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:

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. 

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. 

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.

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.