En omfattandeve Guide till Rigid-Flex PCB:er

Miniatyriseringen av elektroniska enheter går framåt snabbt. Signalintegritet, systemkostnad och tillförlitlighet blir stora utmaningar för ingenjörer. För att möta de ständigt växande kraven på miniatyrisering av elektroniska enheter blir den styva, flexibla kretskortslösningen alltmer populär. 

Som namnet antyder introducerar flexibla kretskort flexibilitet och böjbarhet i elektroniska kort. Termerna "stel" och "flex" antyder att kretskortet har stela och flexibla områden, vilket gör dem lämpliga för ett brett spektrum av tillämpningar, särskilt inom flyg- och rymdteknik och militära tillämpningar. Användningen av flexibla kretskort eliminerar de traditionella kabelanslutningarna. Kretskortens flexibilitet och böjbarhet är huvudsakligen tillverkade av polyimidmaterial istället för FR4, som endast används i stela kretskort. Flexibiliteten hos dessa kretskort gör att de kan passa in i komplexa former och utrymmen, vilket gör dem idealiska för militära tillämpningar, flyg- och rymdteknik, bärbar elektronik, kameror och smartphones. 

Den här artikeln hjälper dig att förstå och lära dig tillverkningsprocessen för styva flexibla kretskort, dess design och kostnadsöverväganden. Oavsett om du är expert eller nybörjare kommer den här guiden att förbereda dig för att kickstarta ditt styva flexibla kretskort.

Vad är ett styvt-flexibelt kretskort?

Stela flexibla kretskort är en typ av kretskort som kombinerar fördelarna med både stela och flexibla kretskort och erbjuder hög böjbarhet och draghållfasthet. Detta gör dem till ett populärt val i applikationer som medicintekniska produkter, militära tillämpningar, flyg- och rymdteknik, kameror och smartphones. Deras flexibilitet ger användaren friheten att passa in dem i komplex förpackningsgeometri med precision och noggrannhet. 

Mestadels används polyimidmaterial för att uppnå flexibilitet. pOlyimidmaterialets egenskaper ger en högre grad av flexibilitet jämfört med standard FR4-materialet, som används i traditionella styva kretskort. Den dielektriska konstanten, eller helt enkelt Dk Värdet för polyimidmaterial ligger mellan 3.0 och 3.5, vilket är bättre jämfört med FR4-material, som har 3.5 och 4.0. Vanligt förekommande polyimidmaterial för styva flexibla kretskort är Nelco och Rogers. För enbart flexibla kretskort är Kapton generellt att föredra.  

Styvflexibla kretskort delas generellt in i enkelsidiga styvflexibla kretskort, dubbelsidiga styvflexibla kretskort och flerskiktade styvflexibla kretskort.

1. Enkelsidigt styvt, flexibelt kretskort: Det enkelsidiga rigid-flex-kretskortet är det grundläggande bland alla typer. Dessa kretskort består av ett enda ledande lager på ett flexibelt substrat. Hål borras genom substratet för att komponenterna ska kunna passera igenom under lödningsprocessen. Ett täckskikt tillverkat av polyimid används ofta för att skydda kretskortet från den hårda miljön.

2. Dubbelsidigt styvt och flexibelt kretskort: Dessa styva, flexibla kretskort består av två ledande lager. De pläterade genomgående hålen borras för att skapa den elektriska anslutningen mellan lagren.

3. Flerskikts styv-flexibel PCB: Till skillnad från ett dubbelsidigt rigid-flex-kretskort består ett flerskiktat rigid-flex-kretskort av mer än två ledande lager. De pläterade genomgående hålen (PTH) borras för att skapa de elektriska anslutningarna mellan flerskikten. Dessa kretskort är komplexa i designen jämfört med andra rigid-flex-kretskort, men de anses vara en effektiv lösning i situationer där överhörningsproblem, hög komponenttäthet och impedanskrav är önskvärda.  

Om PCBasic

Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCGrundläggande är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande Tillverkare av PCB-montage, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.

Fördelar med styva flexibla kretskort

Styva flexibla kretskort har många unika fördelar jämfört med traditionella styva kretskort. Dessa kretskort är utformade för att passa in i komplexa geometrier och för att uppnå en hög grad av tillförlitlighet.

1. Styva flexibla kort används ofta i militära tillämpningar däry måste tåla tuffa miljöförhållanden. Polyimidmaterialet som används i styva flexibla kort täcker ledarna och skyddar kretskortet från tuffa miljöförhållanden.

2. Utrymme blir en avgörande faktor i tillämpningar som flyg- och rymdfart och försvar, där kompakthet och låg vikt krävs. De styva, flexibla kretskorten' förmågan att passa in i vilken form som helst gör att de sparar utrymme och blir lätta.

3. Inom försvarsapplikationer är kretskort mer benägna att utsättas för höga vibrationsstötar, som flygplan. Styvflexibla kretskorts förmåga att böjas och flexa gör att de kan absorbera höga vibrationsstötar.

4. Jämfört med traditionella styva kretskort kan styva flexibla kretskort installeras om utan att skadas. Vanligtvis kan ett statiskt styvt flexibla kretskort böjas cykler eller böjas 100 gånger.

5. De styva, flexibla kretskorten ger konstruktörerna kreativ frihet att skapa 3D-former och många olika former. De olika och komplexa formerna krävs ofta i applikationer som träningsutrustning och bärbar hälsoövervakningsutrustning. 

6. Förmågan hos styva flexibla kretskort att böjas och böjas utan att gå sönder gör att de kan absorbera mekaniska stötar och vibrationer. Detta gör dem mer tillförlitliga och hållbara jämfört med traditionella styva kretskort.

Tillämpningar för styva, flexibla kretskort

Modern elektronik kräver kompakta och smarta enheter som möjliggör användning av styva, flexibla kretskort. De styva, flexibla kretskorten användes ursprungligen av militärindustrin för att tillverka pålitliga och lätta produkter. Idag används styva, flexibla kretskort i stor utsträckning inom nästan alla branscher.

1. Medicinska apparater: Stela, flexibla kretskort används i medicintekniska produkter som kräver kompakthet och smarthet, såsom flexibla sensorer och bärbara övervakningsenheter. Hjärtenheter blir alltmer sofistikerade och smarta, såsom pacemakers. Dessa enheter innehåller en flexkrets för att uppnå kompakthet, är lätta och tillförlitliga.    

2. Konsumentelektronik: Stela flexibla kretskort används alltmer inom konsumentelektronik på grund av deras förmåga att passa in i komplexa utrymmen som datorer, bärbara datorer, smartphones och kameror.

3. Flyg- och rymdindustrin: Flygindustrin kräver robusta, kompakta och lätta enheter som kan överleva de tuffa miljöförhållandena. Stela flexibla kretskort uppfyller dessa behov och används ofta i en mängd olika flyg- och rymdtillämpningar, såsom flygplan, drönare, flygelektronik och rymdfärdsenheter. NASA:s Marsrover använder ocksåSES de styv-flexibla kretskorten, som ligger cirka 140 miljoner kilometer från jorden.

4. Militära tillämpningar: Stela flexibla kretskort används i militära tillämpningar där utrymme, vikt, systemtillförlitlighet och prestanda är kritiska parametrar, såsom missiler, stridsflygplan, militärradioapparater och övervakningsnyttolaster.

5. Bilindustrin: Framstegen inom bilindustrin ökar snabbt, till exempel uppfinningen av automatkörande bilar. Dessa avancerade fordon använder styva flexibla kretskort för sina kontrollpaneler och interna ledningssystem.   

6. Robotik: AI:s framväxt och utvecklingen av autonoma och självbeslutande robotar kräver ett mer tillförlitligt kretskort. De styva, flexibla kretskorten når riktmärken för att passa in i komplexa utrymmen och används alltmer inom robotikområdet.

Designöverväganden för styva flexibla kretskort

Vid design av styva flexibla kretskort är det viktigt att noggrant beakta vissa designparametrar som böjningsradie, materialtjocklek och mekaniska påfrestningar etc.

1. Beräkna böjningsradie: Det är viktigt att beräkna böjningsradien för ditt styvflexibla kretskort för att säkerställa flexibilitet utan skador. Böjningsradien är i grunden måttet på i vilken grad ett flexområde på ett kretskort lätt kan böjas. Korrekt beräkning av böjningsradien för ditt styvflexibla kretskort säkerställer att kretskortet kan överleva det erforderliga antalet böjningar.

2. Antal gånger flexibilitet: Innan du börjar designa kretskortet, bestäm hur många gånger ett kretskort kommer att böjas. Detta ger dig en uppfattning om huruvida du ska designa ett statiskt, styvt och flexibelt kretskort eller ett dynamiskt, styvt och flexibelt kretskort.

3. Det rekommenderas att välja polyimidmaterial för den flexibla delen av kretskortet och FR4 för den styva sektionen.

4. Det rekommenderas att pläterade genomgående hål (PTH) alltid ska vara minst 0.5 mm från böjningsområdet.

5. Undvik alltid 90° böjning. Den vinkelräta böjningen kan orsaka att brädan går sönder.

6. Använd inte pläterade genomgående hål på den flexibla delen eller nära böjningsområdet. av den flexibla sektionen.

7. Stela flexibla kretskort är mer benägna att bli uppvärmda, och detta kan skada kretskortet. Därför är korrekt värmehantering viktig för att undvika överhettning av kretskortet.

8. PCB-stapling spelar en viktig roll för att bestämma kretskortets noggrannhet. Flerskiktade styva flexibla PCB:er har mer än två ledande lager. Korrekt uppriktning av ledande lager säkerställer signalintegritet och förbättrar den totala prestandan.

9. Korrekt ledarjustering och vidhäftning mellan lagren är avgörande för att bibehålla kretsens integritet och prestanda samtidigt som maximal flexibilitet bibehålls.

10. Vid design av styva flexibla kretskort ska du alltid följa IPC 6013-standarden för styva flexibla kretskort.

Tillverkningsprocess för styva flexibla kretskort

Till skillnad från tillverkning av styva kretskort är styva flexibla kretskort komplexa och kräver noggrann uppmärksamhet för att förhindra fel och uppnå korrekt flexibilitet. De viktigaste stegen för tillverkning av styva flexibla kretskort är;

1. Schematisk design: I det första steget utformar kretskortskonstruktören schemat för det styva och flexibla kretskortet. Konstruktören specificerar alla styva och flexibla delar i schemat enligt IPC 6013-standarden.

2. Materialval: I detta steg väljs material för både de styva och flexibla delarna. Vanligtvis används polyimid eller Kapton för den flexibla delen och FR4-material för den styva delen.

3. Lamineringsprocess: Både styva och flexibla delar av kretskortet lamineras under extrema temperaturer så att kretskortet uppnår stark mekanisk bindning.

4. Borrning och plätering: Pläterade genomgående hål borras för att skapa de elektriska anslutningarna mellan de ledande lagren på det styv-flexibla kortet.

5. Komponentplacering: Komponenterna placeras på plattorna. Lödpasta appliceras och reflow-lödning utförs för att fästa komponenterna på kortet.

6. Slutprovning och inspektion: Slutligen utförs tester med hjälp av olika inspektionsmaskiner för att identifiera eventuella fel eller defekter.

Kostnadsöverväganden för styva flexibla kretskort

De styva flexibla kretskorten är dyra, och det råder det ingen tvekan om. Den initiala kostnaden för de styva flexibla kretskorten är högre på grund av användningen av specialiserade material, en unik tillverkningsprocess och ytterligare designöverväganden.

1. Effektivitet vid styv-flexibel montering: Den initiala kostnaden för dessa kretskort kan vara högre, men de minskar antalet kontakter och kablar vilket gör monteringsprocessen enklare. Detta ökar den totala effektiviteten i monteringsprocessen, vilket minskar arbetskostnader och fel.

2. Kostnadsbesparingar: Den initiala kostnaden för styva flexibla kretskort är högre, men den långsiktiga kostnaden minskar på grund av tillförlitligheten.

3. Högvolymsproduktion och kostnad: Ett sätt att minska den initiala kostnaden för styva flexibla skivor är att öka produktionsvolymen. När produktionen ökar minskar tillverkningskostnaden per enhet.

4. Prototyputveckling och kostnad: Utvecklingen är en iterativ process. I prototypfasen kan designändringar och modifieringar påverka produktens totala budget. Det är viktigt att beakta dessa faktorer under planeringsfasen för att säkerställa en kostnadseffektiv produktutveckling. 

Hur skiljer sig styva flexibla kretskort från traditionella styva kretskort?

Det styva flexibla kretskortet är ett kort som har förmågan att böjas och böjas. Deras flexibilitet gör dem idealiska för applikationer där storlek, utrymme och form är avgörande. Som namnet antyder har det styva flexibla kretskortet både styva och flexibla delar. Den styva delen är tillverkad av FR4-material, och den flexibla delen använder polyimid- eller Kapton-material för att öka flexibiliteten. Polyimidmaterialets dielektriska konstant är mycket bättre än FR4, vilket gör det idealiskt för den flexibla delen av kretskortet. Beroende på graden och användningen av flexibilitet klassificeras styva flexibla kretskort som enkelsidiga, dubbelsidiga och flerskiktade styva flexibla kort. Dessa kretskort används mestadels i högdensitetskopplingar, militära applikationer och bärbar elektronik.

Å andra sidan har traditionella styva kretskort inga flexibla delar. De är huvudsakligen tillverkade av FR4-material. Till skillnad från styva flexibla kretskort kan styva kretskort inte absorbera höga vibrationsstötar och kan lätt skadas. Deras styvhet gör dem olämpliga för komplexa geometrier.

Översikt över flexibla och rigid-flexabla delar

Flex- och rigid-flex är båda typer av kretskort och används för unika ändamål. Flexkretskort kan böjas utan att skadas. Flexkretskort används där det krävs lättvikt, kompakthet och ett mindre antal kontakter. I flexkretskort används vanligtvis polyimid- eller Kapton-material för att uppnå flexibilitet. Det förbättrade DK-värdet hos dessa kretskort gör att de kan uppnå flexibilitet och böjbarhet. Beroende på graden av flexibilitet och böjbarhet kategoriseras flexkretskort i två typer.

1. Statiska flexibla kretskort: Om ett flex-kretskort är konstruerat så att det bara kan böjas mindre än 100 gånger under sin livstid kallas denna typ av flex-kretskort för ett statiskt flex-kretskort. De statiska flex-kretskorten böjs vanligtvis bara under monteringsprocessen. Dessa är inte konstruerade för att böjas efter monteringsprocessen. När kretskortet väl är monterat i slutprodukten förblir det statiskt.

2. Dynamiska flexibla kretskort: Om ett flexibelt kretskort är utformat så att det kan böjas regelbundet kallas det för dynamiskt flexibelt kretskort. Dessa kretskort kan motstå tusentals böjningscykler.

Å andra sidan kombinerar styva flexibla kretskort fördelarna med både styva och flexibla kretskort. I styva flexibla kretskort är en del av kretskortet styv, vilket innehåller alla komponenter, och den andra delen är flexibel för att skapa sammankoppling mellan de två styva områdena. Beroende på applikationstyp är antingen en eller flera flexibla kretsar fästa vid styva kort. Styva flexibla kretskort erbjuder många fördelar, inklusive flexibilitet, böjbarhet, robusthet, hantering av vibrationer och platsbesparande, vilket gör dem idealiska för applikationer som medicintekniska produkter, försvar, bärbar teknik och konsumentelektronik.  

Skillnaden mellan FFC och FPC

Den flexibla plattkabeln (FFC) är en enkel kabel som har ledningar i båda ändar utan ytterligare kretsar anslutna till den. De används främst för sammankoppling mellan moduler. Å andra sidan är den flexibelt tryckta kretskabeln (FPC) en kabel som har ledningar i båda ändar och ytterligare kretsar anslutna till den. Den är mer komplex än FFC. Både FFC och FPC är utformade för speciella tillämpningar.

PCBasic: En leverantör av styva, flexibla kretskort från Kina

Att välja rätt man för rätt jobb är alltid en kritisk uppgift. När det gäller tillverkning av styva flexibla kretskort är PCBasic den betrodda och pålitliga leverantören. Här är anledningarna till att du bör överväga PCBasic för din styva flexibla design.

1. Högkvalitetsstandarder: Vi har omfattande test- och kontrollrutiner som säkerställer kvalitetskontroller i varje steg av produktionscykeln. Vi är stolta över att ha en ISO9001 och QS9000 kvalitetssystem för att uppfylla internationella standarder.

2. Konkurrenskraftig prissättning: Rigid-flex PCB är dyrt, och det vet vi. Därför erbjuder vi våra kunder mycket konkurrenskraftiga priser för att maximera deras lönsamhet. Vi tror på att skapa långsiktiga relationer. 

3. Pålitlighet: Vi är en ledande leverantör av styva flexibla kretskort i Kina och över gränsen. Vårt tekniska team följer strikt standarder och procedurer för att säkerställa att produkten uppfyller högsta kvalitet. Våra strikta policyer förhindrar användning av felaktiga komponenter eller delar, vilket gör slutprodukten tillförlitlig och hållbar. Vi har över 10 års erfarenhet av tillverkning av kretskort. Vi levererar styva flexibla kretskort till våra kunder som presterar med noggrannhet och precision.

4. Tekniska möjligheter: Vårt tekniska team kan enkelt hantera era komplexa styva-flexibla kretskort. Vi har ett expertteam som kan hantera alla problem som kan uppstå under tillverkningsprocessen.