Top 10 najczęstszych błędów do uniknięcia w projektowaniu obwodów elastycznych

Projektowanie obwodów elastycznych stawia przed projektantami PCB unikalne wyzwania, z którymi nawet doświadczeni specjaliści mogą mieć trudności. Chociaż obwody elastyczne oferują znaczące zalety, takie jak zmniejszenie wagi, oszczędność miejsca i możliwość dopasowania do skomplikowanych kształtów, wymagają one również starannej uwagi do szczegółów. Ten post przybliży niektóre z najczęstszych błędów w projektowaniu obwodów elastycznych i przedstawi strategie, jak ich unikać.

1. Ignorowanie wymagań dotyczących promienia zginania

Promień zginania to kluczowy parametr w projektowaniu obwodów elastycznych. Odnosi się do minimalnego promienia, na którym obwód elastyczny może być zginany bez powodowania uszkodzeń. Nieprzestrzeganie tego limitu może prowadzić do zmęczenia materiału, pęknięć i ostatecznie do awarii obwodu.

Błąd: Projektanci mogą zaniedbać poprawny promień zginania z powodu ograniczeń przestrzennych lub braku zrozumienia jego znaczenia. To przeoczenie może skutkować projektem, który jest podatny na awarie po ograniczonej liczbie zgięć.

Jak tego uniknąć: Aby uniknąć problemów, kluczowe jest obliczenie i przestrzeganie odpowiedniego promienia zgięcia na podstawie grubości materiału, typu i liczby warstw. Powszechną wytyczną jest utrzymanie promienia zgięcia co najmniej 10 razy większego niż grubość obwodu elastycznego. Przestrzeganie tego standardu pomaga zapobiegać nadmiernemu obciążeniu ścieżek miedzianych i materiału dielektrycznego, co zwiększa trwałość obwodu.

• Dowiedz się więcej o statycznym i dynamicznym zginaniu w elastycznych PCB

2. Nieodpowiedni dobór materiałów

Wybór materiałów w projektowaniu obwodów elastycznych znacząco wpływa na wydajność, elastyczność i trwałość obwodu. Wybór niewłaściwych materiałów może kompromitować skuteczność obwodu i prowadzić do przedwczesnej awarii.

Błąd: Częstym błędem jest dobieranie materiałów wyłącznie na podstawie kosztów, bez uwzględnienia ich przydatności do konkretnego zastosowania. Na przykład, wybór materiału, który jest zbyt sztywny, może początkowo obniżyć koszty, ale może prowadzić do awarii obwodu w aplikacjach wymagających częstego zginania.

Layer Stackup Design

Implement any kind of layer stack for both rigid and rigid-flex PCBs.

Learn More

Jak tego uniknąć: Wybór materiału powinien być podyktowany wymaganiami aplikacji. Na przykład, poliimid jest popularnym wyborem ze względu na jego wysoką stabilność termiczną i elastyczność, ale inne materiały mogą być bardziej odpowiednie w zależności od warunków środowiskowych i konkretnych przypadków użycia. Ponadto, należy zwrócić uwagę na warstwy klejące, ponieważ odgrywają one kluczową rolę w ogólnej elastyczności i trwałości obwodu.

3. Ostre narożniki w trasowaniu ścieżek

Trasowanie ścieżek w elastycznych obwodach wymaga starannej oceny, aby zapewnić niezawodność mechaniczną, szczególnie w aplikacjach, gdzie obwód będzie często poddawany ruchom lub zginaniu.

Błąd: Ogólnie, trasowanie ścieżek w sztywnych PCB jest wykonywane z ostrymi kątami. Tworzy to miejsca koncentracji naprężeń podczas zginania, co może prowadzić do fizycznego uszkodzenia ścieżek.

Jak tego uniknąć: Dla elastycznych obwodów zaleca się trasowanie ścieżek z gładkimi, stopniowymi krzywiznami zamiast ostrych kątów. Ostre zagięcia koncentrują naprężenie, zwiększając ryzyko pęknięć ścieżek lub delaminacji. Dodatkowo, stosowanie szerszych ścieżek, gdy jest to możliwe, zapewnia większą trwałość mechaniczną przeciwko zginaniu.

4. Niewystarczające projektowanie pod kątem produkowalności (DFM)

Projektowanie z myślą o produkowalności (DFM) zapewnia, że projekt obwodu może być produkowany niezawodnie i w sposób opłacalny. W kontekście obwodów elastycznych, DFM jest szczególnie ważne ze względu na złożoności związane z obsługą elastycznych materiałów.

Component Management Made Easy

Manage your components, get real-time supply chain data, access millions of ready-to-use parts.

Learn More

Błąd: Projektanci mogą przeoczyć kwestie produkowalności do późniejszych etapów procesu projektowania, co prowadzi do zwiększenia kosztów produkcji, wydłużenia czasu realizacji lub potrzeby dokonania zmian w projekcie.

Jak tego uniknąć: Nawiąż współpracę z producentami na wczesnym etapie procesu projektowania. Ich doświadczenie może pomóc uniknąć wyborów projektowych, które mogą być problematyczne podczas produkcji. Na przykład, upewnij się, że pady są odpowiednio wspierane, aby zapobiec ich odrywaniu podczas montażu i unikaj umieszczania via w obszarach podlegających częstemu zginaniu. Dodatkowo, rozważ implikacje kosztowe wyborów projektowych, takie jak liczba warstw, wybór materiałów i złożoność obwodu.

5. Zaniedbywanie rozważenia czynników środowiskowych

Czynniki środowiskowe takie jak temperatura, wilgotność i stres mechaniczny muszą być uwzględnione w projektowaniu obwodów elastycznych. Czynniki te mogą znacząco wpłynąć na wydajność i długowieczność obwodu.

Błąd: Projektanci mogą nie uwzględnić środowiska, w którym obwód będzie działał, prowadząc do przedwczesnej awarii lub zmniejszenia wydajności.

Jak tego uniknąć: Projekt powinien być dostosowany do konkretnych warunków środowiskowych, z jakimi będzie miał do czynienia obwód. Na przykład, jeśli obwód będzie wystawiony na wysokie temperatury, należy wybrać materiały o dobrej stabilności termicznej. Podobnie, w wilgotnych lub korozjennych środowiskach, może być konieczne zastosowanie powłok ochronnych lub enkapsulacji, aby zapobiec dostawaniu się wilgoci. Ponadto, projekt powinien uwzględniać naprężenia mechaniczne, jeśli obwód będzie często zginany.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

6. Niewystarczające testowanie i zapewnienie jakości

Testowanie i zapewnienie jakości (QA) są kluczowymi elementami procesu projektowania, szczególnie w przypadku obwodów elastycznych. Niewystarczające testowanie może pozwolić, aby wady projektowe pozostały niezauważone, aż do momentu, gdy spowodują one awarię podczas eksploatacji.

Błąd: Niektórzy projektanci mogą nie doceniać znaczenia testowania lub zbytnio polegać na symulacjach bez weryfikacji wydajności w rzeczywistych warunkach.

Jak tego uniknąć: Implementacja kompleksowych protokołów testowych jest niezbędna. Testy zginania, cykli termicznych i testy obciążenia środowiskowego powinny być standardowymi procedurami, aby zapewnić, że projekt działa niezawodnie w oczekiwanych warunkach. Przyspieszone testy trwałości również mogą być korzystne, aby symulować długotrwałe użytkowanie i zidentyfikować potencjalne punkty awarii, zanim wystąpią one w terenie. Dokładny proces QA, który obejmuje te testy, może zapobiec kosztownym wycofaniom z rynku lub przeprojektowaniom.

7. Nieoptymalizowanie układu warstw

Układ warstw jest ważnym aspektem w projektowaniu obwodów elastycznych, ponieważ wpływa na integralność sygnału, stabilność mechaniczną i możliwości produkcyjne.

Błąd: Układ warstw stack-up determinuje problemy z integralnością sygnału w elastycznych PCB, co obejmuje przeplot i straty, jak również zakłócenia elektromagnetyczne (EMI). W obwodach elastycznych, fizyczny ruch obwodu dodaje kolejną warstwę złożoności do projektowania układu warstw.

Jak tego uniknąć: W elastycznych PCB zazwyczaj stosuje się uziemienie za pomocą przerywanej płaszczyzny uziemiającej, która zapewnia ścieżkę do kontrolowanej impedancji bez eliminowania elastyczności PCB. W obwodach wysokiej prędkości, które wymagają dużej przepustowości, elastyczne PCB powinny być testowane lub symulowane, aby zapewnić, że projekt będzie działał poprawnie.

8. Pomijanie kontroli zasad projektowania (DRCs)

Kontrole zasad projektowania (DRCs) są niezbędnym krokiem w procesie projektowania PCB, co jest szczególnie prawdziwe dla obwodów elastycznych. DRCs pomagają upewnić się, że projekt przestrzega zarówno możliwości produkcyjnych, jak i ograniczeń materiałowych.

Błąd: Niektórzy projektanci mogą omijać DRCs lub nie dostosować ich do obwodów elastycznych, co prowadzi do błędów, które są odkrywane dopiero podczas produkcji lub później w terenie.

Jak tego uniknąć: Zawsze wykonuj DRC dostosowane do obwodów elastycznych. Ważne jest, aby dostosować ustawienia DRC w oparciu o specyfikę projektu elastycznego. Ustaw zasady dotyczące minimalnej szerokości ścieżki, odstępów, promienia zgięcia i umiejscowienia via, aby uniknąć typowych błędów. Staranne przeglądanie wyników DRC zapewnia, że potencjalne problemy są identyfikowane i rozwiązywane zanim staną się kosztownymi problemami.

Podsumowanie

Projektowanie obwodów elastycznych wymaga starannej uwagi na szczegóły, aby uniknąć typowych błędów, które mogą prowadzić do kosztownych awarii. Skupiając się na kluczowych obszarach, takich jak promień zgięcia, wybór materiałów, trasowanie ścieżek, możliwości produkcyjne, rozważania środowiskowe, testowanie, układ warstw oraz sprawdzanie zasad projektowych, projektanci mogą tworzyć solidne, niezawodne obwody, które spełniają wymagania ich aplikacji.