Esnek PCB'ler: Tipes, Tasarım ve Uygulamalar

Esnek baskılı devre kartları, kavisli ve dar alanlara uyum sağlamak için bükülür. Esnek bir film üzerinde ince bakır katmanları kullanırlar ve mühendislerin daha küçük cihazlar üretmesine olanak tanırlar. Bunları kameraların, akıllı telefonların ve tıbbi cihazların içinde bulabilirsiniz. Bükülme ve katlanma, yeni düzen seçenekleri sunar ve sinyalleri yüksek güvenilirlikle iletmelerine olanak tanır.

Esnek PCB'ler, cihazlarda yer ve ağırlık tasarrufu sağlar. Tasarımcılar ince ve hafif görünen cihazlar tasarlarken, giyilebilir cihazlar konfor ve dayanıklılık kazanır. Üreticiler montaj adımlarını azaltarak üretim hatlarında zamandan tasarruf edebilir. Esnek devre kartları ayrıca günlük kullanımda harekete ve strese dayanıklıdır. Elektrikli arabalar, dronlar ve akıllı evler de dahil olmak üzere çok çeşitli cihazlar bu teknolojiyi kullanır. Bu büyüme, sizin için birçok yeni araç şekillendirir.

Esnek PCB'lerin ana türlerini, yapılarını ve avantaj ve dezavantajlarını incelerken okumaya devam edin. Ayrıca bunları daha popüler sert PCB'lerle karşılaştıracak ve neden esnek PCB'leri tercih etmeniz gerektiğini açıklayacağız. 

Esnek PCB nedir?

Esnek baskılı devre kartı (PCB), bükülebilir bir film üzerine inşa edilmiş ince bir elektronik karttır. Kart boyunca güç ve sinyalleri taşıyan bakır iletkenleri barındırır. Taban filmi bükülebilir veya parçaların etrafına dolanabilir. Ayrıca dar veya kavisli alanlara uyacak şekilde şekillendirebilirsiniz. Bu özgürlük, düz bir kartın yeterli olmadığı durumlarda idealdir.

Sert PCB'ler, bükülmeye karşı dirençli ve baskı altında şeklini koruyan sert ve düz bir alt tabaka üzerinde bulunur. Esnek PCB'ler ise hareketle veya sıkı bir şekilde oturarak bükülür ve esner. Kompakt cihazların içine katlayarak konnektör ve kablo tasarrufu sağlayabilirsiniz. Ayrıca ağırlık ve montaj adımlarını da azaltır. Bu tasarım değişikliği, sizin için birçok yeni düzen seçeneği sunar.

Esnek levhalar, alt tabaka olarak poliimid veya polyester gibi filmler kullanır. Bakır folyo, özel yapıştırıcıyla bu filme bağlanır ve bir örtü tabakası, esnekliği korurken izleri korur. Parçaları sabitlemek için takviyelerin eklendiğini ve ayrıca yalıtım ve dayanıklılık için örtü filmleri de görebilirsiniz. Esneklik ve dayanıklılığı dengelemek için katman sayısı ve kalınlığı kullanıma göre değişir.

Esnek PCB'leri kameralarda, telefonlarda, giyilebilir cihazlarda ve sensörlerde bulabilirsiniz. Tıbbi tarayıcılara, akıllı gözlüklere ve dronlara sığarlar. Otomobil üreticileri bunları gösterge panellerinde ve sensörlerde kullanırken, uzay araçları ve uydular hafiflikleri ve esneklikleri sayesinde bu PCB'lere güvenirler. Esnek devre kartları, hareket eden robotlar için de oldukça önemlidir.

Esnek Devre Kartlarının Türleri

Farklı elektrikli bileşenler ve cihazlar için kullanılan birçok esnek PCB türü vardır. İşte bunlardan bazılarına daha yakından bakalım.

Tek taraflı Esnek PCB

Tek taraflı esnek PCB, bakır izlerini ince bir filmin bir tarafına yerleştirir. Poliimid film, dar alanlardan geçerken sinyal taşıyıcısı görevi görür. Bir kaplama, katlama noktası görevi gören iz ve işaretlere koruma sağlar. Bu yerleşim tasarımı, temel elektronik devreler için uygun maliyetli ince bir devre kartı üretir.

Mühendisler genellikle sensör şeritleri, LED şeritler ve temel sinyal bağlantıları için tek taraflı esnek kartlar kullanırlar. Kart, üretim sırasında tek bir bükülme hareketi yaşar veya düz kalır. Kablo demetleri ve kablolarda tek bir kesim, hem gereken alanı hem de sistem ağırlığını azaltır. Tek bakır katman, imalat şirketlerinin kısa üretim serileri için üretim süreçlerini basit tutarken düşük üretim maliyetlerini korumalarına da olanak tanır.

Dizayn Ek bağlantı elemanları olmadan karmaşık kablolamayı destekleyemez. Tüm yol boyunca titiz bir planlama yapılır, bu da herhangi bir çaprazlama olasılığını ortadan kaldırır. Ek bağlantılar için bağlantı elemanları veya harici kablolar gerekir. Takviye elemanlarının eklenmesi, konektör veya parça montaj elemanı olarak görev yaptıkları için levha kalınlığının artmasına neden olur.

Çift taraflı Esnek PCB

Çift taraflı esnek PCB, filminin her iki tarafında da bakır tutar. Geçiş delikleri ve mikro geçişler, kartın çeşitli katmanlarını birbirine bağlar. Aynı boyutsal alan içinde ek yönlendirme yetenekleri artar. Esnek PCB'nin her iki tarafında, bükülmeye eğilimli alanları da güçlendiren koruyucu kaplamalar bulunur. Kart, ortalama karmaşıklık seviyeleri ve sinyal yoğunluklarıyla çalışırken ince profilini korur.

Çift taraflı esnek PCB'ler, barkod tarayıcıların ve kamera kablolarının yanı sıra LED arka aydınlatmaların içinde de bulunur. Ek katman, veri hatlarından gelen gücü bölerek daha iyi performans sağlar. Delme ve kaplama işlemlerini içeren üretim süreçleri, üretim maliyetlerini tek taraflı yapıya göre çok daha yüksek seviyelere çıkarır. Parça yerleştirme ve kritik net yönlendirmedeki esneklik, tasarımcılara kazanç sağlar.

Bükülme bölgelerindeki yönlendirme süreci, geçiş yollarının çatlamasını önlemek için kapsamlı bir planlama gerektirir. Üretim süreci, geçiş yollarını kavisli bölümlerden kaçınan alanlara yerleştirmenizi ve kaplamada güçlendirilmiş açıklıklar kullanmanızı gerektirir. Üretici kuralları, bükme işlemleri sırasında güvenilirliği korumak için iz boyutlarını belirler. Belirlenen kurallar, giyilebilir ve katlanabilir sistemlerde uzun vadeli güvenilirliği korurken yüksek yoğunluk elde etmenizi sağlar.

Çok Katmanlı Esnek PCB

Çok katmanlı esnek PCB, esnek filmlerin içinde üç veya daha fazla bakır katmanını birleştirir. Dahili bakır katmanlar, gürültüyü azaltma işlevi gören güç ve topraklama düzlemlerini içerir. Katmanların bağlantısı, alan gereksinimini en aza indirmek için kör veya gömülü mikro geçişler aracılığıyla gerçekleşir. Yığın boyunca uzanan bir örtü tabakası, tüm bakır katmanlarını esneme aşınmasından korur.

Yüksek hızlı devre tasarımları, RF modülleri ve kompakt kamera bağlantıları, bu özel esnek PCB türünden faydalanır. İnce ve esnek bir paket, sinyal iletimi sırasında güç kaynağı ve topraklama için katmanlar içerir. Tasarımdaki ödünleşimler ve artan maliyetler sayesinde daha iyi sinyal bütünlüğü ve EMI kontrolü elde edilir. Üretim süreci, her bir yapıştırıcı katmanı için hassas hizalama, özel laminasyon basınçları ve kontrollü ısıl işlem gerektirir.

Katman sayılarının erken belirlenmesi hayati önem taşır çünkü ek katmanlar hem kalınlık hem de ek aşındırma işlemleri yaratır. Hareket sırasında koruma sağlamak için kritik ağların iç katmanlara eşlenmesi gerekir. Yığındaki katman sayısı, tasarımcıların tasarım gereksinimlerini bu kısıtlamalarla eşleştirirken dikkate almaları gereken bükülme yarıçapı sınırlamalarını belirler. Güvenilirlik ve esneklik arasındaki denge, tüm levha boyunca korunabilir.

esnek PCB

Tasarımında esnek alt tabaka filmi kullanan tüm elektronik devreler esnek PCB olarak sınıflandırılır. Esnek PCB tasarımı, temel tek katmanlı konfigürasyonların yanı sıra karmaşık çok katmanlı yapı tiplerini de içerir. Malzeme ve bakır kalınlığı seçimi, beklenen esneme sayısına bağlıdır. Statik esnek kartlar tek bir bükülme yaşarken, dinamik esnek kartlar sürekli bükülme hareketlerini karşılamalıdır.

Statik esnek paneller, özellikle kamera ve telefon montajlarının katlanmalarını desteklemek için kullanılır. Bu işlem, panelleri büküp yeni konumlarında tutmanızı gerektirir. Hareketli bağlantılar ve katlanan ekranlar, içlerinde dinamik esnek panellerin çalışmasını gerektirir. Bakır gerilim giderme ve nötr büküm çizgileri için özel tasarımlar uygulanmalıdır. Panel tasarımınız, herhangi bir hasar görmeden binlerce bükme döngüsüne dayanacaktır.

Esnek PCB seçimi, hareket gereksinimleriniz ve ürün giderleriniz arasında bir denge kurmanıza olanak tanır. Tek kullanımlık bükümlerin maliyeti, tasarım ve üretim boyunca dinamik yapıların maliyetinden daha düşüktür. Uygun film ve kaplama stili ve iz şeklinin seçimi, hareket profilinize ve bütçe gereksinimlerinize bağlıdır ve bu seçimleri üreticinizle birlikte yaparsınız.

Sertleştirici(ler) ile esnetin

Esnek PCB'lere takılan sert pedler, ağır parçaları ve konnektörleri destekleyen sertleştirici görevi görür. Sertleştirici malzemeler FR4, poliimid ve ince metal levhalardan oluşur. Bağlayıcılar, düz montaj veya ekstra dayanıklılık gerektiren yerlerde sertleştiricileri bağlamak için kullanılır. Film tasarımındaki esnek ve sert bölgelerin birleşimi, konnektörün film malzemesine zarar vermeden takılmasını sağlar.

Tasarım süreci, tasarımcıların sertleştiricileri levha kenarlarının altına yerleştirmelerini ve aynı zamanda bağlantı pedleri ve test noktalarının altına yerleştirmelerini gerektirir. Levha, yakınlarda bükülmenin mümkün olmasını sağlamak için küçük açıklıklar bırakılarak şekillendirilir. Yapışkan katmanlar, sertleştiricilerin güvenli bir şekilde bağlanmasını sağlarken delaminasyon veya tümsek oluşumunu önler. Sertleştiriciler arasındaki geçişler, düzgün bir bükülme sağlamak için örtü tabakasıyla kaplanır.

Sertleştiricilerin kullanımı, belirli bölgelerdeki levha kalınlığını etkilediğinden, montaj aletinin erişilebilirliğini kontrol etmeniz gerekir. Hem lehim pastası şablonlarını hem de al-yerleştir ekipman ayarlarını değiştirmeniz gerekir. Ek kurulum süreci, parçaların doğru hizalanmasını ve lehim bağlantılarının, çevredeki esnek filmdeki hareketlere rağmen sağlamlığını korumasını sağlar.

Sert esnek PCB

Sert-esnek PCB, sert ve esnek bölümleri tek bir parçada birleştirir. Üretim süreci, tüm katmanları birbirine bağlamadan önce sert katmanlar arasına esnek filmler yerleştirmeyi içerir. Hibrit tasarım, sert adaların birbirine bağlanmak için esnek köprüler kullanması nedeniyle kablo ihtiyacını ortadan kaldırır. Kart belirli alanlarda dayanıklılığını korurken diğer bölümlerde esneklik kazanır.

Sert-esnek PCB uygulamaları havacılık, tıbbi implantlar ve askeri ekipmanlarda mevcuttur. Bu kartlar, farklı sertlik seviyeleri gerektiren zorlu ortamlarda etkili bir şekilde çalışır. Kart, ağır bileşenleri destekleyen sert parçalar ve kablo benzeri yapılar veya katlama yetenekleri oluşturan esnek bölümler içerir. Üretim, hassas katman birleştirme, kontrollü laminasyon ve bakır alanların hassas hizalanmasını gerektirir.

Rijit-esnek tasarım süreci, mekanik uyumların oluşturulması ve başlangıçtan itibaren büküm profillerinin belirlenmesiyle başlar. Tasarımınız, düz bölgeleri ve katlanması gereken alanları belirler. CAD aracınızın hem rijit hem de esnek istifleme özelliklerinin tasarımını desteklemesi gerekir. Dikkatli planlama süreci, ağırlık ve alan gereksinimlerini azaltan ve montaj adımlarını basitleştiren tek bir montajla sonuçlanır.

Esnek PCB'lerin Yapısı

Esnek bir kartın yapısı, bükülebilir özelliklere sahip ince bir sandviç yapıya benzer. Bu sistemin ana bileşeni esnek bir alt tabaka malzemesidir. Filmler, bakır folyonun gerekli devreleri oluşturmak için bağlandığı bir taban görevi görür.

Yapıştırıcı katmanlar, bükme işlemleri sırasında devre bileşenlerini yerinde tutmak için bağlayıcı malzemeler görevi görür. Bakır izleri, üst kaplama tabakasının uygulanmasıyla aşınma ve neme karşı korunur.

Bir PCB'yi Ne Kadar Bükebilirsiniz?

Bükülme yarıçapı, esnek levhaların maksimum eğriliğini belirler. Bükülme esnekliği için standart ölçü, levha kalınlığının on katına eşittir. 1 mm'lik bir yarıçap, 0.1 mm kalınlığındaki bir levhayı herhangi bir hasara yol açmadan bükmek için minimum gerekliliktir. Tek bir bükülme, levha kalınlığının beş katı kadar bir kalınlıkta gerçekleşir, ancak bu, levhanın kırılmasına yol açabilir.

Malzeme seçimleri esnekliği etkiler. Poliimid malzemesi ısıtıldığında mukavemet özelliklerini korur ve birçok esnek çevrimi destekler. Polyester malzeme, statik bükülmelerin tasarımında en iyi sonucu verir. Bakır kalınlığı da önemlidir. İnce bakırın bükülme mukavemeti artarken, gereken gerilim azalır.

Esnek PCB Tasarımında Sertleştiricinin Rolü

Takviyeler, bileşen pedlerinin düzlüğünü ve stabilitesini korumaya yarar. Takviyeler, konnektörlerin, entegre devrelerin ve test noktalarının altında yerlerini bulur. Esneme sırasında takviyeler olmadığında lehim bağlantıları çatlama eğilimindedir. Takviyeleri bağlamak için ısıya dayanıklı yapıştırıcı kullanmalısınız. Bileşen sabit kalırken, kart hareketi engellenir.

En sık kullanılan sertleştirici malzemeler FR4, poliimid ve alüminyumdan oluşur. FR4, düşük maliyetli ve sağlam bir taban sunar. Poliimid sertleştiriciler, alt tabaka esnekliğine uygundur. Alüminyum, ek yapısal desteğe ihtiyaç duyan konnektörler için güçlü bir malzeme görevi görür. Sertleştiricilerin, işlem sırasında açıkta kalan kenarları koruyarak bükülmeden önce şekillendirilmesi gerekir. Sertleştiricilerin yerleştirilmesi, montaj süreçlerini yönlendirmek için bileşenlerin altına veya levha kenarlarına yerleştirilir.

Sertleştiricilerin eklenmesi, belirli levha alanlarının kalınlığını etkiler. Montajdan önce hem yükseklik gerekliliklerini hem de montaj boşluğu paylarını hesaba katmanız gerekir. Sertleştiricilerin kenarlarına bant veya örtü uygulanarak çevresel etkilerden korunursunuz. Sertleştirici kenarlarının bant veya örtü altına yerleştirilmesi, hem yönlendirme kalitesini sağlar hem de sertleştirici-esnek bölüm birleşim noktalarında filmin soyulmasını önler.

Esnek Baskılı Devre Kartları için Tasarım İpuçları

İz genişliğini ve aralığını yerleşim planının başlarında planlayın. Daha geniş izler daha fazla akım taşır ancak sertliği artırır. Daha dar izler ise daha sıkı bükülmenizi sağlar ancak akımı sınırlar. Esneklik sırasında kısa devreyi önlemek için tutarlı aralıklar kullanın. Minimum değerleri üreticinizin kapasitesi dahilinde tutun.

Bükülme alanlarını belirleyin ve hassas ağları uzak tutun. Bükülme çizgilerini, tahtanın hafifçe kıvrılacağı yerlere yerleştirin. Katlama bölgelerine geçiş noktaları yerleştirmekten kaçının. İz uçlarına köpek kemiği şekilleri gibi kabartma desenleri ekleyin. Bu, tahta esnediğinde gerilimi dağıtır ve çatlakları önler.

Mümkün olduğunda bileşenleri bükülme bölgelerinin dışına yerleştirin. Düşük profilli, yüzeye monte parçalar kullanın. Parçaları bir bükülme bölgesine yerleştirmeniz gerekiyorsa, esnek konnektörler veya sıfır giriş kuvveti uygulayan soketler kullanın. Esnek hareketten kaynaklanan sinyal bozulmasını azaltmak için sabit bölümlere yüksek hızlı veya yüksek hassasiyetli ağlar döşeyin.

Esnek yığınlama ve büküm simülasyonunu yöneten CAD araçlarını seçin. Birçok PCB aracı, nötr büküm çizgileri çizmenize ve bakır gerilimini görselleştirmenize olanak tanır. Alt tabaka, yapıştırıcı, bakır ve kaplama ile katman oluşumunu tanımlayın. Muhafaza tasarımı için büküm verilerini mekanik CAD'e aktarın. Bu iş akışı, uyum veya çarpışma sorunlarını erkenden tespit etmenizi sağlar.

PCBasic Hakkında

Projelerinizde zaman paradır ve PCBtemel alır. PCBasic bir PCB montaj şirketi her seferinde hızlı ve kusursuz sonuçlar veren kapsamlı PCB montaj hizmetleri Her adımda uzman mühendislik desteği sağlayarak her panoda en yüksek kaliteyi garanti altına alıyoruz. Önde gelen bir PCB montaj üreticisi, Tedarik zincirinizi kolaylaştıran tek noktadan çözüm sunuyoruz. Gelişmiş çözümlerimiz ile iş ortaklığı yapıyoruz. PCB prototip fabrikası Hızlı geri dönüşler ve güvenebileceğiniz üstün sonuçlar için.

Esnek PCB'lerin Avantajları

Esnek PCB'ler, az sayıda parçayla sıkı düzenler tasarlamanıza olanak tanıyan birçok avantaja sahiptir. İşte başlıca avantajları.

•  Dar alanlara katlanarak yerden tasarruf sağlar.

•  İnce filmler kullanarak cihazınızın ağırlığını azaltıyorlar.

•  Tasarımınızdan fazla kabloları ve konnektörleri çıkarırsınız.

•  Montaj adımlarını kısaltır ve üretimi hızlandırır.

•  Hareketli parçalarda bükülebilen tahtalara göre daha uzun ömürlüdürler.

•  Daha hafif bir son ürünle nakliye masraflarını azaltırsınız.

Esnek PCB'lerin Eksiklikleri

Flex PCB'ler birçok avantaja sahip olsa da, bazı dezavantajları da vardır. İşte bunlardan bazıları.

•  Malzeme ve özel işlem ücretlerine daha fazla ödeme yapabilirsiniz.

•  Dikkatli bir kullanım ve özel montaj aparatlarına ihtiyaç duyarlar.

•  Bükülme bölgelerine ne kadar yük bindirdiğinizi sınırlarlar.

•  Ağır bağlantı elemanları veya parçalar için sertleştiriciler eklemeniz gerekir.

•  Esneklik hasarını erken tespit etmek için test ve muayeneye ihtiyaç duyarlar.

Esnek PCB ve Sert Esnek PCB

Esnek ve sert-esnek PCB'lerin üretim yöntemleri, aynı işlevsel gereksinimleri karşılamalarına rağmen farklılık gösterir. Aşağıdaki tablo, esnek ve sert-esnek PCB'ler arasındaki temel farkları göstermektedir.

PCBasic'ten Esnek PCB Prototip Üretim Hizmetleri

PCBasic'in hızlı esnek PCB prototip üretim hizmeti, her düzeydeki prototip karmaşıklığını ele alır. Gerber dosyalarınızı ve yığın özelliklerinizi çevrimiçi platformumuzu kullanarak gönderebilirsiniz. Mühendislerimizin tasarım incelemesi, büküm yarıçapı ve iz genişliği özelliklerinin yanı sıra kaplama geçiş boyutları hakkında da tavsiyeler sunar. Sizinle üretici arasındaki iletişim, gerçek zamanlı e-posta ve sohbet hizmetleri aracılığıyla gerçekleşir.

PCBasic, prototipinizi hassas lazer kesicilerle frezeleyerek poliimid filmlere çizim işlemleriyle bakır folyo eklemeden önce hazırlar. Kaplama malzemelerini ve sertleştiricileri birbirine bağlamak için gereksinimlerinizi takip ediyoruz. Şirketimiz bünyesindeki montaj tesisi, esnek çevrim prosedürleriyle fonksiyonel testler gerçekleştirirken parça lehimleme işlemlerini gerçekleştirir. Rapor, fotoğraflar, test kayıtları ve eksiksiz dokümantasyon içerir.

Sonuç

Esnek PCB teknolojisi, minimum alan kullanımı, azaltılmış ağırlık gereksinimleri ve basitleştirilmiş montaj prosedürleri sayesinde yeni ürün tasarımlarının ortaya çıkmasını sağlar. Projenizin gereksinimlerine bağlı olarak, tek taraflı kartlar ve çok katmanlı ve sert-esnek tasarımlar arasından seçim yapabilirsiniz. Hareket halinde güvenilirlik, malzemelerin, izlerin ve bükme işlemlerinin dikkatli bir şekilde planlanmasıyla mümkün olur.

PCBasic gibi üreticilerin müşterilerine sunduğu uzmanlık ve hızlı prototip oluşturma ve üretim yolu. Uygun esnek levha tipini kullanmak, ince ve dinamik cihazları verimli ve güvenli bir şekilde geliştirmenizi sağlar.