Metodi specifici per terminazioni PCB per circuiti flessibili

Quali sono i metodi di terminazione più comuni usati nelle applicazioni con circuiti flessibili?

Credo che sia importante sapere che praticamente qualsiasi connettore che doveste scegliere per le vostre schede a circuito stampato rigido potrebbe essere assemblato anche a un circuito flessibile. I connettori thru-hole e SMT tradizionali, i connettori circolari ad alta densità, i connettori D-Subminiature, i connettori con pin e socket, cablati e non cablati, sono tutte opzioni da considerare con i materiali flessibili. Ciò detto, mi allontano leggermente dall'argomento ricordandovi di NON dimenticare mai di rivedere e implementare le regole di progettazione raccomandate quando per supportare l'area del connettore è richiesto l'uso di sostegni. In molti casi, il fatto che i connettori stessi siano più pesanti dei materiali flessibili può provocare la rottura dei conduttori se non è presente un sostegno aggiuntivo. Tuttavia, tornando all'argomento, nel blog di oggi parleremo di alcuni metodi di terminazione che sono più specifici per i circuiti flessibili: connettori ZIF, flex finger non supportati e contatti crimpati.

Connettori a forza di inserimento nulla (ZIF):

I connettori a forza di inserimento nulla sono uno dei metodi di connessione che sta acquistando maggiore popolarità grazie agli svariati vantaggi offerti. Il circuito flessibile può essere inserito e rimosso più volte usurando in maniera molto lieve le tracce in rame. I connettori ZIF spesso contengono meccanismi di aggancio meccanici che si agganciano alle tracce esposte, assicurando una connessione robusta e resistente. L'inserimento diretto del materiale flessibile nel connettore ZIF "di accoppiamento" sulla scheda rigida può eliminare la necessità di un connettore di accoppiamento che può causare una riduzione del profilo di connessione, mantenendo i costi e il peso al minimo.

Occorre fare attenzione ad alcune cose quando si progetta un circuito flessibile che sarà accoppiato direttamente a un connettore ZIF. La prima è che lo spessore complessivo nell'area di accoppiamento ha un'importanza fondamentale. Di norma, il requisito comune per lo spessore dall'estremità del circuito inserito nel connettore è 0,012" +/- 0,002".  Spesso, lo spessore complessivo del circuito flessibile è inferiore a questo e deve essere aumentato mediante l'aggiunta di un sostegno in poliimmide nell'area di contatto. Ancora una volta, divagando leggermente dall'argomento, non dimenticate che il coverlay e le estremità dei sostegni devono sovrapporsi di almeno 0,030" per evitare di aggiungere un punto di stress nel circuito.

 La seconda cosa di cui occorre essere consapevoli e che deve essere inserita nella progettazione è che la tolleranza del contorno per le terminazioni ZIF è spesso di +/- 0,0002". Si tratta di una specifica più rigida rispetto a quella della strumentazione standard e che può richiedere l'uso di strumenti specializzati per essere soddisfatta. Spesso per soddisfare questi requisiti così stringenti occorre tagliare al laser il contorno o usare strumenti di classe A.

 L'ultima cosa da notare è che è fondamentale considerare l'impatto che la scelta della finitura della superficie potrebbe avere se saranno richiesti più inserimenti. Se state specificando una placcatura sottile, inserimenti e rimozioni ripetute possono grattare via il metallo sottile esponendo il metallo sottostante.

Flex Finger non supportati:

Questa opzione di terminazione è fortemente personalizzabile e consiste fondamentalmente di estensioni dei conduttori non incapsulate da coverlay o da materiali di base su tre lati. Ciò crea un conduttore "free-floating" accessibile da entrambi i lati del flex. Questi flex finger possono essere realizzati su misura per soddisfare requisiti specifici in termini di passo, lunghezza e posizione e offrono una terminazione robusta che però continua a mantenere un certo grado di flessibilità durante l'installazione e l'uso. Questo metodo consente una connessione facile e diretta con i PCB o con altri componenti. I flex finger non supportati possono essere diritti o piegati per l'assemblaggio SMT.

 Sebbene questo metodo di terminazione possa richiedere che lo spessore del finger sia una semplice estensione del conduttore in rame, l'area del finger è spesso progettata in modo da essere più spessa e resistente sul finger e più sottile nell'area flessibile. In genere, lo spessore del conduttore nell'area del finger è di 0,010" con le aree non-finger pre-incise per ottenere un peso del rame più sottile. Questi finger sono quindi formati di norma mediante l'ablazione a laser che rimuove i materiali sui 3 lati dell'area del finger. Questa opzione ha il vantaggio di essere personalizzabile per soddisfare i requisiti esatti delle applicazioni, ma non bisogna dimenticare che la lavorazione aggiuntiva necessaria causerà un aumento dei costi. Infine, questa soluzione è soggetta a danni dell'area del finger prima dell'assemblaggio. Per mitigare il rischio, è prassi comune ridurre al minimo i danni all'area del finger non supportata collegando tutti i finger con un condotto sbarra che li tiene tutti allineati. 

Contatti crimpati e connettori a perforazione

La terza opzione consiste nel crimpare meccanicamente i piedini su ogni conduttore. Questo metodo assicura una connessione robusta dal punto di vista meccanico ed elettrico mediante la perforazione del circuito e l'avvolgimento del contatto intorno a ogni conduttore. Questo metodo è disponibile sia per le opzioni di accoppiamento maschio e femmina e di norma in due passi standard che soddisfano la maggior parte delle esigenze del mercato. Per incapsulare il contatto sono disponibili anche alloggiamenti intersecanti. Questa opzione non è personalizzabile ai livelli del metodo di terminazione con finger non supportati, ma si tratta di un'opzione più economica che offre inoltre un'alternativa di connessione robusta. 

Per rispondere alla domanda iniziale, nelle progettazioni di circuiti flessibili possono essere usati quasi tutti i conduttori. Ma esistono tre metodi di terminazione comuni che sono specifici per i circuiti flessibili: connettori ZIF, flex finger non supportati e contatti crimpati e connettori a perforazione. Ognuna di queste opzioni si contraddistingue per vantaggi, svantaggi e criteri di progettazione specifici da tenere in considerazione.   

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