ВсеобъемлющийРуководство по Rigid-Flex печатные платы

Миниатюризация электронных устройств стремительно развивается. Целостность сигнала, стоимость системы и надежность становятся основными проблемами для инженеров. Чтобы соответствовать постоянно растущим требованиям миниатюризации электронных устройств, решение на основе жестко-гибких печатных плат становится популярным. 

Как следует из названия, гибкие печатные платы обеспечивают гибкость и сгибаемость электронных плат. Термины «жесткий» и «гибкий» подразумевают, что печатная плата имеет жесткие и гибкие области, что делает их пригодными для широкого спектра применений, особенно в аэрокосмической и военной промышленности. Использование гибких печатных плат устраняет необходимость в традиционных проводных соединениях. Гибкость и сгибаемость печатных плат в первую очередь обеспечиваются использованием полиимидного материала вместо FR4, который используется только в жестких печатных платах. Гибкость этих печатных плат позволяет им вписываться в сложные формы и пространства, что делает их идеальными для военных применений, аэрокосмической промышленности, носимой электроники, камер и смартфонов. 

Эта статья поможет вам понять и изучить процесс производства жестко-гибких печатных плат, их конструкцию и соображения стоимости. Независимо от того, являетесь ли вы экспертом или новичком, это руководство подготовит вас к запуску жестко-гибких печатных плат.

Что такое гибко-жёсткая печатная плата?

Жестко-гибкие печатные платы — это тип печатной платы, который сочетает в себе преимущества как жестких, так и гибких печатных плат и обеспечивает высокий уровень изгибаемости и прочности на разрыв. Это делает их популярным выбором в таких областях применения, как медицинские приборы, военные приложения, аэрокосмическая промышленность, камеры и смартфоны. Их гибкость дает пользователю свободу в установке их в сложную геометрию упаковки с точностью и аккуратностью. 

В основном для достижения гибкости используется полиимидный материал. pСвойства материала олиимида обеспечивают более высокую степень гибкости по сравнению со стандартным материалом FR4, который используется в традиционных жестких печатных платах. Диэлектрическая проницаемость, или просто Dk значение полиимидного материала составляет от 3.0 до 3.5, что лучше по сравнению с материалом FR4, который имеет 3.5 и 4.0. Обычно используемые полиимидные материалы для жестко-гибких печатных плат — это Nelco и Rogers. Для только гибких печатных плат обычно предпочитают Kapton.  

Гибко-жёсткие печатные платы обычно подразделяются на односторонние гибко-жёсткие печатные платы, двухсторонние гибко-жёсткие печатные платы и многослойные гибко-жёсткие печатные платы.

  

1. Односторонняя гибко-жёсткая печатная плата: Односторонняя жестко-гибкая печатная плата является базовой среди всех типов. Эти печатные платы состоят из одного проводящего слоя на гибкой подложке. Отверстия просверлены в подложке, чтобы позволить компонентам проходить через нее во время процесса пайки. Защитная прокладка из полиимида обычно используется для защиты печатной платы от суровых условий.

2. Двусторонняя гибко-жёсткая печатная плата: Эти жестко-гибкие печатные платы состоят из двух проводящих слоев. Металлизированные сквозные отверстия просверлены для создания электрического соединения между слоями.

3. Многослойная гибко-жёсткая печатная плата: В отличие от двухсторонней жестко-гибкой печатной платы, многослойная жестко-гибкая печатная плата состоит из более чем двух проводящих слоев. Для создания электрических соединений между слоями просверливаются сквозные отверстия с покрытием (PTH). Эти печатные платы имеют сложную конструкцию по сравнению с другими жестко-гибкими печатными платами, но они считаются эффективным решением в ситуациях, когда требуются проблемы перекрестных помех, высокая плотность компонентов и требования к импедансу.  

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCБазовый  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель сборки печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Преимущества гибко-жёстких печатных плат

 

Жестко-гибкие печатные платы имеют множество уникальных преимуществ по сравнению с традиционными жесткими печатными платами. Эти печатные платы разработаны для установки в сложные геометрические формы и достижения высокой степени надежности.

  

1. Жестко-гибкие платы часто используются в военных целях, гдеy должны выдерживать суровые условия окружающей среды. Полиимидный материал, используемый в жестко-гибких платах, покрывает проводники и защищает печатную плату от суровых условий окружающей среды.

2. Пространство становится решающим фактором в таких областях применения, как аэрокосмическая и оборонная промышленность, где требуются компактность и малый вес. Жестко-гибкие печатные платы" Возможность вписываться в любую форму позволяет им экономить место и делает их легкими.

3. В оборонных приложениях печатные платы более подвержены сильным вибрационным ударам, например, в самолетах. Способность жестко-гибких печатных плат изгибаться и сгибаться позволяет им поглощать сильные вибрационные удары.

4. По сравнению с традиционными жесткими печатными платами, жестко-гибкие печатные платы можно переустанавливать без повреждения. Обычно статическая жестко-гибкая печатная плата может быть сгибаема циклами или сгибаться 100 раз.

5. Жестко-гибкие печатные платы дают дизайнерам творческую свободу для создания 3D-форм и множества различных форм. Различные и сложные формы часто требуются в таких приложениях, как фитнес-оборудование и носимое оборудование для мониторинга здоровья. 

6. Способность жестко-гибких печатных плат изгибаться и сгибаться без поломки позволяет им поглощать механические и вибрационные удары. Это делает их более надежными и долговечными по сравнению с традиционными жесткими печатными платами.

Применение жестко-гибких печатных плат

Современная электроника требует компактных и интеллектуальных устройств, которые вводят в игру жестко-гибкие печатные платы. Изначально жестко-гибкие печатные платы использовались в военной промышленности для создания надежных и легких продуктов. В настоящее время жестко-гибкие печатные платы широко используются практически в каждой отрасли.

  

1. Медицинское оборудование: Жестко-гибкие печатные платы используются в медицинских устройствах, требующих компактности и интеллекта, таких как гибкие датчики и носимые устройства мониторинга. Кардиологические устройства становятся все более сложными и интеллектуальными, например, кардиостимуляторы. Эти устройства содержат гибкую схему для достижения компактности, они легкие и надежные.    

2. Бытовая электроника: Гибко-жёсткие печатные платы всё чаще используются в бытовой электронике благодаря их возможности установки в сложных пространствах, таких как компьютеры, ноутбуки, смартфоны и камеры.

3. Аэрокосмическая промышленность: Аэрокосмической промышленности требуются прочные, компактные и легкие устройства, способные выдерживать суровые условия окружающей среды. Жестко-гибкие печатные платы удовлетворяют этим требованиям и широко используются в широком спектре аэрокосмических приложений, таких как самолеты, беспилотники, авионика и устройства для космических миссий. Марсоход NASA также uСЭС гибко-жёсткие печатные платы, которые находятся на расстоянии около 140 миллионов миль от Земли.

4. Военное применение: Жестко-гибкие печатные платы используются в военных приложениях, где критически важными параметрами являются пространство, вес, надежность системы и производительность, например, в ракетах, истребителях, военных радиостанциях и системах наблюдения.

5. Автомобильная промышленность: Прогресс в автомобильной промышленности стремительно растет, например, изобретение автомобилей с автоматическим управлением. Эти передовые транспортные средства используют жестко-гибкие печатные платы для своих панелей управления и внутренних систем электропроводки.   

6. Робототехника: Рост ИИ и развитие автономных и самостоятельно принимающих решения роботов требуют более надежной печатной платы. Жестко-гибкие печатные платы достигают эталонных показателей для установки в сложных пространствах и все чаще используются в области робототехники.

Конструктивные особенности гибко-жестких печатных плат

При проектировании гибко-жестких печатных плат важно тщательно учитывать некоторые параметры конструкции, такие как радиус изгиба, толщина материала, механические напряжения и т. д.

1. Рассчитать радиус изгиба: Важно рассчитать радиус изгиба для вашей жестко-гибкой печатной платы, чтобы обеспечить гибкость без повреждений. Радиус изгиба — это, по сути, измерение степени, в которой гибкая область печатной платы может быть легко согнута. Правильный расчет радиуса изгиба для вашей жестко-гибкой печатной платы гарантирует, что печатная плата выдержит необходимое количество изгибов.

Количество слоев	Радиус изгиба
1 или только одна сторона	Толщина в мм х 6
2 или двухсторонний	Толщина в мм х 12
3-х или многослойная плата	Толщина в мм х 24

2. Количество раз гибкости: Перед началом проектирования печатной платы определите, сколько раз печатная плата будет сгибаться. Это даст вам представление о том, проектируете ли вы статическую жестко-гибкую печатную плату или динамическую жестко-гибкую печатную плату.

3. Для гибкой части печатной платы рекомендуется выбирать полиимидный материал, а для жесткой части — FR4.

4. Рекомендуется, чтобы металлизированные сквозные отверстия (PTH) всегда располагались на расстоянии не менее 0.5 мм от области изгиба.

5. Всегда избегайте изгиба на 90°. Перпендикулярный наклон может привести к поломке доски.

6. Не используйте сквозные металлизированные отверстия на гибкой части или вблизи области изгиба. гибкой секции.

7. Жестко-гибкие печатные платы более подвержены нагреву, и это может повредить печатную плату. Поэтому важно правильное управление температурой, чтобы избежать перегрева печатной платы.

8. Стек печатной платы играет важную роль в определении точности печатной платы. Многослойные жестко-гибкие печатные платы имеют более двух проводящих слоев. Правильное выравнивание проводящих слоев обеспечивает целостность сигнала и повышает общую производительность.

9. Правильное выравнивание проводников и сцепление между слоями имеют решающее значение для поддержания целостности и производительности цепи при сохранении максимальной гибкости.

10. Воспользуйтесь функционалом При проектировании гибко-жестких печатных плат всегда придерживайтесь стандарта гибко-жестких печатных плат IPC 6013.

Процесс производства гибко-жёстких печатных плат

В отличие от изготовления жестких печатных плат, жестко-гибкие печатные платы сложны и требуют тщательного внимания для предотвращения ошибок и достижения точной гибкости. Ключевыми этапами изготовления жестко-гибких печатных плат являются:

   

1. Схематический дизайн: На первом этапе инженер-конструктор печатных плат разрабатывает схему жестко-гибкой печатной платы. Инженер-конструктор определяет все жесткие и гибкие части в схеме, следуя стандарту IPC 6013.

2. Выбор материала: На этом этапе выбираются материалы как для жесткой, так и для гибкой части. Обычно для гибкой части используется полиимид или каптон, а для жесткой части — материал FR4.

3. Процесс ламинирования: Как жесткие, так и гибкие части печатной платы ламинируются при экстремальных температурах, благодаря чему достигается прочное механическое соединение печатной платы.

4. Сверление и покрытие: Для создания электрических соединений между проводящими слоями гибко-жесткой платы просверливаются сквозные металлизированные отверстия.

5. Размещение компонентов: Компоненты размещаются на контактных площадках. Наносится паяльная паста и выполняется пайка оплавлением припоя для крепления компонентов к плате.

6. Окончательное тестирование и проверка: Наконец, с использованием различных контрольно-измерительных машин проводятся испытания для выявления любых ошибок или неисправностей, если таковые имеются.

Соображения относительно стоимости гибко-жестких печатных плат

Жестко-гибкие печатные платы дороги, и в этом нет никаких сомнений. Первоначальная стоимость жестко-гибких печатных плат выше из-за использования специализированных материалов, уникального производственного процесса и дополнительных конструктивных соображений.

1. Эффективность гибко-жесткой сборки: Первоначальная стоимость этих плат может быть выше, но они уменьшают количество разъемов и кабелей, что упрощает процесс сборки. Это повышает общую эффективность процесса сборки, что снижает трудозатраты и ошибки.

2. Экономия на издержках: Первоначальная стоимость гибко-жестких печатных плат выше, но в долгосрочной перспективе стоимость снижается за счет надежности.

3. Крупносерийное производство и стоимость: Одним из способов снижения первоначальной стоимости жестко-гибких плат является увеличение объема производства. При увеличении производства себестоимость единицы продукции снижается.

4. Разработка прототипа и стоимость: Разработка — это итеративный процесс. На этапе прототипа изменения и модификации дизайна могут ударить по общему бюджету продукта. Важно учитывать эти факторы на этапе планирования, чтобы обеспечить экономически эффективную разработку продукта. 

Чем гибко-жёсткие печатные платы отличаются от традиционных жёстких печатных плат?

Жестко-гибкая печатная плата — это плата, которая может изгибаться и сгибаться. Благодаря своей гибкости они идеально подходят для приложений, где размер, пространство и форма имеют решающее значение. Как следует из названия, жестко-гибкая печатная плата имеет как жесткие, так и гибкие части. Жесткая часть изготовлена ​​из материала FR4, а гибкая часть использует полиимид или материал Kapton для повышения гибкости. Диэлектрическая проницаемость полиимидного материала намного лучше, чем у FR4, что делает его идеальным для гибкой части печатной платы. В зависимости от степени и использования гибкости жестко-гибкие печатные платы классифицируются как односторонние, двухсторонние и многослойные жестко-гибкие платы. Эти печатные платы в основном используются в высокоплотных межсоединениях, военных приложениях и носимой электронике.

С другой стороны, традиционные жесткие печатные платы не имеют гибких частей. Они в основном изготавливаются из материала FR4. В отличие от жестко-гибких печатных плат, жесткие печатные платы не могут поглощать сильные вибрационные удары и могут быть легко повреждены. Их жесткость делает их непригодными для сложных геометрий.

Обзор Flex и Rigid-flex

Гибкие и жестко-гибкие — это оба типа печатных плат, и они используются для уникальных целей. Гибкие печатные платы можно сгибать и гнуть без повреждения. Гибкие печатные платы используются там, где требуется легкость, компактность и меньшее количество разъемов. В гибких печатных платах обычно для достижения гибкости используется полиимид или материал Kapton. Улучшенное значение DK этих печатных плат позволяет им достигать гибкости и сгибаемости. В зависимости от степени гибкости и сгибаемости гибкие печатные платы подразделяются на два типа.

1. Статические гибкие печатные платы: Если гибкая печатная плата спроектирована таким образом, что ее можно сгибать не более 100 раз за весь срок службы. Такой тип гибкой печатной платы называется статической гибкой печатной платой. Статические гибкие печатные платы обычно сгибаются только в процессе сборки. Они не предназначены для сгибания после процесса сборки. После того, как печатная плата установлена ​​в конечном продукте, она остается статичной.

2. Печатные платы Dynamic Flex: Если гибкая печатная плата спроектирована таким образом, что ее можно регулярно сгибать, она называется динамической гибкой печатной платой. Такие печатные платы могут выдерживать тысячи циклов изгиба.

   

С другой стороны, жестко-гибкие печатные платы сочетают в себе преимущества как жестких, так и гибких печатных плат. В жестко-гибких печатных платах одна часть печатной платы жесткая, на которой размещены все компоненты, а другая часть гибкая для обеспечения взаимосвязи между двумя жесткими областями. В зависимости от типа применения к жестким платам крепятся одна или несколько гибких схем. Жестко-гибкие печатные платы обладают многочисленными преимуществами, включая гибкость, сгибаемость, прочность, устойчивость к вибрационным ударам и экономию места, что делает их идеальными для таких приложений, как медицинские приборы, оборона, носимая и бытовая электроника.  

Разница между FFC и FPC

Гибкий плоский кабель (FFC) — это простой кабель, который имеет провода на обоих концах без дополнительных схем, прикрепленных к нему. Они в основном используются для соединения между модулями. С другой стороны, гибкая печатная схема (FPC) — это кабель, который имеет провода на обоих концах и дополнительные схемы, прикрепленные к нему. Он сложнее, чем FFC. И FFC, и FPC предназначены для специальных применений.

   

PCBasic: поставщик жестко-гибких печатных плат из Китая

  

Выбор подходящего человека для подходящей работы всегда является критической задачей. Когда дело доходит до производства жестко-гибких печатных плат, PCBasic является проверенным и надежным поставщиком. Вот причины, по которым вам следует рассмотреть PCBasic для вашего жестко-гибкого дизайна.

1. Стандарты высокого качества: У нас есть комплексные процедуры испытаний и контроля, которые гарантируют Проверка качества на каждом этапе производственного цикла. Мы гордимся тем, что имеем ISO9001 и QS9000 система качества, соответствующая международным стандартам.

2. Конкурентное ценообразование: Жестко-гибкая печатная плата стоит дорого, и мы это знаем. Вот почему мы предлагаем нашим клиентам очень конкурентоспособные на рынке цены, чтобы максимизировать их прибыльность. Мы верим в создание долгосрочных отношений. 

3. Надежность: Мы являемся ведущим поставщиком жестко-гибких печатных плат в Китае и за его пределами. Наша техническая команда строго соблюдает стандарты и процедуры, чтобы гарантировать, что продукт соответствует совершенству. Наши строгие правила исключают любое использование неправильных компонентов или деталей, что делает конечный продукт надежным и долговечным. У нас более 10 лет опыта в производстве печатных плат. Мы поставляем нашим клиентам жестко-гибкие печатные платы, которые работают с точностью и аккуратностью.

4. Технические возможности: Наша техническая команда способна с легкостью справиться с вашими сложными жестко-гибкими печатными платами. У нас есть команда экспертов, которая способна справиться с любыми проблемами, которые могут возникнуть в процессе изготовления.