Opcje usztywniaczy elastycznych obwodów drukowanych

Dlaczego potrzebuję usztywniacza PCB do mojego elastycznego projektu obwodu?

Podstawową zaletą stosowania elastycznego obwodu w projekcie jest możliwość jego zginania i składania oraz umożliwienie obwodowi elastyczności podczas użytkowania. Te cienkie i elastyczne układy rozwiązują znaczną liczbę problemów związanych z pakowaniem. Jednak bycie cienkim i elastycznym może również stwarzać pewne wyzwania. Wspólne jest dla układu elastycznego obwodu zawieranie usztywniacza PCB, który zazwyczaj będzie albo warstwą polimidu, albo warstwą materiału FR4, aby zapewnić dodatkowe wsparcie i sztywność w określonych obszarach.

Usztywniacze PCB FR4

Usztywniacz FR4 jest najczęściej używany do wsparcia obszaru złącza. Jeśli jest ciężkie złącze, lub przynajmniej ciężkie w stosunku do wagi elastycznego obwodu, kawałek FR4 może być zastosowany do elastycznego obwodu w tym obszarze, aby zapewnić stabilność i zapobiec uszkodzeniu ścieżek miedzianych. Usztywniacze FR4 są również używane do wsparcia obszarów w projekcie, które mają wiele mniejszych lub lżejszych komponentów, a usztywniacz PCB funkcjonuje zarówno jako wsparcie dla wagi złącza, jak i zapobieganie zginaniu lub elastyczności w tym obszarze, co mogłoby wywierać stres na złączach lutowniczych.

Styfikator FR4 może być po prostu kawałkiem FR4 z usuniętą miedzią, używanym jako podkładka do obszaru elastycznego, lub może mieć wywiercone otwory i być zarejestrowany do elastycznego, aby umożliwić montaż komponentów przelotowych. Czasami to "usztywnione" elastyczne jest mylone z konstrukcją sztywno-elastyczną. Jest jedna znacząca różnica między sztywno-elastycznym a elastycznym ze sztywnym styfikatorem PCB; jako styfikator FR4 pełni funkcję tylko wsparcia mechanicznego, nie ma przelotowych otworów zapewniających elektryczne połączenie między elastycznym a sztywnym materiałem.

Styfikatory PCB FR4 są dodawane do obwodu elastycznego jako jeden z ostatnich etapów produkcji i mogą być aplikowane za pomocą warstwy kleju czułego na nacisk lub warstwy kleju termoutwardzalnego. Decyzja może być podyktowana zastosowaniem końcowym lub preferencjami producenta. Z perspektywy niskich kosztów, jeśli zastosowanie końcowe nie jest w szczególnie trudnym środowisku, aplikacja kleju czułego na nacisk będzie najczęściej nieco tańsza. Klej termoutwardzalny wymaga, aby elastyczny został ponownie umieszczony w prasie laminacyjnej, aby zastosować potrzebne ciepło i ciśnienie do utwardzenia kleju. Dodatkowy czas i praca mogą zwiększyć koszty. Jako wskazówka dotycząca oszczędzania kosztów, utrzymanie wszystkich styfikatorów tej samej grubości skraca czas przetwarzania w produkcji i pomaga obniżyć koszty.

Usztywniacze PCB z poliimidu

Usztywniacze z poliimidu w PCB pełnią wiele różnych funkcji. Mogą również dodawać sztywności określonemu obszarowi komponentu oraz zapobiegać zginaniu i składaniu, co mogłoby wywierać stres na połączenia lutownicze. Usztywniacze PCB z poliimidu mogą być wykorzystywane również do innych funkcji. Typowym zastosowaniem usztywniacza z poliimidu jest dopasowanie wymaganego wymiaru grubości do złączy typu wtykowego. Złącza ZIF są powszechną metodą połączenia w projektach elastycznych. Te złącza mają specyficzne wymagania co do grubości oraz ścisłą tolerancję tej grubości, aby zapewnić skuteczne połączenie. Kawałek poliimidu może być dodany w tym obszarze, aby zbudować stos do wymaganej grubości, pozwalając jednocześnie reszcie elastycznego obwodu pozostać cieńszym i bardziej elastycznym. Ogólną zasadą, którą warto mieć na uwadze, jest upewnienie się, że punkty końcowe usztywniacza PCB i pokrywy nakładanej na siebie nakładają się przynajmniej o .030”, aby uniknąć wprowadzenia punktu stresu w projekcie elastycznym.

Usztywniacze z poliimidu pełnią również inne funkcje. Na przykład, jeśli elastyczny obwód ma być poddany tarcia w trakcie użytkowania końcowego, warstwa poliimidu może być dodana do tego obszaru, tak aby zużycie dotyczyło nieaktywnej części poliimidu, a nie bezpośrednio samego obwodu.

Wzmacniacze z poliimidu w projektach PCB mogą być również używane do regulacji naturalnego obszaru zginania w elastycznym obwodzie podczas jego instalacji lub do stworzenia zgięcia w określonym miejscu. Na przykład, gdy elastyczny obwód jest instalowany, jeśli naturalny obszar zginania koliduje z innym elementem jednostki, dodanie warstwy poliimidu pozwoli dostosować ten naturalny obszar zginania do bardziej pożądanej lokalizacji. Jako kolejny przykład, w niektórych zastosowaniach korzystne jest dodanie kawałków poliimidu po obu stronach obszaru zginania, aby zarówno zapewnić, że zginanie odbywa się w odpowiednim miejscu, jak i pomóc operatorom jasno zrozumieć, gdzie powinno nastąpić zginanie i gięcie. Lokalizacje umieszczania wzmacniaczy z poliimidu w PCB mogą być łatwo dostosowane.

Wzmacniacze z poliimidu mogą być również stosowane zarówno z klejem wrażliwym na nacisk, jak i z klejem termoutwardzalnym. W przeciwieństwie do wzmacniaczy FR4, wzmacniacze z poliimidu są często stosowane w tym samym etapie procesu laminowania co poliimidowa okładzina. Eliminuje to dodatkowy etap procesu dla samych wzmacniaczy PCB. W rzeczywistości, jeśli wymagany jest klej wrażliwy na nacisk, może to często zwiększyć koszty ze względu na wymagane dodatkowe przetwarzanie. Później w procesie, obszary ze wzmacniaczem z poliimidu są wycinane lub frezowane razem z zarysem obwodu, eliminując wszelkie obawy dotyczące rejestracji.

Odpowiadając na pierwotne pytanie...

W projektowaniu elastycznych obwodów drukowanych (PCB) usztywniacze pełnią wiele funkcji. Najczęstszą jest zapewnienie wsparcia dla obszaru złącza, zarówno w przypadku obaw związanych z wagą komponentu, jak i wsparcia obszaru komponentu w celu eliminacji stresu na złączach lutowniczych. Obszary złącz wstawianych zwykle wymagają dodatkowej warstwy polimidu, aby zbudować ten obszar do określonej grubości styku. Poza tymi powszechnymi zastosowaniami, usztywniacze PCB mogą być używane do budowy obszaru zużycia w końcowym zastosowaniu oraz do regulacji miejsc zginania w finalnej instalacji.

Masz więcej pytań? Dowiedz się wszystkiego, co musisz wiedzieć o projektowaniu elastycznych i sztywno-elastycznych w naszym darmowym ebooku. Kiedy następnym razem będziesz szukać oprogramowania ECAD dla swoich projektów PCB flex, nie szukaj dalej niż Altium Designer^®. Gdy zakończysz projektowanie i będziesz chciał przekazać pliki swojemu producentowi, platforma Altium 365^™ ułatwia współpracę i udostępnianie projektów.

Tylko zarysowaliśmy powierzchnię możliwości, jakie oferuje Altium Designer na Altium 365. Zacznij swoją darmową próbę Altium Designer + Altium 365 już dziś.