KomplexníPrůvodce tuhými Flex PCB

Miniaturizace elektronických zařízení rychle postupuje. Integrita signálu, náklady na systém a spolehlivost se stávají pro inženýry hlavními výzvami. Aby bylo možné splnit stále rostoucí požadavky na miniaturizaci elektronických zařízení, stává se populárním řešení s pevnými a flexibilními deskami plošných spojů. 

Jak název napovídá, flexibilní desky plošných spojů (PCB) zavádějí do elektronických desek flexibilitu a ohebnost. Pojmy „tuhý“ a „flexibilní“ znamenají, že deska plošných spojů má tuhé a ohebné oblasti, díky čemuž je vhodná pro širokou škálu aplikací, zejména v leteckém a vojenském průmyslu. Použití flexibilních desek plošných spojů eliminuje tradiční zapojení vodičů. Flexibilita a ohebnost desek plošných spojů je primárně zajištěna použitím polyimidového materiálu namísto FR4, který se používá pouze v tuhých deskách plošných spojů. Flexibilita těchto desek plošných spojů jim umožňuje začlenit se do složitých tvarů a prostorů, což je činí ideálními pro vojenské aplikace, letecký průmysl, nositelnou elektroniku, fotoaparáty a chytré telefony. 

Tento článek vám pomůže pochopit a seznámit se s procesem výroby rigidních a flexibilních desek plošných spojů, jejich konstrukcí a cenovými aspekty. Ať už jste odborník nebo začátečník, tato příručka vás připraví na zahájení výroby vaší rigidní a flexibilní desky plošných spojů.

Co je to pevná a flexibilní deska plošných spojů (PCB)?

Pevné a flexibilní desky plošných spojů (PCB) jsou typem desek plošných spojů, které kombinují výhody pevných i flexibilních desek plošných spojů a nabízejí vysokou úroveň ohybatelnosti a pevnosti v tahu. Díky tomu jsou oblíbenou volbou v aplikacích, jako jsou lékařské přístroje, vojenské aplikace, letectví, fotoaparáty a chytré telefony. Jejich flexibilita dává uživateli svobodu přesně a správně je umístit do složité geometrie pouzder. 

Pro dosažení flexibility se většinou používá polyimidový materiál. pVlastnosti olyimidového materiálu nabízejí vyšší stupeň flexibility ve srovnání se standardním materiálem FR4, který se používá v tradičních pevných deskách plošných spojů. Dielektrická konstanta, nebo jednoduše Dk hodnota polyimidového materiálu se pohybuje mezi 3.0 a 3.5, což je lepší ve srovnání s materiálem FR4, který má hodnotu 3.5 si 4.0. Běžně používané polyimidové materiály pro tuhé a ohebné desky plošných spojů jsou Nelco a Rogers. Pro pouze ohebné desky plošných spojů se obecně preferuje Kapton.  

Tuhé a flexibilní desky plošných spojů se obecně dělí na jednostranné tuhé a flexibilní desky plošných spojů, oboustranné tuhé a flexibilní desky plošných spojů s více vrstvami.

1. Jednostranná pevná a flexibilní deska plošných spojů: Jednostranná pevná a flexibilní deska plošných spojů je základním typem. Tyto desky plošných spojů se skládají z jediné vodivé vrstvy na flexibilním substrátu. V substrátu jsou vyvrtány otvory, které umožňují průchod součástek během pájení. Krycí vrstva z polyimidu se běžně používá k ochraně desky plošných spojů před nepříznivým prostředím.

2. Oboustranná pevná a flexibilní deska plošných spojů: Tyto tuhé a ohebné desky plošných spojů se skládají ze dvou vodivých vrstev. Pro vytvoření elektrického spojení mezi vrstvami jsou vyvrtány pokovené průchozí otvory.

3. Vícevrstvá pevná a flexibilní deska plošných spojů: Na rozdíl od oboustranné pevné a flexibilní desky plošných spojů se vícevrstvá pevná a flexibilní deska plošných spojů skládá z více než dvou vodivých vrstev. Pro vytvoření elektrických spojení mezi vícevrstvými vrstvami jsou vyvrtány pokovené průchozí otvory (PTH). Tyto desky plošných spojů mají ve srovnání s jinými pevně a flexibilními deskami plošných spojů složitou konstrukci, ale jsou považovány za efektivní řešení v situacích, kdy jsou požadovány problémy s přeslechy, vysoká hustota součástek a požadavky na impedanci.  

O PCBasicu

Čas jsou ve vašich projektech peníze – a PCBasic chápe PCBasic je Firma pro montáž desek plošných spojů který pokaždé přináší rychlé a bezchybné výsledky. Náš komplexní Montážní služby PCB zahrnují odbornou technickou podporu v každém kroku, což zajišťuje špičkovou kvalitu každé desky. Jako přední Výrobce sestav plošných spojů, Nabízíme komplexní řešení, které zefektivní váš dodavatelský řetězec. Spolupracujte s naší pokročilou Továrna na prototypy plošných spojů pro rychlé vyřízení a vynikající výsledky, na které se můžete spolehnout.

Výhody tuhých a flexibilních desek plošných spojů

Pevné a flexibilní desky plošných spojů (PCB) mají oproti tradičním pevným deskám plošných spojů mnoho jedinečných výhod. Tyto desky plošných spojů jsou navrženy tak, aby se vešly do složitých geometrií a dosáhly vysokého stupně spolehlivosti.

1. Pevné a flexibilní desky se často používají ve vojenských aplikacích, kdey musí odolávat drsným podmínkám prostředí. Polyimidový materiál používaný v tuhých a flexibilních deskách pokrývá vodiče a chrání desku plošných spojů před drsnými podmínkami prostředí.

2. Prostor se stává klíčovým faktorem v aplikacích, jako je letecký a obranný průmysl, kde je vyžadována kompaktnost a nízká hmotnost. Pevné a flexibilní desky plošných spojů (PCB)" Schopnost přizpůsobit se jakémukoli tvaru jim umožňuje šetřit místo a jsou lehké.

3. V obranných aplikacích jsou desky plošných spojů náchylnější k silným vibračním rázům, například v letadlech. Schopnost tuhých a flexibilních desek plošných spojů ohýbat se a prohýbat jim umožňuje absorbovat vysoké vibrační rázy.

4. Ve srovnání s tradičními pevnými deskami plošných spojů (THD) lze pevné a flexibilní desky plošných spojů (THD) znovu instalovat bez poškození. Statické pevné a flexibilní desky plošných spojů se obvykle mohou ohýbat několik cyklů nebo dokonce až stokrát.

5. Pevné a flexibilní desky plošných spojů dávají návrhářům kreativní svobodu při vytváření 3D tvarů a mnoha dalších tvarů. Různé a složité tvary jsou často vyžadovány v aplikacích, jako jsou fitness vybavení a nositelná zařízení pro monitorování zdraví. 

6. Schopnost tuhých a flexibilních desek plošných spojů ohýbat se a ohýbat bez zlomení jim umožňuje absorbovat mechanické a vibrační otřesy. Díky tomu jsou spolehlivější a odolnější ve srovnání s tradičními tuhými deskami plošných spojů.

Rigid-flex PCB aplikace

Moderní elektronika vyžaduje kompaktní a inteligentní zařízení, která do hry přinášejí tuhé a flexibilní desky plošných spojů (DPS). Tuhé a flexibilní desky plošných spojů byly původně používány vojenským průmyslem k výrobě spolehlivých a lehkých produktů. V dnešní době se tuhé a flexibilní desky plošných spojů široce používají téměř v každém průmyslu.

1. Lékařské přístroje: Pevné a flexibilní desky plošných spojů (PCB) se používají v lékařských zařízeních, která vyžadují kompaktnost a inteligentní provedení, jako jsou flexibilní senzory a nositelná monitorovací zařízení. Srdeční zařízení se stávají sofistikovanějšími a inteligentnějšími, jako například kardiostimulátory. Tato zařízení obsahují flexibilní obvod pro dosažení kompaktnosti, jsou lehká a spolehlivá.    

2. Spotřební elektronika: Pevné a flexibilní desky plošných spojů (PCB) se stále častěji používají ve spotřební elektronice díky své schopnosti umístit se do složitých prostorů, jako jsou počítače, notebooky, chytré telefony a fotoaparáty.

3. Letecký průmysl: Letecký průmysl vyžaduje robustní, kompaktní a lehká zařízení, která vydrží náročné podmínky prostředí. Pevné a flexibilní desky plošných spojů tyto požadavky splňují a jsou široce používány v široké škále leteckých a kosmických aplikací, jako jsou letadla, drony, avionika a vesmírné přístroje. Rover NASA Mars také používá...SES tuhé a ohebné desky plošných spojů, které jsou od Země vzdáleny asi 140 milionů kilometrů.

4. Vojenské aplikace: Pevné a flexibilní desky plošných spojů se používají ve vojenských aplikacích, kde jsou kritickými parametry prostor, hmotnost, spolehlivost systému a výkon, jako jsou například rakety, stíhačky, vojenské rádia a sledovací zařízení.

5. Automobilový průmysl: Pokroky v automobilovém průmyslu se rychle rozvíjejí, například vynález automaticky řízených aut. Tato pokročilá vozidla používají pro své ovládací panely a vnitřní elektroinstalaci pevné a ohebné desky plošných spojů.   

6. Robotika: Vzestup umělé inteligence a vývoj autonomních a samostatně se rozhodujících robotů vyžaduje spolehlivější desky plošných spojů. Pevné a flexibilní desky plošných spojů dosahují standardů pro umístění do složitých prostorů a stále častěji se používají v oblasti robotiky.

Úvahy o návrhu pro pevné a flexibilní desky plošných spojů

Při navrhování tuhých a ohebných desek plošných spojů je důležité pečlivě zvážit některé konstrukční parametry, jako je poloměr ohybu, tloušťka materiálu a mechanické namáhání atd.

1. Vypočítejte poloměr ohybu: Je důležité vypočítat poloměr ohybu vaší tuhé a flexibilní desky plošných spojů, aby byla zajištěna flexibilita bez poškození. Poloměr ohybu je v podstatě míra, do jaké lze snadno ohnout ohebnou oblast desky plošných spojů. Správný výpočet poloměru ohybu vaší tuhé a flexibilní desky plošných spojů zajistí, že deska plošných spojů vydrží požadovaný počet ohybů.

2. Počet flexibilních období: Před zahájením návrhu desky plošných spojů určete, kolikrát bude deska plošných spojů ohýbána. To vám dá představu o tom, zda navrhujete statickou, tuhou a ohebnou desku plošných spojů, nebo dynamickou tuhou a ohebnou desku plošných spojů.

3. Doporučuje se zvolit polyimidový materiál pro ohebnou část desky plošných spojů a FR4 pro pevnou část.

4. Doporučuje se, aby pokovené průchozí otvory (PTH) byly vždy alespoň 0.5 mm od oblasti ohybu.

5. Vždy se vyvarujte ohýbání o 90°. Kolmé ohýbání může způsobit zlomení desky.

6. Nepoužívejte pokovené průchozí otvory na ohebné části ani v blízkosti oblasti ohybu. flexibilní části.

7. Pevné a flexibilní desky plošných spojů jsou náchylnější k zahřívání, které může desku plošných spojů poškodit. Proto je důležité správné tepelné řízení, aby se zabránilo přehřátí desky plošných spojů.

8. Uspořádání desek plošných spojů hraje důležitou roli při určování přesnosti desky plošných spojů. Vícevrstvé tuhé a flexibilní desky plošných spojů mají více než dvě vodivé vrstvy. Správné uspořádání vodivých vrstev zajišťuje integritu signálu a zlepšuje celkový výkon.

9. Správné uspořádání vodičů a adheze mezi vrstvami jsou nezbytné pro udržení integrity a výkonu obvodu a zároveň pro zachování maximální flexibility.

10. Při navrhování tuhých a flexibilních desek plošných spojů (PCB) vždy dodržujte normu IPC 6013 pro tuhé a flexibilní desky plošných spojů.

Výrobní proces pevných a flexibilních desek plošných spojů

Na rozdíl od výroby pevných desek plošných spojů (PCB) jsou pevné a flexibilní desky plošných spojů (PCB) složité a vyžadují pečlivou pozornost, aby se předešlo chybám a dosáhlo se přesné flexibility. Klíčové kroky pro výrobu pevných a flexibilních desek plošných spojů jsou:

1. Schematický návrh: V prvním kroku konstruktér desek plošných spojů navrhne schéma zapojení tuhé a ohebné desky plošných spojů. Konstruktér specifikuje všechny tuhé a ohebné součásti ve schématu podle normy IPC 6013.

2. Výběr materiálu: V tomto kroku se vybírají materiály pro tuhou i ohebnou část. Pro ohebnou část se obvykle používá polyimid nebo kapton a pro tuhou část materiál FR4.

3. Proces laminace: Pevné i flexibilní části desky plošných spojů jsou laminovány za extrémních teplot, takže deska plošných spojů dosahuje silného mechanického spojení.

4. Vrtání a pokovování: Pro vytvoření elektrických spojení mezi vodivými vrstvami tuhé a flexibilní desky se vyvrtají pokovené průchozí otvory.

5. Umístění komponent: Součástky se umístí na kontaktní plošky. Nanese se pájecí pasta a provede se pájení reflow pro upevnění součástek k desce.

6. Závěrečné testování a inspekce: Nakonec se pomocí různých inspekčních strojů provádí testování za účelem identifikace případných chyb nebo závad.

Úvahy o nákladech na pevné a flexibilní desky plošných spojů

Pevné a flexibilní desky plošných spojů jsou drahé a o tom není pochyb. Počáteční cena pevných a flexibilních desek plošných spojů je vyšší kvůli použití specializovaných materiálů, unikátnímu výrobnímu procesu a dalším konstrukčním aspektům.

1. Účinnost tuho-flexibilní montáže: Počáteční cena těchto desek plošných spojů může být vyšší, ale snižuje počet konektorů a kabelů, což usnadňuje proces montáže. To zvyšuje celkovou efektivitu montážního procesu, což snižuje náklady na práci a chyby.

2. Úspora nákladů: Počáteční náklady na pevné a flexibilní plošné spoje jsou vyšší, ale dlouhodobé náklady se díky spolehlivosti snižují.

3. Velkoobjemová výroba a náklady: Jedním ze způsobů, jak snížit počáteční náklady na tuho-flexibilní desky, je zvýšit objem výroby. S rostoucí produkcí se snižují jednotkové výrobní náklady.

4. Vývoj prototypu a náklady: Vývoj je iterativní proces. Ve fázi prototypu mohou změny a úpravy designu zasáhnout celkový rozpočet produktu. Je důležité tyto faktory zvážit již ve fázi plánování, aby byl zajištěn nákladově efektivní vývoj produktu. 

Jak se liší tuhé a flexibilní desky plošných spojů (PPS) od tradičních tuhých desek plošných spojů?

Pevná a flexibilní deska plošných spojů (DPS) je deska, která se dokáže ohýbat a ohýbat. Díky své flexibilitě je ideální pro aplikace, kde je kritická velikost, prostor a tvar. Jak název napovídá, pevná a flexibilní deska plošných spojů má pevné i flexibilní části. Pevná část je vyrobena z materiálu FR4 a flexibilní část z polyimidu nebo kaptonu pro zvýšení flexibility. Dielektrická konstanta polyimidu je mnohem lepší než u FR4, což z ní činí ideální volbu pro flexibilní část DPS. V závislosti na stupni a využití flexibility se pevná a flexibilní desky plošných spojů klasifikují jako jednostranné, oboustranné a vícevrstvé. Tyto desky plošných spojů se nejčastěji používají ve vysokohustotních propojeních, vojenských aplikacích a nositelné elektronice.

Na druhou stranu, tradiční pevné desky plošných spojů (DPS) nemají žádné flexibilní části. Jsou primárně vyrobeny z materiálu FR4. Na rozdíl od pevných a flexibilních DPS nedokážou pevné DPS absorbovat vysoké vibrační rázy a mohou se snadno poškodit. Jejich tuhost je činí nevhodnými pro složité geometrie.

Přehled flexibilních a rigidně flexibilních

Flexibilní a rigid-flex jsou oba typy desek plošných spojů a používají se pro specifické účely. Flexibilní desky plošných spojů lze ohýbat a ohýbat bez poškození. Flexibilní desky plošných spojů se používají tam, kde je vyžadována nízká hmotnost, kompaktnost a menší počet konektorů. U flexibilních desek plošných spojů se obvykle používá polyimid nebo kapton pro dosažení flexibility. Zlepšená hodnota DK těchto desek plošných spojů jim umožňuje dosáhnout flexibility a ohebnosti. V závislosti na stupni flexibility a ohebnosti se flexibilní desky plošných spojů dělí na dva typy.

1. Statické flexibilní desky plošných spojů: Pokud je flexibilní deska plošných spojů navržena tak, že ji lze za svou životnost ohnout méně než 100krát, nazývá se tento typ flexibilní desky plošných spojů statická flexibilní deska plošných spojů. Statické flexibilní desky plošných spojů se obvykle ohýbají pouze během procesu montáže. Nejsou navrženy tak, aby se po procesu montáže ohýbaly. Jakmile je deska plošných spojů osazena do konečného produktu, zůstává statická.

2. Dynamické flexibilní desky plošných spojů: Pokud je flexibilní deska plošných spojů navržena tak, aby se dala pravidelně ohýbat, nazývá se to dynamická flexibilní deska plošných spojů. Tyto desky plošných spojů vydrží tisíce cyklů ohýbání.

Na druhou stranu, tuhé a flexibilní desky plošných spojů kombinují výhody tuhých i flexibilních desek plošných spojů. U tuhých a flexibilních desek plošných spojů je jedna část tuhá, která obsahuje všechny komponenty, a druhá část je flexibilní, aby zajistila propojení mezi těmito dvěma pevnými oblastmi. V závislosti na typu aplikace je k tuhým deskám připojen jeden nebo více flexibilních obvodů. Tuhé a flexibilní desky plošných spojů nabízejí řadu výhod, včetně flexibility, ohebnosti, robustnosti, odolnosti vůči vibračním rázům a úspory místa, což je činí ideálními pro aplikace, jako jsou lékařské přístroje, obrana, nositelná elektronika a spotřební elektronika.  

Rozdíl mezi FFC a FPC

Flexibilní plochý kabel (FFC) je jednoduchý kabel, který má na obou koncích vodiče a k němu nejsou připojeny žádné další obvody. Používá se primárně pro propojení mezi moduly. Na druhou stranu, flexibilní plošný spoj (FPC) je kabel, který má na obou koncích vodiče a k němu jsou připojeny další obvody. Je složitější než FFC. FFC i FPC jsou navrženy pro speciální aplikace.

PCBasic: Dodavatel pevných a flexibilních desek plošných spojů z Číny

Výběr správného člověka pro správnou práci je vždy kritickým úkolem. Pokud jde o výrobu pevných a flexibilních desek plošných spojů, PCBasic je důvěryhodným a spolehlivým dodavatelem. Zde jsou důvody, proč byste měli zvážit PCBasic pro váš návrh pevných a flexibilních desek plošných spojů.

1. Standardy vysoké kvality: Máme komplexní testovací a kontrolní postupy, které zajišťují kontroly kvality v každé fázi výrobního cyklu. Jsme hrdí na to, že máme ISO9001 si QS9000 systém kvality, který splňuje mezinárodní standardy.

2. Konkurenční ceny: Pevné a flexibilní desky plošných spojů jsou drahé a my si to uvědomujeme. Proto našim klientům nabízíme velmi konkurenceschopné ceny, abychom maximalizovali jejich ziskovost. Věříme v budování dlouhodobých vztahů. 

3. Spolehlivost: Jsme předním dodavatelem pevných a flexibilních desek plošných spojů v Číně i v zahraničí. Náš technický tým striktně dodržuje standardy a postupy, aby zajistil, že produkt splňuje vynikající standardy. Naše přísné zásady zabraňují použití nesprávných komponentů nebo dílů, což činí konečný produkt spolehlivým a odolným. Máme více než 10 let zkušeností s výrobou desek plošných spojů. Dodáváme našim klientům pevné a flexibilní desky plošných spojů, které fungují s přesností a precizností.

4. Technické možnosti: Náš technický tým si snadno poradí s vašimi složitými tuhými a flexibilními deskami plošných spojů. Máme tým odborníků, kteří jsou schopni řešit jakékoli problémy, které mohou během výrobního procesu nastat.