Распространенные ошибки при проектировании гибких плат и способы их исправления

Способность гибких материалов для печатных плат изгибаться, складываться и гнуться является одним из их основных преимуществ. Хотя существует множество примеров гибких конструкций печатных плат, выдерживающих сотни тысяч, а то и миллионы изгибов, реальность такова, что конструкции, которые часто гнутся и складываются, обычно несколько раз обновляются до достижения оптимальной производительности. Хорошая новость для дизайнеров, только начинающих работать с гибкими печатными платами, заключается в том, что большинство приложений гибких плат не требуют настолько строгих параметров производительности, и применение нескольких общих рекомендаций для улучшения гибкости конструкции часто приводит к высоконадежным гибким печатным платам с минимальными изменениями в дизайне. В сегодняшнем блоге давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных ошибок в дизайне, которые могут привести к трещинам и разрывам дорожек, и как их исправить. Команда American Standard Circuits предлагает следующие рекомендации и предоставила все изображения, использованные здесь.

Наиболее распространенные ошибки в дизайне возникают из-за добавленного напряжения в областях изгиба и гибкости:   

• Дорожки могут ломаться или трескаться, если при прокладке дорожек используются острые углы, особенно в областях изгиба, где на схему оказывается наибольшее напряжение.

• Не добавление капель на интерфейсе площадки и дорожки.

• Размещение переходных отверстий (виас) в местах изгиба гибкой платы или на краю интерфейса жесткого усилителя, где на схему оказывается дополнительное напряжение.

• Не фиксация SMT и неподдерживаемых площадок, что может привести к отрыву площадок во время сборки.

• Сгибание, складывание или изгибание гибких печатных плат за пределы их точек напряжения.

Большинство дизайнеров печатных плат допускали одну или несколько этих распространенных ошибок, пока осваивали тонкости проектирования печатной платы, которая будет гнуться и складываться.

Избегайте острых углов при прокладке дорожек и избегайте переходов в областях гибкости:

Добавьте якорные шипы и скругления площадок на интерфейсе дорожка-площадка:

Интерфейс трассы к площадке может быть одной из самых слабых точек в дизайне гибкой платы и областью, подверженной разрывам, трещинам и потенциальному отслаиванию во время пайки и сборочных операций. Вы можете видеть в приведенных выше примерах, что "надежные" конструкции, использующие якорные шипы и филеты площадок, значительно увеличивают количество меди, захваченной защитным слоем, и увеличивают площадь поверхности на интерфейсе площадка-трасса, увеличивая прочность площадки. Многие конструкции требуют узких ширин проводников для прохождения через поле соединителя; эта узкая ширина проводника часто используется на протяжении всего дизайна гибкой платы. Уделение времени увеличению ширин улучшит производственные показатели и общую надежность. Одно замечание, это важно даже в дизайнах, которые не гнутся динамически при использовании. Тонкие гибкие материалы подвержены движению и напряжению во время стандартных производственных процессов.

Избегайте размещения переходных отверстий в местах, предназначенных для изгиба гибкой платы, или на краю интерфейса жесткого усилителя и платы:

«Захватывайте» SMT и неподдерживаемые площадки, чтобы предотвратить их отслаивание во время сборочных операций:

Метод, который обеспечивает наибольшую возможность захвата площадки, заключается в «захвате» области площадки с помощью слоя просверленного покрытия. Слой полиимида и клея предварительно сверлят и приклеивают к гибкому базовому материалу. При использовании этого метода есть пара моментов, на которые стоит обратить внимание. Во-первых, когда клей скрепляет материалы, он может «выдавиться» в предполагаемую область площадки, и это следует учитывать при проектировании и производстве. Во-вторых, по мере уменьшения размеров площадок этот метод становится всё более сложным. Допуски регистрации и выдавливание могут эффективно уменьшить паяльное кольцо и нарушить спецификации.

Другой вариант - использование фотореактивного покрытия, процесс очень похожий на традиционное нанесение паяльной маски на печатные платы с использованием материалов, специально предназначенных для гибки. Этот метод подходит для точных допусков и «квадратных» площадок. Недостаток этого метода заключается в том, что эти материалы, хотя и гибкие, не так гибки, как полиимидное покрытие, и могут быть неприемлемы для всех приложений. Если у вас есть тесные геометрии, которые не подходят для обработки сверлением покрытия, проконсультируйтесь с вашим производителем для дополнительных вариантов.

Используйте установленные рекомендации для сгибания, складывания или изгибания гибких материалов:

Хотя гибкие материалы предназначены для изгиба, гибки и складывания, существует предел напряжений, которые материал может выдержать. Превышение этих пределов может привести к расслоению и разрыву проводников. Стандартные рекомендации:

Односторонняя конструкция: 3-6x толщины схемы

Двусторонняя конструкция: 6-10x толщины схемы

Многослойное исполнение: в 10-15 раз толще самой схемы

Динамическое применение: в 20-40 раз толще самой схемы

Например, для двусторонней схемы с общей толщиной 0,012 дюйма минимальный радиус изгиба будет 0,072 дюйма.

Это лишь некоторые из лучших практик проектирования гибких печатных плат. Отличным ресурсом для изучения является недавно опубликованная электронная книга от ASC, «Руководство по… Основам гибких и жестко-гибких плат. Это руководство более подробно рассматривает эти и другие лучшие практики. i007ebooks.com/flexcg