Когда следует использовать гибкие печатные кабели?

Одним из частых вопросов, возникающих при проектировании печатных плат, является: «Когда мне следует использовать гибкую плату?» Этот вопрос может поступать как от тех, кто использует решения на основе проводов и кабелей, так и от тех, кто использует жесткие материалы для печатных плат, или даже от новичков в дизайне печатных плат. В предыдущем блоге мы рассмотрели преимущества использования гибких печатных кабелей:

• Решение проблемы упаковки
• Сокращение необходимого пространства и веса
• Снижение стоимости сборки 
• Обеспечение динамической гибкости
• Управление теплом 
• Улучшение эстетики продукта  
• Биосовместимость
• Повышение надежности и снижение вероятности ошибок оператора 

В то время как существует множество причин для перехода на гибкую или жестко-гибкую конструкцию печатных плат, две основные причины - это решение проблемы упаковки или сокращение пространства и веса электронного устройства, которые часто взаимосвязаны. Пространство, Вес и Упаковка (SWaP) будут продолжать оставаться ведущими факторами в дизайне гибких кабелей печатных плат. Гибкая и жестко-гибкая конструкция может устранить громоздкие и тяжелые проводные и паяные соединения, часто экономя 60% или более веса и пространства, при этом уменьшая общий размер упаковки. Не трудно представить тонкую, изящную гибкую плату как преимущество в этом ограничении.

Материалы для гибких кабельных цепей также разработаны для изгиба, складывания и гибкости. Это позволяет дизайнеру размещать электронные компоненты и другие функциональные элементы в оптимальном положении внутри электронной системы и использовать гибкую плату или жестко-гибкую конструкцию для обеспечения соединения по 3 осям без отдельных частей. Здесь воображение дизайнера печатных плат становится критически важным. Гибкие платы могут быть изготовлены практически любой формы, изгибаться и складываться вокруг углов, и разработаны для перемещения вверх и через элемент в электронной системе, при этом сокращая вес и пространство.

Одно из моих любимых занятий - это работа с дизайнерами и инженерами, которые рассматривают возможность использования гибких или жестко-гибких плат для своих приложений. Как говорится, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, и я бы утверждал, что тот же принцип можно применить к гибким печатным кабелям. Поскольку воображение дизайнера движет так многими «идеальными» применениями гибких плат, образцы гибких плат часто вызывают творческие идеи. «О! Я думаю, что-то вроде этого могло бы решить проблему, над которой мы работаем!» - обычное заявление. Также момент, когда видишь, как у кого-то загораются глаза от идеи, и знаешь, что из обсуждения должно получиться что-то интересное. Некоторые обычные вещи, которые вызывают эти идеи, - это уникально формированные гибкие хвосты, разветвляющиеся в разные стороны (кто бы мог подумать, что так можно?), цепи, согнутые в трехмерные формы, и плотно проложенные жестко-гибкие платы с хвостами, значительно сокращающие необходимое пространство в упаковке.

Я подумал, что было бы интересно закончить этот блог разными примерами приложений, которые использовали гибкие и жестко-гибкие платы для решения проблем упаковки и сокращения пространства и веса в надежде, что они вызовут творческие мысли о способах использования гибких плат в предстоящем приложении.

Я часто начинаю презентацию о проектировании гибких плат с истории о поисково-спасательной операции правоохранительных органов, которые пытались найти маленькую девочку, забежавшую в высокое, густое кукурузное поле. Инструменты, которые они использовали в тот вечер, включали GPS трактора, засеявшего поле, дроны для полетов над полем, вертолеты с инфракрасным изображением для более широкого обзора, и все они общались через радиостанции на 800 мегагерц или мобильные телефоны.  Причина, по которой я использую этот пример, заключается в том, что ВСЕ эти используемые инструменты содержат в своей электронной системе гибкие или жестко-гибкие платы.  Легко представить, как гибкость была полезна для снижения веса, экономии пространства и упаковки в этих приложениях.

Носимые устройства - это еще один простой способ представить применение материалов для гибких печатных кабелей. Это может быть что-то, что носится на одежде, используется для отслеживания физической активности или носимое медицинское устройство.  Опять же, легко понять, как гибкий печатный кабель идеально подходит для продуктов, которые будут носиться на теле, обеспечивая меньший вес и способность поглощать движения таким образом, которым не способны провода и кабели или жестко-гибкие платы.

Переносные приложения - еще один отличный пример. Современные смартфоны содержат некоторые из самых сложных конструкций жестко-гибких кабелей, которые я видел, и тем не менее они упакованы в нечто, что мы все можем легко носить в кармане. Это было бы невозможно без легких, гибких материалов, помогающих в вопросах веса и упаковки.

Еще одна область применения, в которой гибкость критически важна, - автомобильная промышленность. Вес является врагом топливной экономичности, но сегодняшние транспортные средства содержат больше электроники, чем когда-либо, и ожидается, что этот тренд будет продолжаться. Датчики, системы навигации и соединение датчиков ABS и подушек безопасности - это лишь некоторые из применений гибких печатных кабельных цепей в автомобилях.

Чтобы ответить на тот первоначальный вопрос, «Когда мне следует использовать гибкую схему», есть очевидные ответы, такие как когда пытаешься уместить более сложную электронику в меньшую упаковку, когда критически важна возможность соединения в трех измерениях, и когда вес является проблемой. Это все общие задачи, с которыми сталкивается дизайнер печатных плат. Мое предложение вам здесь - остановитесь на несколько минут, задействуйте свое воображение и подумайте о способах, которыми гибкие материалы могли бы решить вашу следующую задачу по дизайну.

Хотите узнать больше о том, как Altium может помочь вам с вашим следующим проектом печатной платы? Обратитесь к эксперту в Altium.