Освоение изгибов и складок в дизайне гибких печатных плат

В постоянно развивающемся мире электронного проектирования гибкие схемы продолжают набирать популярность как трансформирующее решение. Для обзора многих преимуществ гибких схем и конструкций жестко-гибкого типа, вот ссылка на предыдущий блог. Сегодня мы сосредоточимся на одном из самых очевидных преимуществ: способности этих материалов гнуться и складываться. Мы рассмотрим механические, электрические и материальные аспекты, которые формируют дизайн гибких схем и гарантируют, что мы не снижаем функциональность и надежность, вводя изгибы или складки в дизайн печатной платы.

Существует несколько ключевых элементов, которые следует учитывать, чтобы гарантировать, что схему можно будет сложить, выровнять и собрать правильно без вызывания напряжения или повреждения:

Определение зон складывания: Определите области, где гибкая схема должна быть сложена. Эти области должны быть четко определены как «зоны складывания» в пакете документации и отмечены на макете, чтобы убедиться, что они четко распознаются в процессе производства и сборки.

Расчет радиуса изгиба:  Определите минимальный радиус изгиба на основе выбора материала и структуры слоев, и убедитесь, что это соответствует стандартным отраслевым рекомендациям.  Радиус изгиба - это кривизна, которую цепь может безопасно выдержать без трещин, разделения слоев или чрезмерного напряжения, которое может привести к отказу.

К примеру, для двухсторонней схемы с общей толщиной 0,012 дюйма минимальный радиус изгиба будет 0,072 дюйма.

Хотя гибкие материалы предназначены для изгиба, сгибания и складывания, существует предел напряжений, которые материал может выдержать, и превышение этих пределов может привести к разделению слоев и разрыву проводников.  Стандартные рекомендации:

Layer Stackup Design

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

Learn More

Одностороннее исполнение:  3-6x толщина цепи

Двухстороннее исполнение: 6-10x толщина цепи

Многослойное исполнение: 10-15x толщина цепи

Динамическое применение: 20-40x толщина цепи

Клиренс и Толерантность:  Проектируйте зоны сгиба с достаточным клиренсом, чтобы обеспечить радиус изгиба без создания напряжения на дорожках, переходных отверстиях или компонентах.  Предусмотрите буферную зону, чтобы предотвратить напряжение на этих элементах во время сгибания. 

Component Management Made Easy

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

Learn More

Размещение компонентов:  Избегайте размещения компонентов слишком близко к зонам сгиба, чтобы предотвратить повреждение или напряжение во время изгиба.  Держите критически важные компоненты подальше от этих областей. 

Размещение переходных отверстий (виас):  Переходные отверстия следует размещать с осторожностью, чтобы избежать критических зон сгиба.  Размещение виас в зонах сгиба может вызвать концентрацию напряжения, что может привести к отказу.

Трассировка проводников:  По возможности старайтесь трассировать проводники перпендикулярно направлению сгиба и используйте более широкие проводники в зонах сгиба для распределения напряжения на большей площади.  Не переходите на другие слои в зоне сгиба и избегайте перекрытия проводников между разными слоями, чтобы минимизировать напряжение.

Элементы выравнивания:  Включите в ваш дизайн элементы выравнивания, такие как выемки, метки регистрации или отверстия, чтобы помочь в точном сгибании и выравнивании во время сборки.  Эти элементы служат визуальным ориентиром для сборщиков.

Симуляция сложенного состояния:  Симулируйте сложенное состояние гибкой платы, чтобы убедиться, что ни один из проводников или компонентов не будет перегружен. 

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

Прототип для тестирования сгибания:  Создайте тестовые прототипы, чтобы физически сгибать и разгибать гибкую плату.  Это поможет проверить дизайн и выявить любые непредвиденные проблемы со сгибанием, выравниванием или вмешательством компонентов.

Точки Концентрации Напряжений:  Определите потенциальные точки напряжения, такие как острые углы или края в зонах сгиба, и измените конструкцию, чтобы минимизировать эти напряжения.

Усиление Сгибаемой Области:  В зависимости от конструкции гибкой платы рассмотрите возможность добавления дополнительных слоев гибких материалов или усиления в сгибаемых областях для распределения напряжения и обеспечения механической поддержки.

Методы Крепления:  Определите, как будут соединяться между собой сгибаемые секции.  Существует несколько вариантов:  клеевое соединение, термозапайка и механические крепежи в качестве примера.

Документация:  Четко задокументируйте процесс сгибания, включая пошаговые инструкции и визуальные пособия для команды сборки.  Это должно описывать, как сгибать плату, выравнивать секции и соединять их вместе.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

Общение с Вашим Производителем:  Тесно сотрудничайте с производителем гибких плат, чтобы обсудить требования к сгибанию и процесс сборки.  Их опыт и предложения основаны на годах опыта, и они должны быть рады помочь.

В дизайне гибких печатных плат искусство управления зонами изгиба и складывания является настоящим свидетельством необходимости сочетания креативности и точности. Вышеупомянутый список включает в себя перечень «лучших практик», помогающих сбалансировать механические и электрические требования к дизайну. Было бы замечательно, если бы простое следование этим рекомендациям приводило к полностью функциональному дизайну гибкой печатной платы с первой попытки. В «реальном мире» существует множество факторов, которые могут повлиять на успешное преодоление напряжений в гибкой печатной плате при её изгибе и складывании. Когда вещи не идут по плану с первыми прототипами, обратитесь за советом к вашему производителю печатных плат. Чем больше информации вы сможете предоставить им, включая фотографии и видео полной сборки корпуса, тем лучше они смогут предложить решения. Возможно, потребуется корректировка материалов, возможно, для этого конкретного дизайна требуется процесс с использованием кнопочной пластины... их богатый опыт предоставляет множество вариантов в их инструментарии.