo di laminazione del copri-poliimide. Questo elimina un passaggio aggiuntivo del processo per i rinforzi del PCB stessi. Infatti, se viene specificato l'uso di adesivo sensibile alla pressione, ciò può spesso aumentare i costi a causa della necessità di un ulteriore processo. Più avanti nel processo, le aree con rinforzo in poliimide vengono forate o fresate insieme al contorno del circuito eliminando qualsiasi preoccupazione di registrazione.

Per rispondere alla domanda originale...

Nel design di un PCB con circuito flessibile, gli irrigiditori hanno molteplici funzioni. La più comune è fornire supporto all'area di un connettore, sia per questioni legate al peso di un componente sia per sostenere un'area del componente ed eliminare lo stress sui giunti saldati. Le aree di inserimento dei connettori richiedono tipicamente un ulteriore strato di poliimide per costruire quella zona fino allo spessore di accoppiamento specificato. Oltre a questi usi comuni, gli irrigiditori PCB possono essere utilizzati per costruire un'area di usura nell'uso finale e regolare le posizioni di piegatura nell'installazione finale.

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