Navigare tra pieghe e piegature nel design di circuiti flessibili

Nel mondo in continua evoluzione del design elettronico, i circuiti flessibili continuano a guadagnare popolarità come soluzione trasformativa. Per una panoramica dei numerosi vantaggi dei circuiti flessibili e delle costruzioni rigido-flessibili, ecco un link a un blog precedente. Oggi, ci concentreremo su uno dei vantaggi più evidenti: la capacità di piegare e piegare questi materiali. Esamineremo le considerazioni meccaniche, elettriche e sui materiali che modellano il design del circuito flessibile e assicuriamo di non compromettere funzionalità e affidabilità quando introduciamo pieghe o piegature nel design del PCB.

Ci sono diversi elementi chiave da considerare per assicurare che il circuito possa essere piegato, allineato e assemblato correttamente senza causare stress o danni:

Definizione delle Zone di Piegatura: Identificare le aree dove il circuito flessibile deve essere piegato. Queste dovrebbero essere chiaramente definite come "zone di piegatura" nel pacchetto di documentazione e segnate nel layout per essere sicuri che siano chiaramente riconosciute durante la produzione e l'assemblaggio.

Calcolo del Raggio di Piegatura:  Determinare il raggio di piegatura minimo basato sulla selezione del materiale e sulla composizione e confermare che questo rispetti le linee guida standard dell'industria.  Il raggio di piegatura è la curvatura che il circuito può tollerare in sicurezza senza incrinature, delaminazione o stress eccessivo che potrebbe portare a un guasto.

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

Sebbene i materiali flessibili siano progettati per essere piegati, flessi e ripiegati, esiste un limite agli stress che il materiale può sopportare e 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

Spazio di Manovra e Tolleranza:  Progettare le aree di piegatura con sufficiente spazio di manovra per accomodare il raggio di piegatura senza causare stress su tracce, vie o componenti.  Fornire una zona cuscinetto per prevenire la tensione su questi elementi durante la piegatura. 

Posizionamento dei Componenti:  Evitare di posizionare i componenti troppo vicini alle aree di piegatura per prevenire danni o stress durante la piegatura.  Mantenere i componenti critici lontani da queste regioni. 

Posizionamento delle Vie:  Le vie devono essere posizionate con attenzione per evitare le aree di piegatura critiche.  Posizionare le vie nelle zone di piegatura può causare una concentrazione di stress che può portare a guasti.

Routing delle Tracce:  Cercare di instradare le tracce perpendicolarmente alla direzione di piegatura quando possibile e usare tracce più larghe nelle aree di piegatura per distribuire lo stress su un'area più ampia.  Non effettuare transizioni di layer nell'area di piegatura ed evitare sovrapposizioni di tracce tra i diversi strati per minimizzare lo stress.

Caratteristiche di Allineamento:  Incorporare nella progettazione caratteristiche di allineamento come intagli, marchi di registrazione o fori per aiutare in un piegamento e allineamento accurati durante l'assemblaggio.  Queste caratteristiche forniscono una guida visiva per gli assemblatori.

Simulazione dello Stato Piegato:  Simulare lo stato piegato del circuito flessibile per assicurarsi che nessuna traccia o componente sia sottoposto a stress eccessivo.

Prototipo di Test di Piegatura:  Creare prototipi di test per piegare e dispiegare fisicamente il circuito flessibile.  Questo aiuterà a verificare il progetto e identificare eventuali problemi imprevisti con la piegatura, l'allineamento o l'interferenza dei componenti.

Punti di Concentrazione dello Stress:  Identificare i potenziali punti di stress come angoli vivi o bordi nelle aree di piegatura e modificare il design per minimizzare questi stress.

Rinforzo dell'Area Piegata:  A seconda del design del circuito flessibile, considerare strati aggiuntivi di materiali flessibili o rinforzi nelle aree piegate per distribuire lo stress e fornire supporto meccanico.

Metodi di Attacco:  Determinare come verranno attaccate insieme le sezioni piegate.  Ci sono molteplici opzioni:  incollaggio adesivo, sigillatura termica e fissaggi meccanici come esempio.

Documentazione:  Documentare chiaramente il processo di piegatura, includendo istruzioni passo dopo passo e aiuti visivi per il team di assemblaggio.  Questo dovrebbe affrontare come piegare il circuito, allineare le sezioni e fissarle insieme.

Comunicare con il vostro Fabbricante:  Lavorare a stretto contatto con il produttore del circuito flessibile per discutere i requisiti di piegatura e il processo di assemblaggio.  La loro esperienza e suggerimenti derivano da anni di esperienza, e dovrebbero essere felici di assistere.

Nel design dei circuiti flessibili, l'arte di navigare tra le aree di piegatura e piega è una vera testimonianza della necessità di fondere creatività e precisione. La lista sopra cattura un elenco di "migliori pratiche" per aiutare a bilanciare i requisiti meccanici ed elettrici di un progetto. Sarebbe fantastico se il semplice seguire queste linee guida risultasse in un design di circuito flessibile pienamente funzionale al primo tentativo. Nell'applicazione "nel mondo reale", ci sono molte cose che possono impattare il successo nel navigare gli stress sul circuito flessibile mentre viene piegato e ripiegato. Quando le cose non vanno come previsto con i prototipi iniziali, appoggiati al tuo fabbricante di PCB per consigli. Più informazioni possono essere condivise con loro, incluse immagini e video dell'assemblaggio completo della scatola, più potranno suggerire soluzioni. Forse è necessario aggiustare i materiali, forse è richiesto un processo di piastra a bottone per questo specifico design... la loro esperienza duramente guadagnata fornisce molte opzioni nella loro cassetta degli attrezzi.