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Rendere le schede PCB più facili da produrre e ridurre i costi di elaborazione
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Rendere le schede PCB più facili da produrre e ridurre i costi di elaborazione

2022-05-13
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Author:pcb

Flesso rigido Scheda PCB non sono un circuito stampato ordinario. Il processo di combinare sottili strati di substrati flessibili e rigidi in un unico componente presenta sfide e opportunità uniche. Quando i progettisti hanno deciso di progettare PCB rigidi-flessibili a blocchi, Hanno scoperto che la maggior parte di ciò che avevano imparato in precedenza sulla progettazione PCB era problematico. Quello che progettano non è più un piano bidimensionale, ma una connessione interna tridimensionale che può essere piegata e piegata. Oserei dire, questo sarà un PCB più potente. I progettisti di schede rigide-flex sostituiscono i circuiti stampati compositi con connettori multipli, Cavi e nastri con un unico componente per maggiori prestazioni e stabilità. Hanno limitato la portata del progetto a un singolo componente, piegare e piegare linee come una pila di cigni di carta per ottimizzare lo spazio disponibile. Termine comune Letteralmente, "circuito flessibile" si sente come un sostituto per cavo a nastro multi-cablato. In cima al substrato piatto flessibile sono gli strati del circuito, che sono collegati tra loro end-to-end. Questa connessione è spesso vista tra la testina di stampa e la scheda di controllo di una stampante inkjet. Nella terminologia dei circuiti flessibili, questa flessibilità continua è definita "flex dinamico". In applicazioni flessibili dinamiche,I circuiti flessibili sono spesso (ma non limitati a) unilaterali, al fine di ottenere alte prestazioni e forte affidabilità. I circuiti flessibili sono utilizzati per le interconnessioni tra vari sottosistemi, come collegare testine di stampa alle schede di controllo.

Scheda PCB

Durante il ciclo di vita di un circuito flessibile, deve essere piegato, piegato e assemblato con poca deviazione, che è chiamato "flex-to-install". Le installazioni flessibili sono disponibili in una varietà di configurazioni, da monostrato a multistrato, a seconda delle esigenze dell'applicazione. La flessione limitata durante la vita utile è buona per limitare lo stress sul conduttore e per creare più strati. Durante le installazioni flex, dove è richiesta l'installazione di componenti monolaterali, la strategia è quella di posizionare e laminare materiali rigidi nel circuito flex per rafforzare aree specifiche. Questo tipo di progettazione del circuito flessibile è indicato come un "flex rigidized". I materiali rigidi (tipicamente FR4) non contengono conduttori e sono utilizzati principalmente per rafforzare la base o l'area di connessione di un componente. Le schede rigide-flex hanno i vantaggi dei circuiti flessibili e dei materiali rigidi, ma il costo è più alto; I pannelli rigidi-flex possono essere utilizzati come sostituto dei pannelli rigidi-flex. I materiali rigidi non devono essere incisi o placcati, ma devono solo essere forati e aggiunti come linee, riducendo i tempi di elaborazione del PCB. Durante l'installazione flex, se è necessaria l'installazione di moduli bifacciali o se avete bisogno di circuiti stampati ultrasottili, una scheda flex rigida può essere una soluzione praticabile. La scheda rigida-flex ha sia uno strato rigido che uno strato flessibile ed è un circuito stampato multistrato. Un tipico circuito stampato rigido flessibile (a quattro strati) ha un nucleo in poliimide che è coperto con foglio di rame sia sul lato superiore che inferiore. Gli strati rigidi esterni sono costituiti da FR4 monofacciale laminate su entrambi i lati del nucleo flessibile per assemblare un PCB multistrato. Le schede rigide-flex sono ampiamente utilizzate, ma a causa dell'uso misto di vari materiali e delle fasi di produzione multiple, il tempo di lavorazione delle schede rigide-flex è più lungo e il costo di produzione è più alto. Quando si realizzano pannelli rigidi-flessibili multistrato, la lavorazione dello strato flessibile è molto diversa dallo strato esterno FR4. Gli strati realizzati con materiali diversi devono essere uniti mediante laminazione, quindi forati ed elettroplaccati. Pertanto, potrebbe richiedere da 5 a 7 volte più tempo per realizzare un tipico PCB rigido a quattro strati che per fare un PCB rigido a quattro strati standard


Applicazione di pannelli rigidi flessibili

Le schede rigide-flex si trovano comunemente nell'elettronica di consumo come le fotocamere digitali, videocamere, e lettori MP3. Può anche essere utilizzato in sistemi di navigazione ad armi di fascia alta montati su aerei. Secondo la mia ricerca, Le schede rigide-flex sono spesso utilizzate nella fabbricazione di aerei militari e attrezzature mediche. I pannelli rigidi flessibili apportano enormi vantaggi alla progettazione di aerei militari perché riducono il peso aumentando l'affidabilità di connessione. Naturalmente, i benefici derivanti dalla dimensione complessiva più piccola non possono essere ignorati. I dispositivi medici impiantabili - come pacemaker e impianti cocleari - beneficiano anche della capacità della scheda rigida flex di piegarsi e piegarsi in spazi ristretti, così come la sua affidabilità notevolmente migliorata. Potresti anche immaginare come sarebbe se il pacemaker non funzionasse perché il cavo alla batteria si è staccato. Con la scheda rigida flessibile, la batteria può essere collegata direttamente allo strato del circuito e può essere installata ovunque nel montaggio.


Esempio di applicazione di pannelli rigidi flessibili

I progettisti nelle applicazioni rigid-flex si affidano al rigid-flex come modo per raggiungere gli obiettivi del prodotto. Possono utilizzare progetti rigidi come prototipi per testare i loro concetti di progettazione prima di creare nuovi prodotti utilizzando schede rigide-flex. Il sistema infrarosso sarà installato su un micro veicolo aereo o aereo senza pilota, che richiede al sistema di coprire l'intervallo di monitoraggio di una fotocamera digitale portatile da 5 pollici cubi con un carico utile non superiore a 3 once. Questo è, pur mantenendo il livello originale di funzionalità e affidabilità, lo spazio è ridotto del 50% e il peso è ridotto del 95%. La sfida era come ridurre il peso totale da 3 libbre a meno di 3 once. La soluzione consiste nel rimuovere il rigido Scheda PCB Montaggio collegato da più connettori e passaggio a schede rigide-flex. Ho incontrato Jeff all'inizio del processo di progettazione, e anche se questa era la sua prima volta che usava una tavola rigida-flex, Ha capito bene ogni passo della strada. Durante il processo produttivo, Ha esternalizzato il progetto di progettazione PCB ad un esperto progettista di applicazioni rigide-flex, e ha coinvolto i produttori di PCB all'inizio del processo. L'autorità ha detto: "Anche se il costo del bordo rigido-flex è più costoso del bordo rigido tradizionale, fornisce una soluzione ideale per questo progetto. Usiamo l'interconnessione di substrati flessibili invece di collegare apparecchiature di più Scheda PCBs. , che è la chiave per ridurre lo spazio e il peso, che è esattamente quello di cui abbiamo bisogno.Poiché la scheda rigida flex è flessibile e pieghevole, può essere utilizzato per realizzare circuiti personalizzati, sfruttare al meglio lo spazio interno disponibile. Jeff ne ha approfittato e ha ridotto lo spazio occupato dall'intero sistema. Poiché questo progetto non è prodotto in serie, i benefici superano i costi in confronto, nonostante i maggiori costi di produzione.


Nella progettazione di un pannello rigido-flessibile, devono essere prese in considerazione le caratteristiche del processo di fabbricazione e la varietà dei materiali utilizzati. I progettisti non possono semplicemente creare i tipi tipici di tracce utilizzati su un PCB rigido a quattro strati e aspettarsi gli stessi risultati di una scheda rigida-flessibile. Poiché la stabilità sterica della poliimide è più di 3 volte peggiore di quella di FR4. Una volta che il rame è inciso via, il materiale flessibile si restringe notevolmente. La maggior parte dei produttori comprende questa proprietà del materiale e la stima accuratamente, quindi quando il PCB entra nel processo di lavorazione (foratura e aggiunta come tracce), cercano di ottenere la scheda il più vicino possibile alle tolleranze dimensionali. Se il progettista non considera possibili problemi di produzione, è probabile che non sarà realizzato fino al momento in cui il progetto deve essere aggiornato per adattarsi al processo di lavorazione speciale del produttore. Per ottenere i risultati desiderati, considerare l'aggiunta di strappi a tutte le giunzioni trace-to-pad e trace-to-trace massimizzando le dimensioni dell'anello placcato sullo strato flessibile. Se si vuole utilizzare uno strato interno flessibile per collegare le aree di un circuito rigido, è necessario considerare attentamente come sostenere le aree rigide galleggianti in bordo durante la produzione, poiché le aree dello strato rigido saranno rimosse per esporre lo strato flessibile sottostante. Tuttavia, rimuovere troppo materiale rigido può rendere la scheda fragile. Di solito tagliamo lo strato flessibile come il taglio dello stampo è più adatto per poliimide sottile. Le aree dello strato flessibile possono anche essere rimosse per ridurre il contatto con i punti di fresatura nella fresatura finale. Queste aree "no-layer" devono essere prese in considerazione nello strumento di progettazione e la progettazione potrebbe dover posizionare aree senza routing e/o senza componenti per evitare che alcuni componenti o linee pendano sui bordi di aree rigide.


Poiché i circuiti flex possono essere piegati e piegati, evitare di creare brutte tracce che aumentano la probabilità che i conduttori si aprano. Ecco alcuni suggerimenti per ridurre lo stress del conduttore nell'area di curvatura: percorso attraverso l'area di curvatura perpendicolare all'asse di curvatura; mantenere smussi di linea, variazioni di larghezza, e vias al di fuori della zona di curva; utilizzare una griglia di rame invece di rame solido; routing side-by-side attraverso strati adiacenti, "I-beaming"; e molti suggerimenti simili sulla progettazione di circuiti flessibili, troppi da elencare qui. Consulta le pubblicazioni aperte in Recommended Reading per maggiori dettagli e dettagli sul design. Conclusione Le opinioni di alcuni produttori, La maggior parte di loro suggerisce che i clienti rinunciano a schede rigide flex e passano a schede rigide flex, perché il primo aumenta il costo di produzione di Scheda PCBs e non può soddisfare i requisiti di prezzo dei clienti. Uno dei passi chiave per ottenere una produzione di grandi volumi di schede rigide flex è coinvolgere i produttori nelle fasi iniziali della produzione. Allo stesso tempo, Crediamo: "I tre fattori principali che causano l'aumento del costo dei pannelli rigidi flex sono le materie prime, utilizzo del bordo, e resa. Se possiamo collaborare con i progettisti all'inizio del progetto, Possiamo aiutarli a raggiungere un design a basso costo ed evitare alcuni errori costosi." Quando si sceglie un fornitore di flex e/o rigid-flex, Dai un'occhiata al numero di grandi progetti in questo settore. Fatti un'idea del loro livello medio di abilità per determinare a quale livello di abilità si trova la maggior parte delle loro tavole. Le schede progettate dovrebbero essere di fascia media piuttosto che di fascia alta delle loro capacità di elaborazione, che è particolarmente vero per la selezione di schede rigide-flex. Un team ideale di valutazione della progettazione del bordo rigido-flessibile dovrebbe essere composto da ingegneri meccanici ed elettronici, Scheda PCB designer e Scheda PCB ingegneri di lavorazione. Gli ingegneri meccanici comprendono i vincoli meccanici nei componenti del sistema. Il Scheda PCB L'ingegnere di processo nel team può indagare il cambiamento di camber e l'aggiunta di materiali di rinforzo, ecc., modificare il numero effettivo di pannelli e il costo di produzione. Ricorda che il costo per Scheda PCB è inversamente proporzionale al numero di immagini sulla scheda. Se un circuito stampato rigido-flex sembra un ragno a più zampe e non nidifica bene sulla scheda, il costo per componente aumenta significativamente. Se si decide di utilizzare il bordo rigido-flex per fare Scheda PCB, allora il progettista dovrebbe essere più flessibile nel pensare di migliorare la produzione di massa e ridurre gli investimenti.