Когда использовать жестко-гибкую печатную плату вместо многослойных печатных плат

Существует два популярных способа интеграции нескольких жестких плат в единую систему. Один из них - использование нескольких плат и их соединение с помощью проводов и кабелей, а другой - использование жестко-гибких сборок, где гибкие секции выступают в роли встроенных кабелей между жесткими платами.

Поскольку жесткие печатные платы являются наиболее распространенным типом ПП, а возможности изготовления и материалы доступны без проблем, простые жесткие платы могут быть очень дешевыми, особенно при производстве большими партиями. В некоторых продуктах механические ограничения начинают требовать использования нескольких плат, которые затем нужно соединять между собой с помощью разъемов и кабелей, но под странными углами, которые невозможно достичь с помощью соединителей плата-к-плате. Также может потребоваться специальный кабельный жгут для электрических соединений.

Жестко-гибкие платы очень удобны, поскольку они объединяют все эти различные части в единую сборку. В теории, вы можете объединить продукт, содержащий дюжину или более различных номеров деталей, в единый номер детали для вашей сборки печатной платы. С этой точки зрения, кажется, что жестко-гибкая сборка - ваш лучший вариант, но что насчет затрат, связанных с производством этих сборок в больших масштабах?

Если вы никогда не интересовались производственными затратами на эти типы систем, мы попробуем привести некоторые цифры по этим пунктам, чтобы вы могли принять наилучшее решение для вашего продукта.

Сравнение основных факторов стоимости простых ПП

Ответить на вышеуказанный вопрос может быть довольно сложно, поскольку получение точного сравнения стоимости зависит от множества факторов. Вещи, такие как материалы плат, количество слоев, размеры элементов, количество компонентов и количество плат, все это играет роль в определении общей стоимости для многослойной системы. Кроме того, не все жесткие платы одинаковы; разные платы в разных режимах изготовления будут иметь немного разные основные факторы, определяющие большую часть затрат. Эти факторы делают довольно сложным обобщение сравнения стоимости.

Тем не менее, мы все же можем выделить основные факторы стоимости для жестко-гибкой сборки по сравнению с несколькими жесткими платами. Я подвел итог некоторым из самых значительных факторов стоимости в следующей таблице.

Вышеупомянутый список содержит лишь некоторые из основных факторов, влияющих на общую стоимость сборки, которую вы хотите построить. Многие факторы стоимости этих плат проистекают из сложности построения слоев, особенно когда вы начинаете рассматривать HDI на жестких или жестко-гибких сборках печатных плат.

Отсюда мы можем немного обобщить относительно некоторых из этих факторов стоимости в многослойных системах по сравнению с жестко-гибкими сборками:

• Готовые кабели для многослойных систем будут стоить дешевле, чем кабельная разводка
• Индивидуальная кабельная разводка будет стоить дешевле, чем гибкие ленточные кабели
• Гибкий ленточный кабель будет стоить дешевле, чем интегрированный гибкий слой в стеке жестко-гибкой печатной платы
• Сложный многослойный стек гибкой печатной платы увеличивает стоимость всех жестких секций в жестко-гибкой сборке
• Жесткие многослойные сборки предлагают больше возможностей для снижения стоимости, чем гибкие сборки
• HDI на жестко-гибких платах с полиамидным ядром всегда будет стоить дороже, чем HDI на жестком ядре

Пример сравнения стоимости

Предположим, у нас есть система, включающая в себя несколько печатных плат, которые все необходимо соединить проводами и кабелями. Допустим, одна из плат - это плата с большим количеством слоев, в то время как другие - более простые интерфейсные платы. Для индивидуального изготовления каждой печатной платы мы можем выписать NRE и стоимость инструментов следующим образом.

• Стоимость изготовления и сборки жестких печатных плат
  • Плата 1: 1800
  • Плата 2: 970
  • Плата 3: 710
  • Плата за 465
  • Коннекторы и кабели 33
• Стоимость изготовления и сборки жестко-гибких печатных плат
  • Изготовление гибкого слоя: 1690
  • Уменьшите стоимость всех плат на 5-25%

Есть небольшая разница в стоимости плат жесткого типа из-за уменьшения количества процессных шагов, но это включается в стоимость гибкого сегмента. В итоге это увеличивает общую стоимость системы. Мы также не включили важные моменты, такие как электрические испытания, инспекция в соответствии со стандартом класса продукции IPC или любые другие невозвратные затраты. Поскольку гибкий элемент является лишь еще одним настраиваемым компонентом во всей сборке, это также увеличит эти затраты. Более того, сборка непосредственно на гибком участке может повлечь за собой дополнительное увеличение стоимости по сравнению с размещением всего на жестких секциях.

Вы также можете использовать настраиваемые кабели

Еще один непредсказуемый момент здесь - выбор кабелей и коннекторов. Иногда имеет смысл создать настраиваемую кабельную систему, а не использовать стандартные коннекторы и кабели. Вы также можете разработать настраиваемую кабельную систему, которая будет подключаться к стандартным разъемам на каждой секции платы. Если вы выберете этот путь, вам придется рассчитать стоимость сборки кабельной системы для вашей жесткой многослойной системы.

При производстве большими партиями стоимость сборки настраиваемой кабельной системы не будет значительно выше стоимости стандартных кабелей, поскольку стоимость разработки распределяется по объему производства. Стандартные или настраиваемые кабели также будут стоить дешевле, чем гибкий слой, соединяющий секции вашей платы. Если дополнительная надежность гибкого участка стоит дополнительных затрат, то это и должен быть выбранный подход к проектированию. Инструменты для кабельных систем в вашем программном обеспечении для проектирования электронных схем позволят вам быстро создавать эти настраиваемые кабельные и проводные конструкции для использования в вашей многослойной системе.

Вместо использования внешнего инструмента CAD для проектирования кабельных систем используйте полный набор функций для проектирования кабельных систем и многослойных печатных плат в Altium Designer®. Если вы решите, что жестко-гибкая конструкция - это лучший путь вперед, функции проектирования жестко-гибких плат в Altium Designer установили стандарт удобства использования и качества. Когда вы закончите проектирование и захотите отправить файлы вашему производителю, платформа Altium 365™ упростит сотрудничество и обмен проектами.

Мы только начали знакомиться с возможностями Altium Designer на Altium 365. Начните ваш бесплатный пробный период Altium Designer + Altium 365 сегодня.