Гибко жесткие печатные платы: Проектирование и монтаж гибко-жестких печатных плат — PCB technology

У жестких гибких цепей есть много важных преимуществ, включая: гибкие цепи. Жесткие гибкие конструкции устраняют необходимость в межплатных соединителях или жгутах проводов для соединения жестких плат друг с другом.

Пятислойный жесткий гибкий

Меньшее количество деталей —  По сравнению с традиционной жесткой платой для жестких гибких плат требуется меньше деталей и соединений за счет отсутствия жгутов проводов и межплатных разъемов.

Варианты гибкого проектирования — 

В компании Flexible Circuit Technologies мы гордимся тем, что помогаем клиентам решать самые сложные задачи проектирования, чтобы обеспечить самые надежные и экономичные конструкции. Жесткие гибкие схемы могут быть спроектированы так, чтобы соответствовать очень сложным и невообразимым конфигурациям, используя как жесткие, так и гибкие подложки. Конструкции жестких гибких схем могут включать любое из следующего:

• Очень сложные конфигурации
• Контролируемое сопротивление
• Большое количество слоев
• Уменьшенные соединения

Приложения с высокой плотностью размещения —  За счет отказа от соединительного оборудования жесткие и гибкие кабели могут высвободить пространство и обеспечить более высокую плотность соединений. Чаще всего жесткие области жесткой гибкой схемы используются для размещения устройств SMT с высокой плотностью. Гибкие области, соединяющие жесткие области, позволяют придать схеме трехмерную форму с несколькими взаимосвязанными жесткими областями в разных плоскостях.

Уменьшение размера и веса упаковки — Благодаря ультратонкой природе гибких материалов схемы и возможности создавать очень узкие дорожки цепи возможна гораздо более высокая плотность соединений наряду со значительным снижением общего веса системы. Присущая жесткому изгибу меньшая масса делает эту систему межсоединений идеальной для применения в условиях сильных ударов и вибрации.

Области применения

Существует два основных функциональных применения жестких гибких материалов. Они бывают статическими (гибкими до установки) и динамическими (непрерывно изменяющимися в течение всего срока службы продукта). Дизайн и конструкция гибкого жесткого диска будет зависеть от того, является ли приложение статическим или динамическим.

Жесткая гибкая антенна

Статическое применение —  Применение, в котором гибкая цепь должна изгибаться только во время установки, чтобы подогнать ее под свое приложение (также известное как гибкая для установки).

Приложения с динамическим изгибом — Приложение, в котором гибкая область динамически изгибается во время нормальной работы. Это может варьироваться от нескольких сотен циклов до более 1 миллиона циклов.

Достижения в технологии жестких печатных плат расширили область применения электронных продуктов от компьютерной, коммуникационной и бытовой электроники до автомобильной, медицинской и военной электроники. Растущий спрос на более мощные и меньшие по размеру продукты вызывает потребность в нескольких слоях для обеспечения более плотных и тонких линий и интервалов между ними, а также меньших размеров отверстий.

 

Возможности

Материалы

Проводники –  Медь является наиболее широко используемым проводником для создания гибких и жестких гибких проводов. Доступна медь различной толщины, чтобы удовлетворить требования заказчика по допустимой нагрузке по току и падению напряжения. Толщина меди обычно указывается в унциях на квадратный фут. Наиболее распространенные толщины: 1/3 унции (0,0005”/12 мкм), ½ унции (0,0007”/15 мкм), 1 унция (0,0014”/35 мкм и 2 унции (0,0028”/70 мкм). Варианты проводников включают:

• Прокат отожженный (RA) медный
• Сверхотожженная медь (HA)
• Электроосажденная (ED) медь

3-слойная жесткая гибкая медь 0,5 унции с покрытием HASL

Клеи – Выбор клея зависит от потребностей заказчика и толщины проводника. Общие клеи включают:

• Модифицированная эпоксидная пленка
• Модифицированная акриловая пленка
• Препрег из эпоксидной смолы/стекла
• Чувствительный к давлению клей (PSA)

Изоляторы/диэлектрики – Гибкая подложка (основа) и покровные материалы доступны различной толщины от 0,001 дюйма/25 мкм до 0,005 дюйма/125 мкм. Общие диэлектрики включают:

• Полиимидная пленка
• FR-4 (жесткая эпоксидная смола/стекло)
• Паяльная маска
• Обложка с фотоизображением (PIC)

 

Панели для сборки компонентов Выборочная отделка золотом/никелем

Отделки – Окончательная отделка зависит от требований каждого заказчика к сборке и применения готового продукта. Общие отделки включают:

• ENIG ( E lectroless N ickel I погружение G старый)
• ENEPIG ( E lectroless N ickel E lectroless P alladium I mmersion G old)
• Припой (олово/свинец, соответствующий RoHS)
• Твердый никель/золото
• Свариваемая проволока, золото
• Олово
• Органический консервант паяемости (OSP)
• Серебро

Усовершенствованные функции

Поскольку рынок жестких схем гибких схем продолжает расширяться, было много достижений в технологии, включая:

Восемь слоя жестко – Благодаря процессу выборочного склеивания повышенная гибкость достигается за счет «разъединения» слоев, что позволяет им свободно изгибаться. В компании Flexible Circuit Technologies мы полностью способны поддерживать приложения с технологией воздушного зазора, что обеспечивает большую гибкость ваших проектов.

Сборка компонентов — Flexible Circuit Technologies предлагает возможности сквозного и поверхностного монтажа, а также тестирования цепей, конформного покрытия и электростатической защиты упаковки.

Контролируемый импеданс . С увеличением скорости переключения сигналов инженерам необходимо понимать и контролировать импеданс чувствительных сигнальных линий. При коротком времени перехода сигнала и высокой тактовой частоте современных цифровых схем трассы следует рассматривать как линии передачи, а не простые соединения. Учитывая современные требования к более высокой скорости, дорожки с контролируемым импедансом спроектированы таким образом, чтобы свести к минимуму электрические отражения и обеспечить безошибочный переход между дорожкой и оконечной нагрузкой. Контролируемый импеданс требует жесткого контроля физических размеров вытравленных медных дорожек (ширины и толщины), а также толщины диэлектрических материалов. Для передачи сигнала с контролируемым импедансом требуется, чтобы материалы гибких схем были одинаковыми как по толщине, так и по электрическим свойствам.

Четырехслойная жесткая гибкая панель с панелью

Панельная обработка — несколько цепей частично разведены с отрывными язычками, что позволяет им оставаться в панели для сборки компонентов во время процессов «сбора и размещения» и пайки волной припоя. После того, как панель жестких гибких печатных плат собрана, просто вырежьте их, обрезав или надрезав отрывные выступы, и они готовы к сборке в конечный продукт.

Клеи, чувствительные к давлению (PSA) – В дополнение к широкому использованию для приклеивания механических элементов жесткости к гибким и жестким гибким материалам, PSA с разделительной прокладкой также используется в приложениях, где часть контура необходимо закрепить в определенном месте в конечном продукте. Во время сборки защитная пленка снимается, а выступающий клей позволяет сборщику вдавить схему на место и удерживать ее там.

Экранирование – Экранирование обычно используется, когда приложение требует контролируемого импеданса и/или ограничения электромагнитных и/или электростатических помех. Общие варианты экранирования:

• Медь (сплошная или штрихованная)
• Защитная пленка (например, Tatsuta)
• Серебряные или угольные чернила

Трехслойная жесткая гибкая цепь с ZIF-концом на гибкой части

Схемы «Стек вверх»

Четырехслойная комбинированная жесткая гибкая схема имеет четыре проводящих медных слоя. Как правило, четырехслойный материал имеет два гибких слоя и два жестких слоя.

Шестислойный жесткий гибкий: два гибких слоя и четыре жестких слоя.

Шестислойный жесткий гибкий: четыре гибких слоя и два жестких слоя.

Восьмислойный жесткий гибкий: четыре гибких слоя с воздушным зазором и четыре жестких слоя.

Восьмислойный жесткий гибкий: шесть гибких слоев с воздушными зазорами и два жестких слоя.

Гибкие печатные платы Rigid-Flex — простой способ создания прототипа печатной платы

Что такое печатная плата Rigid-Flex:

Гибкие печатные платы Rigid-Flex представляют собой платы, в которых используется сочетание технологий гибких и жестких плат. Большинство жестких гибких плат состоят из нескольких слоев гибких схемных подложек, прикрепленных к одной или нескольким жестким платам снаружи и/или внутри, в зависимости от конструкции приложения. Гибкие подложки рассчитаны на то, чтобы находиться в состоянии постоянного изгиба, и обычно при изготовлении или установке они формируют изогнутую кривую.

Конструкции Rigid-Flex являются более сложными, чем проектирование типичной жесткой среды платы, поскольку эти платы разработаны в трехмерном пространстве, что также обеспечивает большую пространственную эффективность. Имея возможность проектирования в трех измерениях, дизайнеры жестких гибких плат могут скручивать, складывать и скручивать гибкие подложки для получения желаемой формы для окончательного пакета приложений.

Гибко-жесткие печатные платы Области применения:

Гибко-жесткие печатные платы можно использовать в самых разных областях: от интеллектуальных устройств до сотовых телефонов и цифровых камер. Изготовление гибко-жестких плат все чаще используется в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы, из-за их возможностей снижения веса и пространства. Те же преимущества использования гибко-жестких печатных плат могут быть применены к интеллектуальным системам управления.

В потребительских товарах гибко-жесткие не только увеличивают пространство и вес, но и значительно повышают надежность, устраняя многие потребности в паяных соединениях и тонких, хрупких проводах, которые подвержены проблемам с соединением. Это всего лишь несколько примеров, но печатные платы Rigid-Flex можно использовать практически во всех передовых электрических приложениях, включая испытательное оборудование, инструменты и автомобили.

Гибко-жесткие печатные платы Технология и производственный процесс:

Независимо от того, производите ли вы прототип жестких гибких плат или серийное производство, требующее крупномасштабного изготовления и сборки гибких печатных плат, технология хорошо зарекомендовала себя и надежна. Гибкая часть печатной платы особенно хороша для преодоления проблем с пространством и весом благодаря пространственным степеням свободы.

Внимательное рассмотрение решений Rigid-Flex и надлежащая оценка доступных вариантов на ранних этапах проектирования гибко-жестких печатных плат дадут значительные преимущества. Изготовитель печатных плат Rigid-Flex должен быть вовлечен в процесс проектирования на ранней стадии, чтобы обеспечить согласованность проектной и производственной частей и учесть вариации конечного продукта.

Этап производства Rigid-Flex также более сложен и требует больше времени, чем изготовление жестких плат. Все гибкие компоненты сборки Rigid-Flex имеют совершенно другие процессы обработки, травления и пайки, чем жесткие платы FR4.

Преимущества печатных плат Rigid-Flex

• Потребность в пространстве может быть сведена к минимуму за счет применения 3D

• Отсутствие необходимости в разъемах и кабелях между отдельными жесткими частями позволяет уменьшить размер платы и общий вес системы.

• Благодаря максимальному использованию пространства количество деталей часто уменьшается.

• Меньшее количество пайки обеспечивает более высокую надежность соединения.

• Обращение во время сборки проще по сравнению с гибкими плитами.

• Упрощенные процессы сборки печатных плат.

• Встроенные контакты ZIF обеспечивают простые модульные интерфейсы для системной среды.

• Условия испытаний упрощены. Полная проверка перед установкой становится возможной.

• Затраты на логистику и сборку значительно снижаются при использовании плит Rigid-Flex.

• Можно повысить сложность механических конструкций, что также увеличивает степень свободы для оптимизированных корпусных решений.