PCB Fleksibel: Tipes, Desain, dan Aplikasi

Papan sirkuit cetak fleksibel dapat ditekuk agar sesuai dengan ruang lengkung dan sempit. Papan ini menggunakan lapisan tipis tembaga pada film fleksibel yang memungkinkan para insinyur membangun perangkat yang lebih kecil. Anda dapat menemukannya di dalam kamera, ponsel pintar, dan peralatan medis. Lengkungan dan lipatannya memberikan opsi tata letak baru dan memungkinkannya membawa sinyal dengan keandalan tinggi.

PCB fleksibel membantu mengurangi ruang dan bobot perangkat. Desainer dapat menciptakan perangkat yang terlihat ramping dan ringan, sementara gawai yang dapat dikenakan mendapatkan kenyamanan dan kekuatan. Produsen dapat mengurangi langkah perakitan, sehingga menghemat waktu di lini produksi. Papan fleksibel juga tahan terhadap gerakan dan tekanan dalam penggunaan sehari-hari. Berbagai gawai, termasuk mobil listrik, drone, dan rumah pintar, menggunakan teknologi ini. Perkembangan ini menciptakan banyak alat baru untuk Anda.

Baca terus selagi kita membahas jenis-jenis utama PCB fleksibel, strukturnya, serta kelebihan dan kekurangannya. Kami juga akan membandingkannya dengan PCB kaku yang lebih populer dan mengapa Anda perlu mempertimbangkan PCB fleksibel. 

Apa itu PCB Fleksibel?

Papan sirkuit cetak fleksibel (PCB) adalah papan elektronik tipis yang dibangun di atas film yang dapat ditekuk. PCB ini memiliki jejak tembaga yang mengalirkan daya dan sinyal di seluruh papan. Film dasar ini dapat dipelintir atau dililitkan di sekitar komponen. Anda juga dapat membentuknya agar sesuai dengan ruang sempit atau melengkung. Kebebasan ini menjadikannya ideal ketika papan datar tidak dapat digunakan.

PCB kaku diletakkan di atas substrat keras dan datar yang tahan tekuk dan mempertahankan bentuknya di bawah tekanan. Di sisi lain, PCB fleksibel dapat ditekuk dan melentur saat bergerak atau pas. Anda dapat melipatnya di dalam perangkat yang ringkas, sehingga menghemat konektor dan kabel. Hal ini juga mengurangi bobot dan langkah perakitan. Perubahan desain ini memungkinkan Anda untuk membuat banyak tata letak baru.

Papan fleksibel menggunakan film seperti polimida atau poliester sebagai substrat. Foil tembaga terikat pada film tersebut dengan perekat khusus, sementara lapisan penutup melindungi jejak sekaligus mempertahankan fleksibilitas. Anda mungkin melihat pengaku ditambahkan untuk menahan komponen dan juga menemukan lapisan penutup untuk insulasi dan kekuatan. Jumlah dan ketebalan lapisan bervariasi tergantung penggunaan untuk menyeimbangkan fleksibilitas dan daya tahan.

PCB fleksibel dapat ditemukan di kamera, ponsel, perangkat wearable, dan sensor. PCB ini cocok digunakan di pemindai medis, kacamata pintar, dan drone. Produsen mobil menggunakannya di dasbor dan sensor, sementara pesawat ruang angkasa dan satelit mengandalkan bobotnya yang ringan dan lentur. Papan fleksibel juga sangat penting dalam robot yang bergerak.

Jenis Papan Sirkuit Fleksibel

Ada banyak jenis PCB fleksibel yang digunakan untuk berbagai komponen dan perangkat listrik. Berikut adalah penjelasan lebih lanjut tentang beberapa di antaranya.

PCB Fleksibel Satu Sisi

PCB fleksibel satu sisi menempatkan jejak tembaga pada salah satu sisi film tipis. Film polimida berfungsi sebagai pembawa sinyal ketika ditekuk melalui celah-celah kecil. Lapisan pelindung melindungi jejak dan tanda yang berfungsi sebagai titik lipatan. Desain tata letak ini menghasilkan papan tipis dengan biaya terjangkau untuk jalur elektronik dasar.

Insinyur biasanya menggunakan papan fleksibel satu sisi untuk pita sensor dan strip LED serta sambungan sinyal dasar. Papan akan mengalami satu gerakan tekuk selama proses produksi atau tetap datar. Satu potongan pada harness dan kabel mengurangi ruang yang dibutuhkan dan bobot sistem. Lapisan tembaga tunggal juga memungkinkan perusahaan fabrikasi mempertahankan biaya produksi yang rendah sekaligus menjaga proses manufaktur tetap sederhana untuk produksi dalam jumlah kecil.

Desain Tidak dapat mendukung pengkabelan yang rumit tanpa jumper tambahan. Seluruh jalur tracing akan melalui perencanaan yang cermat, sehingga menghilangkan kemungkinan terjadinya crossover. Koneksi tambahan memerlukan jumper atau kabel eksternal. Penambahan pengaku akan meningkatkan ketebalan papan karena berfungsi sebagai konektor atau elemen pemasangan komponen.

PCB Fleksibel Dua Sisi

PCB fleksibel dua sisi menahan tembaga di kedua sisi filmnya. Lubang tembus dan mikrovia menghubungkan berbagai lapisan papan. Kemampuan perutean tambahan meningkat dalam area dimensi yang sama. Setiap sisi PCB fleksibel dilengkapi lapisan pelindung yang juga memperkuat area yang rentan bengkok. Papan mempertahankan profil tipisnya saat menghadapi tingkat kompleksitas dan kepadatan sinyal rata-rata.

PCB fleksibel dua sisi muncul di dalam pemindai kode batang dan kabel kamera, serta lampu latar LED. Lapisan tambahan ini memungkinkan kinerja yang lebih baik dengan membagi daya dari jalur data. Proses fabrikasi yang mencakup operasi pengeboran dan pelapisan mendorong biaya manufaktur di atas tingkat konstruksi satu sisi. Fleksibilitas dalam penempatan komponen dan perutean jaringan kritis menunjukkan keuntungan bagi para desainer.

Proses routing di zona tekukan memerlukan perencanaan yang matang untuk mencegah retaknya vias. Proses fabrikasi mengharuskan Anda untuk menempatkan vias di area yang menghindari bagian melengkung sambil menggunakan bukaan yang diperkuat pada lapisan penutup. Aturan fabrikator menentukan dimensi jejak untuk menjaga keandalan selama operasi pembengkokan. Aturan yang ditetapkan memungkinkan Anda mencapai kepadatan tinggi sekaligus mempertahankan keandalan jangka panjang dalam sistem yang dapat dikenakan dan dilipat.

PCB Fleksibel Berlapis-lapis

PCB fleksibel multi-lapis menggabungkan tiga atau lebih lapisan tembaga di dalam film fleksibel. Lapisan tembaga internal menggabungkan bidang daya dan bidang tanah yang berfungsi untuk mengurangi kebisingan. Penyambungan lapisan dilakukan melalui mikrovia tersembunyi atau terkubur untuk meminimalkan kebutuhan ruang. Lapisan penutup mengikat di seluruh tumpukan yang melindungi semua lapisan tembaga dari keausan fleksibel.

Desain sirkuit berkecepatan tinggi, beserta modul RF dan koneksi kamera saku, diuntungkan oleh jenis PCB fleksibel khusus ini. Paket tipis dan fleksibel ini berisi lapisan-lapisan untuk catu daya dan pentanahan saat mentransmisikan sinyal. Integritas sinyal dan kontrol EMI yang lebih baik diperoleh melalui kompromi desain dengan peningkatan biaya. Proses fabrikasi membutuhkan penyelarasan yang presisi, tekanan laminasi yang spesifik, dan perlakuan panas yang terkontrol untuk setiap lapisan perekat.

Penentuan jumlah lapisan sejak awal terbukti penting karena lapisan tambahan menciptakan ketebalan dan proses etsa tambahan. Jaring kritis perlu dipetakan ke lapisan dalam untuk mencapai perlindungan selama pergerakan. Jumlah lapisan dalam susunan menentukan batasan radius tekuk, yang harus dipertimbangkan oleh para desainer ketika menyesuaikan persyaratan desain mereka dengan batasan ini. Keseimbangan antara keandalan dan fleksibilitas dapat dipertahankan di seluruh papan.

PCB fleksibel

Setiap sirkuit elektronik yang menggunakan film substrat fleksibel untuk membangun desainnya memenuhi syarat sebagai PCB fleksibel. Desain PCB fleksibel mencakup konfigurasi satu lapis dasar serta jenis konstruksi multi-lapis yang rumit. Pemilihan material dan ketebalan tembaga bergantung pada jumlah lentur yang diharapkan. Papan fleksibel statis mengalami pembengkokan tunggal, sementara papan fleksibel dinamis perlu menangani gerakan pembengkokan berkelanjutan.

Papan fleksibel statis secara khusus berfungsi untuk menopang lipatan rakitan kamera dan ponsel. Proses ini mengharuskan Anda menekuknya dan kemudian mempertahankannya di posisi baru. Sambungan yang bergerak dan layar lipat memerlukan papan fleksibel dinamis untuk beroperasi di dalamnya. Desain khusus harus diterapkan untuk pelepas tegangan tembaga dan garis tekuk netral. Desain papan Anda akan tahan terhadap ribuan siklus tekukan tanpa mengalami kerusakan apa pun.

Pemilihan PCB fleksibel memungkinkan Anda menemukan keseimbangan antara kebutuhan gerak dan biaya produk. Biaya tekukan sekali pakai tetap lebih rendah daripada biaya pembuatan dinamis selama proses desain dan produksi. Pemilihan gaya film dan coverlay serta bentuk jejak yang tepat bergantung pada profil gerak dan kebutuhan anggaran Anda, dan Anda perlu berkonsultasi dengan fabrikator untuk membuat pilihan ini.

Fleksibel dengan pengaku

Bantalan kaku yang terpasang pada PCB fleksibel berfungsi sebagai pengaku yang menopang komponen dan konektor yang berat. Material pengaku terdiri dari FR4, polimida, dan lembaran logam tipis. Perekat digunakan untuk memasang pengaku di lokasi yang membutuhkan pemasangan datar atau kekuatan ekstra. Kombinasi zona fleksibel dan kaku dalam desain film memungkinkan pemasangan konektor tanpa merusak material film.

Proses desain mengharuskan desainer memasang pengaku di bawah tepi papan sekaligus menempatkannya di bawah bantalan konektor dan titik uji. Papan dipotong sesuai bentuk dengan lubang-lubang kecil yang dijaga agar tetap memungkinkan pembengkokan di dekatnya. Lapisan perekat memastikan pengaku terpasang dengan aman sekaligus mencegah penumpukan delaminasi atau tonjolan. Transisi antar pengaku dilapisi dengan lapisan penutup untuk menghasilkan pembengkokan yang halus.

Penggunaan pengaku memengaruhi ketebalan papan di area tertentu, sehingga Anda perlu memastikan aksesibilitas alat perakitan. Anda perlu memodifikasi stensil pasta solder dan pengaturan peralatan pick-and-place. Proses pengaturan tambahan ini memastikan komponen tetap sejajar dan sambungan solder tetap kuat meskipun terjadi pergerakan pada film fleksibel di sekitarnya.

PCB fleksibel-kaku

PCB kaku-fleksibel menggabungkan bagian papan kaku dan bagian fleksibel dalam satu bagian. Proses fabrikasinya melibatkan penempatan film fleksibel di antara lapisan kaku sebelum merekatkan semua lapisan. Desain hibrida ini menghilangkan kebutuhan kabel karena pulau kaku menggunakan jembatan fleksibel untuk menghubungkan satu sama lain. Papan mempertahankan kekuatannya di area tertentu tetapi mengembangkan fleksibilitas di area lain.

Aplikasi PCB rigid-flex terdapat pada implan kedirgantaraan, medis, dan peralatan militer. Papan ini berfungsi efektif di lingkungan yang menuntut tingkat kekakuan yang berbeda-beda. Papan ini terdiri dari komponen kaku yang menopang komponen berat dan bagian fleksibel yang menciptakan struktur seperti kabel atau kemampuan melipat. Fabrikasi membutuhkan pengikatan lapisan yang presisi, laminasi yang terkontrol, serta penyelarasan area tembaga yang presisi.

Proses desain rigid-flex dimulai dengan menentukan kecocokan mekanis dan profil tekukan sejak awal. Desain Anda menentukan area datar dan area yang perlu dilipat. Peralatan CAD Anda perlu mendukung desain fitur susun rigid dan fleksibel. Proses perencanaan yang cermat menghasilkan satu rakitan tunggal yang mengurangi kebutuhan bobot dan ruang serta menyederhanakan langkah-langkah perakitan.

Struktur PCB Fleksibel

Konstruksi papan fleksibel menyerupai struktur sandwich tipis dengan sifat yang dapat ditekuk. Komponen utama sistem ini adalah material substrat fleksibel. Lapisan film berfungsi sebagai alas tempat foil tembaga direkatkan untuk membentuk sirkuit yang diperlukan.

Lapisan perekat berfungsi sebagai bahan pengikat untuk menahan komponen sirkuit pada posisinya selama operasi pembengkokan. Jejak tembaga terlindungi dari keausan dan kelembapan melalui penerapan lapisan penutup atas.

Seberapa Banyak PCB Dapat Ditekuk?

Jari-jari tekukan menentukan kelengkungan maksimum papan fleksibel. Ukuran standar untuk fleksibilitas tekukan sama dengan sepuluh kali ketebalan papan. Jari-jari 1 mm merupakan persyaratan minimum untuk menekuk papan setebal 0.1 mm tanpa menyebabkan kerusakan. Satu tekukan saja dapat menekuk papan setebal lima kali lipat, tetapi hal ini dapat menyebabkan papan retak.

Pilihan material memengaruhi fleksibilitas. Material polimida mempertahankan sifat kekuatannya saat dipanaskan dan mendukung banyak siklus fleksibel. Material poliester paling cocok untuk desain tekukan statis. Ketebalan tembaga juga penting. Kekuatan tekuk tembaga tipis meningkat sementara tegangan yang dibutuhkan berkurang.

Peran Pengaku dalam Desain PCB Fleksibel

Pengaku berfungsi untuk menjaga kerataan dan stabilitas bantalan komponen. Pengaku berada di bawah konektor, IC, dan titik uji. Sambungan solder cenderung retak jika pengaku tidak ada saat proses pelenturan. Anda sebaiknya menggunakan perekat tahan panas untuk menyambung pengaku. Komponen akan tetap diam di posisinya sementara pergerakan papan tetap terhambat.

Material pengaku yang paling sering digunakan terdiri dari FR4, polimida, dan aluminium. FR4 menawarkan dasar yang kokoh dan berbiaya rendah. Pengaku polimida cocok dengan fleksibilitas substrat. Aluminium berfungsi sebagai material yang kuat untuk konektor yang membutuhkan dukungan struktural tambahan. Pengaku perlu dibentuk sebelum ditekuk sementara Anda mempertahankan tepi yang terbuka selama proses. Penempatan pengaku dilakukan di bawah komponen atau di tepi papan untuk mengarahkan proses perakitan.

Penambahan pengaku memengaruhi ketebalan area papan tertentu. Sebelum perakitan, Anda perlu memperhitungkan persyaratan ketinggian dan kelonggaran celah perakitan. Tekanan lingkungan dilindungi dengan memasang selotip atau pelapis pada tepi pengaku. Penempatan tepi pengaku di bawah selotip atau pelapis memastikan kualitas routing dan melindungi lapisan film dari pengelupasan pada sambungan bagian pengaku-fleksibel.

Tips Mendesain Papan Sirkuit Cetak Fleksibel

Rencanakan lebar dan jarak jejak di awal tata letak. Jejak yang lebih lebar membawa lebih banyak arus tetapi menambah kekakuan. Jejak yang lebih sempit memungkinkan Anda menekuk lebih kencang tetapi membatasi arus. Gunakan jarak yang konsisten untuk mencegah korsleting saat lentur. Pertahankan nilai minimum sesuai kemampuan fabrikator Anda.

Petakan area tekukan dan jauhkan jaring sensitif. Buat garis tekukan di tempat papan akan melengkung dengan lembut. Hindari menempatkan vias di area lipatan. Tambahkan pola relief seperti bentuk tulang anjing di ujung-ujung jejak. Hal ini akan menyebarkan tekanan dan mencegah keretakan saat papan melengkung.

Tempatkan komponen di luar zona tekukan jika memungkinkan. Gunakan komponen pemasangan permukaan dengan profil rendah. Jika Anda harus menempatkan komponen di zona tekukan, gunakan konektor fleksibel atau soket tanpa gaya penyisipan. Pasang jaring berkecepatan tinggi atau presisi tinggi pada bagian yang stabil untuk mengurangi distorsi sinyal akibat gerakan lentur.

Pilih alat CAD yang menangani simulasi penumpukan fleksibel dan tekukan. Banyak alat PCB memungkinkan Anda menggambar garis tekukan netral dan memvisualisasikan tegangan tembaga. Tentukan penumpukan lapisan dengan substrat, perekat, tembaga, dan pelapis. Ekspor data tekukan ke CAD mekanis untuk desain penutup. Alur kerja tersebut memastikan Anda mendeteksi masalah kecocokan atau benturan lebih awal.

Tentang PCBasic

Waktu adalah uang dalam proyek Anda – dan PCBasis mengerti. PCDasar adalah Perusahaan perakitan PCB yang memberikan hasil cepat dan sempurna setiap saat. jasa perakitan PCB termasuk dukungan teknik ahli di setiap langkah, memastikan kualitas terbaik di setiap papan. Sebagai perusahaan terkemuka Produsen perakitan PCB, Kami menyediakan solusi terpadu yang menyederhanakan rantai pasokan Anda. Bermitralah dengan tim kami yang canggih. Pabrik prototipe PCB untuk penyelesaian yang cepat dan hasil terbaik yang dapat Anda percaya.

Keuntungan PCB Fleksibel

PCB fleksibel menawarkan banyak keunggulan yang memungkinkan Anda merancang tata letak yang rapat dengan komponen yang sedikit. Berikut adalah keunggulan utamanya.

•  Menghemat ruang dengan melipat papan pada tempat yang sempit.

•  Mereka mengurangi berat perangkat Anda dengan menggunakan film tipis.

•  Anda menghapus kabel dan konektor tambahan dari desain Anda.

•  Mereka mengurangi langkah perakitan dan mempercepat produksi.

•  Mereka bertahan lebih lama di bagian yang bergerak dengan papan yang bengkok.

•  Anda memangkas biaya pengiriman dengan produk akhir yang lebih ringan.

Kekurangan PCB Fleksibel

Meskipun PCB Flex menawarkan banyak keunggulan, ada beberapa kekurangannya. Berikut beberapa di antaranya.

•  Anda mungkin membayar lebih banyak biaya material dan pemrosesan khusus.

•  Mereka memerlukan penanganan yang cermat dan perlengkapan perakitan khusus.

•  Mereka membatasi seberapa banyak beban yang Anda tempatkan pada area tikungan.

•  Anda harus menambahkan pengaku untuk konektor atau komponen yang berat.

•  Mereka memerlukan pengujian dan pemeriksaan untuk mendeteksi kerusakan lentur sejak dini.

PCB Fleksibel vs. PCB Fleksibel Kaku

Metode manufaktur PCB fleksibel dan kaku-fleksibel berbeda meskipun memiliki persyaratan fungsional yang sama. Tabel berikut mengilustrasikan perbedaan utama antara PCB fleksibel dan kaku-fleksibel.

Layanan Pembuatan Prototipe PCB Fleksibel dari PCBasic

Layanan fabrikasi prototipe PCB fleksibel cepat dari PCBasic menangani segala tingkat kerumitan prototipe. Anda dapat mengirimkan file Gerber dan spesifikasi tumpukan melalui platform online kami. Tinjauan desain dari teknisi kami memberikan saran tentang radius tekukan serta fitur lebar jejak, serta dimensi lintasan pelapis. Komunikasi antara Anda dan produsen terjadi melalui layanan email dan obrolan langsung.

PCBasic menggunakan pemotong laser presisi untuk menggiling prototipe Anda sebelum menambahkan foil tembaga ke film polimida melalui proses plotting. Kami mengikuti kebutuhan Anda untuk merekatkan material pelapis dan pengaku. Unit perakitan di perusahaan kami melakukan operasi penyolderan komponen sekaligus melakukan uji fungsional melalui prosedur siklus fleksibel. Laporan ini mencakup foto, log pengujian, dan dokumentasi lengkap.

Kesimpulan

Teknologi PCB fleksibel menghadirkan desain produk baru melalui penggunaan ruang yang minimal, bobot yang lebih ringan, dan prosedur perakitan yang disederhanakan. Pilihannya meliputi papan satu sisi, papan multi-lapis, dan papan rigid-flex, tergantung kebutuhan proyek Anda. Keandalan di bawah gerakan dimungkinkan melalui perencanaan material dan jejak yang cermat, serta pertimbangan pembengkokan.

Keahlian dan pembuatan prototipe serta jalur produksi yang cepat yang ditawarkan oleh produsen seperti PCBasic kepada pelanggan mereka. Penggunaan jenis papan fleksibel yang tepat memungkinkan Anda mengembangkan perangkat dinamis ramping secara efisien dan terjamin.