Топ-10 распространенных ошибок, которых следует избегать при проектировании гибких печатных плат

Проектирование гибких схем представляет собой уникальные вызовы, с которыми даже опытные разработчики печатных плат могут найти трудно справиться. Хотя гибкие схемы предлагают значительные преимущества, такие как снижение веса, экономия пространства и возможность соответствовать сложным формам, они также требуют тщательного внимания к деталям. В этом посте мы рассмотрим некоторые из наиболее распространенных ошибок в дизайне гибких схем и предложим стратегии их избежания.

1. Игнорирование требований к радиусу изгиба

Радиус изгиба является критическим параметром в дизайне гибких схем. Он относится к минимальному радиусу, на котором гибкая схема может быть согнута без причинения ущерба. Несоблюдение этого предела может привести к усталости материала, трещинам и, в конечном итоге, к выходу схемы из строя.

Ошибка: Разработчики могут пренебрегать правильным радиусом изгиба из-за ограничений по пространству или из-за недопонимания его важности. Это упущение может привести к дизайну, который подвержен отказу после ограниченного числа изгибов.

Как избежать этого: Чтобы избежать проблем, важно рассчитать и соблюдать соответствующий радиус изгиба, исходя из толщины материала, его типа и количества слоев. Общее правило - поддерживать радиус изгиба, который в десять раз превышает толщину гибкой платы. Соблюдение этого стандарта помогает предотвратить чрезмерное напряжение на медных дорожках и диэлектрическом материале, что увеличивает долговечность схемы.

• Узнайте больше о статическом и динамическом изгибе в гибких печатных платах

2. Неправильный выбор материала

Выбор материалов в дизайне гибких схем значительно влияет на производительность, гибкость и долговечность схемы. Выбор неподходящих материалов может снизить эффективность схемы и привести к преждевременному отказу.

Ошибка: Частая ошибка - выбор материалов исключительно на основе стоимости, без учета их пригодности для конкретного применения. Например, выбор слишком жесткого материала может снизить начальные затраты, но привести к отказу схемы в приложениях, требующих частого изгиба.

Layer Stackup Design

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

Learn More

Как избежать этого: Выбор материала должен определяться требованиями приложения. Например, полиимид популярен благодаря своей высокой термостойкости и гибкости, но в зависимости от условий окружающей среды и конкретных случаев использования могут подойти и другие материалы. Кроме того, следует обращать внимание на клеевые слои, так как они играют ключевую роль в общей гибкости и долговечности схемы.

3. Острые углы при трассировке

Трассировка в гибких схемах требует тщательного рассмотрения для обеспечения механической надежности, особенно в приложениях, где схема будет часто двигаться или гнуться.

Ошибка: Обычно трассировка на жестких печатных платах выполняется с острыми углами. Это создает места для концентрации напряжения при изгибе, что может привести к физическому повреждению дорожек.

Как избежать этого: Для гибких схем рекомендуется трассировать дорожки с плавными, постепенными изгибами, а не с острыми углами. Острые изгибы концентрируют напряжение, увеличивая риск трещин или отслоения дорожек. Кроме того, использование более широких дорожек, когда это возможно, обеспечивает большую механическую прочность против изгибов.

4. Недостаточный учет производственной пригодности (DFM)

Проектирование с учетом производственных возможностей (DFM) гарантирует, что схема может быть надежно и экономически эффективно произведена. В контексте гибких схем DFM особенно важен из-за сложностей, связанных с обработкой гибких материалов.

Component Management Made Easy

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

Learn More

Ошибка: Разработчики могут не учитывать аспекты производственной возможности до поздних стадий процесса проектирования, что приводит к увеличению производственных затрат, увеличению сроков выполнения заказа или необходимости внесения изменений в дизайн.

Как избежать: Взаимодействуйте с производителями на ранних этапах процесса проектирования. Их опыт может помочь избежать выбора дизайна, который может быть проблематичным в производстве. Например, убедитесь, что контактные площадки достаточно поддерживаются, чтобы предотвратить их отрыв во время сборки, и избегайте размещения переходных отверстий (виас) в местах, подверженных частому изгибу. Кроме того, учитывайте стоимостные последствия выбора дизайна, такие как количество слоев, выбор материала и сложность схемы.

5. Неучет воздействия окружающей среды

Факторы окружающей среды, такие как температура, влажность и механическое напряжение, должны учитываться при проектировании гибких схем. Эти факторы могут значительно повлиять на производительность и долговечность схемы.

Ошибка: Разработчики могут не учитывать условия окружающей среды, в которых будет работать схема, что приводит к преждевременному отказу или снижению производительности.

Как избежать этого: Дизайн должен быть адаптирован к конкретным условиям окружающей среды, с которыми столкнется схема. Например, если схема будет подвергаться воздействию высоких температур, следует выбирать материалы с хорошей термической стабильностью. Аналогично, во влажных или коррозийных условиях могут потребоваться защитные покрытия или герметизация для предотвращения проникновения влаги. Кроме того, дизайн должен учитывать механические напряжения, если схема будет часто гнуться.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

6. Недостаточное тестирование и обеспечение качества

Тестирование и обеспечение качества (QA) являются критически важными компонентами процесса проектирования, особенно для гибких схем. Недостаточное тестирование может позволить дизайнерским недочетам остаться незамеченными до тех пор, пока они не приведут к отказу во время эксплуатации.

Ошибка: Некоторые дизайнеры могут недооценивать важность тестирования или слишком сильно полагаться на симуляции, не проверяя производительность в реальных условиях.

Как избежать этого: Внедрение комплексных протоколов тестирования является обязательным. Испытания на изгиб, термические циклы и испытания на устойчивость к воздействию окружающей среды должны быть стандартными процедурами для обеспечения надежной работы дизайна в ожидаемых условиях. Ускоренное испытание на долговечность также может быть полезным для симуляции долгосрочного использования и выявления потенциальных точек отказа до их возникновения в полевых условиях. Тщательный процесс QA, включающий эти тесты, может предотвратить дорогостоящие отзывы или перепроектирование.

7. Неоптимизированный выбор структуры слоев

Подбор слоев является важным аспектом при проектировании гибких печатных плат, поскольку он влияет на целостность сигнала, механическую стабильность и возможность изготовления.

Ошибка: Подбор слоев определяет проблемы с целостностью сигнала в гибких печатных платах, включая перекрестные помехи и потери, а также электромагнитные помехи (EMI). В гибких схемах физическое движение схемы добавляет еще один уровень сложности к проектированию слоев.

Как избежать: Обычно в гибких печатных платах заземление применяется с использованием сетчатой земляной плоскости, которая обеспечивает путь к контролируемому импедансу без утраты гибкости платы. В высокоскоростных схемах, требующих высокой пропускной способности, гибкую печатную плату следует тестировать или симулировать, чтобы убедиться, что конструкция будет работать должным образом.

8. Игнорирование проверок правил проектирования (DRC)

Проверки правил проектирования (DRC) являются неотъемлемым этапом в процессе проектирования печатных плат, и это особенно важно для гибких схем. DRC помогают убедиться, что дизайн соответствует как возможностям производства, так и ограничениям материалов.

Ошибка: Некоторые дизайнеры могут обходить DRC или не адаптировать их для гибких схем, что приводит к ошибкам, обнаруживаемым только в процессе производства или позже на практике.

Как избежать этого: Всегда проводите проверку на соответствие правилам проектирования (DRC), настроенным для гибких плат. Важно корректировать настройки DRC в соответствии с особенностями вашего гибкого дизайна. Установите правила для минимальной ширины проводников, расстояния между ними, радиуса изгиба и размещения переходных отверстий (via), чтобы избежать распространенных ошибок. Тщательный анализ результатов DRC гарантирует, что потенциальные проблемы будут выявлены и устранены до того, как они превратятся в дорогостоящие неполадки.

Заключение

Проектирование гибких плат требует внимательного внимания к деталям, чтобы избежать распространенных ошибок, которые могут привести к дорогостоящим отказам. Сосредотачиваясь на ключевых аспектах, таких как радиус изгиба, выбор материалов, трассировка проводников, производственная выполнимость, учет экологических факторов, тестирование, настройка слоев и проверка правил проектирования, разработчики могут создавать надежные, качественные схемы, которые отвечают требованиям их приложений.