10 Sai Lầm Phổ Biến Cần Tránh Trong Thiết Kế Mạch Linh Hoạt

Thiết kế mạch linh hoạt đặt ra những thách thức độc đáo mà ngay cả những nhà thiết kế PCB dày dạn kinh nghiệm cũng có thể thấy khó để vượt qua. Mặc dù mạch linh hoạt mang lại nhiều ưu điểm đáng kể như giảm trọng lượng, tiết kiệm không gian và khả năng uốn lượn theo các hình dạng phức tạp, chúng cũng đòi hỏi sự chú ý tỉ mỉ đến từng chi tiết. Bài viết này sẽ khám phá một số lỗi phổ biến nhất trong thiết kế mạch linh hoạt và cung cấp các chiến lược để tránh chúng.

1. Bỏ qua Yêu cầu về Bán kính Uốn

Bán kính uốn là một thông số quan trọng trong thiết kế mạch linh hoạt. Nó đề cập đến bán kính tối thiểu mà một mạch linh hoạt có thể được uốn cong mà không gây hại. Không tôn trọng giới hạn này có thể dẫn đến mệt mỏi vật liệu, nứt và cuối cùng, hỏng mạch.

Lỗi: Các nhà thiết kế có thể bỏ qua bán kính uốn đúng do hạn chế về không gian hoặc thiếu hiểu biết về tầm quan trọng của nó. Sự lơ là này có thể dẫn đến một thiết kế dễ hỏng sau một số lần uốn cong hạn chế.

Cách Tránh: Để tránh vấn đề, điều cần thiết là phải tính toán và tuân thủ bán kính uốn phù hợp dựa trên độ dày của vật liệu, loại và số lớp. Một nguyên tắc thông thường là duy trì bán kính uốn ít nhất là 10 lần độ dày của mạch linh hoạt. Tuân thủ tiêu chuẩn này giúp ngăn chặn áp lực không cần thiết lên các đường dẫn đồng và vật liệu điện môi, tăng cường tuổi thọ của mạch.

• Tìm hiểu thêm về uốn cố định so với uốn động trong mạch PCB linh hoạt

2. Lựa Chọn Vật Liệu Không Phù Hợp

Lựa chọn vật liệu trong thiết kế mạch linh hoạt có ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất, tính linh hoạt và độ bền của mạch. Lựa chọn vật liệu sai có thể làm giảm hiệu quả của mạch và dẫn đến hỏng sớm.

Lỗi Thường Gặp: Một lỗi thường gặp là lựa chọn vật liệu dựa trên chi phí mà không xem xét sự phù hợp với ứng dụng cụ thể. Ví dụ, chọn một vật liệu quá cứng có thể giảm chi phí ban đầu nhưng có thể dẫn đến hỏng mạch trong các ứng dụng yêu cầu uốn cong thường xuyên.

Layer Stackup Design

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

Learn More

Cách Tránh: Việc lựa chọn vật liệu nên được dẫn dắt bởi yêu cầu của ứng dụng. Polyimide, chẳng hạn, là một lựa chọn phổ biến do khả năng ổn định nhiệt cao và linh hoạt, nhưng các vật liệu khác có thể phù hợp hơn tùy thuộc vào điều kiện môi trường và trường hợp sử dụng cụ thể. Ngoài ra, cần chú ý đến các lớp keo dính, vì chúng đóng vai trò quan trọng trong độ linh hoạt và độ bền tổng thể của mạch.

3. Góc Cạnh Sắc trong Định Tuyến Dấu Vết

Định tuyến dấu vết trong mạch linh hoạt đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo độ tin cậy cơ khí, đặc biệt trong các ứng dụng mà mạch sẽ trải qua sự chuyển động hoặc uốn dẻo thường xuyên.

Lỗi Thường Gặp: Thông thường, việc định tuyến dấu vết trong PCB cứng được thực hiện với các góc cạnh sắc. Điều này tạo ra các điểm tập trung căng thẳng khi được uốn dẻo, có thể dẫn đến hư hại vật lý cho các dấu vết.

Cách Tránh: Đối với mạch linh hoạt, nên định tuyến dấu vết với các đường cong mượt mà, dần dần thay vì các góc cạnh sắc. Các khúc cua góc cạnh tập trung căng thẳng, làm tăng nguy cơ nứt dấu vết hoặc tách lớp. Ngoài ra, việc sử dụng các dấu vết rộng hơn, khi có thể, cung cấp độ bền cơ khí cao hơn chống lại sự uốn dẻo.

4. Thiết Kế Không Đủ Tính Khả Thi Sản Xuất (DFM)

Thiết kế cho khả năng sản xuất (DFM) đảm bảo rằng một thiết kế mạch có thể được sản xuất một cách đáng tin cậy và hiệu quả về chi phí. Trong bối cảnh của mạch linh hoạt, DFM đặc biệt quan trọng do những phức tạp liên quan đến việc xử lý các vật liệu linh hoạt.

Component Management Made Easy

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

Learn More

Lỗi: Các nhà thiết kế có thể bỏ qua các xem xét về khả năng sản xuất cho đến các giai đoạn sau của quá trình thiết kế, dẫn đến chi phí sản xuất tăng, thời gian dẫn dài hơn, hoặc cần phải chỉnh sửa thiết kế.

Cách Tránh: Liên hệ với nhà sản xuất ngay từ đầu quá trình thiết kế. Kiến thức chuyên môn của họ có thể giúp tránh những lựa chọn thiết kế có thể gặp vấn đề trong quá trình sản xuất. Ví dụ, đảm bảo rằng các pad được hỗ trợ đầy đủ để tránh bị nâng lên trong quá trình lắp ráp và tránh đặt vias ở những khu vực thường xuyên bị uốn cong. Ngoài ra, xem xét tác động về chi phí của các lựa chọn thiết kế, như số lượng lớp, lựa chọn vật liệu, và độ phức tạp của mạch.

5. Bỏ qua việc xem xét các yếu tố môi trường

Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, và áp lực cơ học phải được xem xét trong thiết kế mạch linh hoạt. Những yếu tố này có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và tuổi thọ của mạch.

Lỗi: Các nhà thiết kế có thể không tính đến môi trường mà mạch sẽ hoạt động, dẫn đến hỏng sớm hoặc giảm hiệu suất.

Cách tránh: Thiết kế nên được điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện môi trường cụ thể mà mạch sẽ phải đối mặt. Chẳng hạn, nếu mạch sẽ được tiếp xúc với nhiệt độ cao, nên chọn vật liệu có độ ổn định nhiệt tốt. Tương tự, trong môi trường ẩm ướt hoặc ăn mòn, có thể cần đến lớp phủ bảo vệ hoặc bọc kín để ngăn chặn sự xâm nhập của hơi ẩm. Ngoài ra, thiết kế cũng nên tính đến áp lực cơ học nếu mạch sẽ phải chịu uốn cong thường xuyên.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Explore Solutions

6. Kiểm tra và Đảm bảo Chất lượng không đầy đủ

Kiểm tra và đảm bảo chất lượng (QA) là những thành phần quan trọng của quá trình thiết kế, đặc biệt là đối với mạch linh hoạt. Việc kiểm tra không đủ có thể cho phép lỗi thiết kế không được phát hiện cho đến khi chúng gây ra sự cố trong quá trình vận hành.

Lỗi sai: Một số nhà thiết kế có thể đánh giá thấp tầm quan trọng của việc kiểm tra hoặc quá phụ thuộc vào mô phỏng mà không xác minh hiệu suất dưới điều kiện thực tế.

Cách tránh: Việc thực hiện các quy trình kiểm tra toàn diện là cần thiết. Kiểm tra uốn cong, chu kỳ nhiệt và kiểm tra căng thẳng môi trường nên là các thủ tục tiêu chuẩn để đảm bảo rằng thiết kế hoạt động đáng tin cậy dưới điều kiện mong đợi. Kiểm tra tuổi thọ tăng tốc cũng có thể hữu ích để mô phỏng việc sử dụng lâu dài và xác định các điểm có thể gây hỏng trước khi chúng xảy ra ngoài thực địa. Một quy trình QA kỹ lưỡng bao gồm những bài kiểm tra này có thể ngăn chặn việc thu hồi sản phẩm tốn kém hoặc thiết kế lại.

7. Không Tối ưu hóa Cấu trúc Lớp

Xếp lớp là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong thiết kế mạch linh hoạt, vì nó ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của tín hiệu, độ ổn định cơ học, và khả năng sản xuất.

Lỗi: Xếp lớp quyết định các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu trong mạch in linh hoạt (flex PCB), bao gồm nhiễu chéo và tổn thất, cũng như nhiễu điện từ (EMI). Trong mạch linh hoạt, sự chuyển động vật lý của mạch thêm một tầng phức tạp vào thiết kế xếp lớp.

Cách Tránh: Mặt đất thường được áp dụng trong mạch in linh hoạt bằng cách sử dụng một mặt đất lưới, cung cấp một lối đi cho trở kháng kiểm soát mà không loại bỏ tính linh hoạt của PCB. Trong mạch tốc độ cao yêu cầu băng thông cao, mạch in linh hoạt nên được kiểm tra hoặc mô phỏng để đảm bảo thiết kế sẽ hoạt động đúng cách.

8. Bỏ qua Kiểm Tra Quy Tắc Thiết Kế (DRCs)

Kiểm tra quy tắc thiết kế (DRCs) là một bước quan trọng trong quá trình thiết kế PCB, và điều này đặc biệt đúng với mạch linh hoạt. DRCs giúp đảm bảo rằng thiết kế tuân thủ cả khả năng sản xuất và giới hạn vật liệu.

Lỗi: Một số nhà thiết kế có thể bỏ qua DRCs hoặc không tùy chỉnh chúng cho mạch linh hoạt, dẫn đến lỗi chỉ được phát hiện trong quá trình sản xuất hoặc sau này trên thực địa.

Cách Tránh: Luôn chạy DRC được tùy chỉnh cho mạch linh hoạt. Việc điều chỉnh cài đặt DRC dựa trên đặc điểm cụ thể của thiết kế mạch linh hoạt là rất quan trọng. Thiết lập các quy tắc cho độ rộng dấu vết tối thiểu, khoảng cách, bán kính uốn, và vị trí via để tránh những lỗi thường gặp. Việc xem xét kỹ lưỡng kết quả DRC đảm bảo rằng các vấn đề tiềm ẩn được xác định và giải quyết trước khi chúng trở thành những vấn đề tốn kém.

Kết luận

Thiết kế mạch linh hoạt đòi hỏi sự chú ý cẩn thận đến chi tiết để tránh những sai lầm phổ biến có thể dẫn đến thất bại tốn kém. Bằng cách tập trung vào các khu vực chính như bán kính uốn, lựa chọn vật liệu, định tuyến dấu vết, khả năng sản xuất, xem xét môi trường, kiểm tra, chồng lớp, và kiểm tra quy tắc thiết kế, các nhà thiết kế có thể tạo ra các mạch bền vững, đáng tin cậy đáp ứng yêu cầu của ứng dụng của họ.