Проектирование гибко-жестких печатных плат:как освоить дополнительные навыки для быстрого проектирования

Гибко-жесткая печатная плата на сегодняшний день считается сложной печатной платой для проектирования, поскольку для ее изготовления требуется овладение техническими навыками. Действительно, он отличается от обычной конструкции печатной платы своей сложностью. Несомненно, характеристики гибко-жестких печатных плат привели к их внедрению в более современные технологические достижения.

Таким образом, знание и владение процессом проектирования имеет важное значение для проектирования качественных печатных плат. В этой статье мы узнаем о процессе проектирования в сопровождении руководства. Кроме того, мы приведем конкретные проблемы, которые могут возникнуть, и меры предосторожности, которые необходимо предпринять, когда это произойдет.

(красочная иллюстрация жестко-гибкой печатной платы)

1. Что такое жестко-гибкая печатная плата?

Как следует из названия, жестко-гибкая печатная плата (RFP) представляет собой гибридную плату, в которой используется интеграция технологий гибкой и жесткой платы в электронном приложении. Почти все жестко-гибкие печатные платы имеют гибкий полиимидный компонент на фиксированном элементе жесткости из огнестойкого материала типа 4 (FR4).

При осмотре вы обнаружите, что некоторые части доски гибкие, а другие жесткие. Более того, вы можете легко сгибать или складывать цепи и при этом сохранять форму областей, которые требуют большей поддержки.

（Высокотехнологичный фон гибко-жестких печатных плат）

2. Конструкция стека жестко-гибких слоев

Производитель проектирует печатную плату как многослойный стек, чтобы определить расположение каждого слоя по вертикали, также известное как плоскость Z. Стек слоев изготавливается из одного блока на любой плате.

2.1 Лучшая стратегия размещения слоев

Идеальная стратегия наложения слоев должна позволять размещать дорожки и плоскости заземления так, чтобы блокировать электромагнитные помехи. Кроме того, он должен адаптироваться к жестко-гибкой конструкции и температурам конструкции.

многослойный стек желательно. Это происходит по следующим причинам;

• Он может чередоваться между сигнальным и заземляющим слоями.
• Каждый из его слоев имеет диэлектрик или препрег между ними.
• При этом учитываются тепловые проблемы.
• Подходит для устройств с аналоговыми и цифровыми элементами. Однако устройства должны использовать отдельные заземляющие слои в стеке. Суть разделения заключается в том, чтобы избежать шумовой связи и предотвратить электромагнитные помехи.

2.2 Однослойные функции

• Имеет один или два внешних слоя покрытия из полиимида.
• Он имеет отверстия, доступные с одной или обеих сторон.
• В отверстиях компонентов отсутствуют пластины.
• Вы можете использовать компоненты, элементы жесткости, штифты и соединители в однослойном типе.
• Настоятельно рекомендуется в приложениях, имеющих дело со статическим и динамическим изгибом.

2.3 Двухслойные функции

• Дизайнеры наносят отверстия через отверстия, что обеспечивает соединение между двумя слоями.
• Вы можете использовать компоненты, элементы жесткости, штифты и соединители, даже если элементы жесткости отсутствуют.
• Наличие двух проводящих слоев с изолятором, зажатым между слоями. Дизайнеры могут закрывать внешний слой или оставлять подушечки открытыми.
• Открытые контактные площадки или отверстия для доступа находятся с обеих сторон — сквозные отверстия могут иметь крышки с обеих сторон.
• Применимо для стационарных и активных гибких приложений.

2.4 Многоуровневые функции

• Во-первых, многослойные печатные платы имеют три или более гибких проводящих слоя. Затем дизайнеры помещают гибкий изолирующий компонент между каждым слоем. Наконец, они могут покрыть внешний слой или открыть подушечки.
• Отверстие также может быть закрыто или открыто.
• Контактные отверстия или свободные контактные площадки находятся на одной или обеих сторонах печатной платы.
• Можно использовать различные материалы, например компоненты, элементы жесткости, штифты и соединители.
• Часто встречается в статических гибких приложениях.

(крупно на многослойной печатной плате)

3. Область применения гибко-жестких печатных плат

RFP имеет широкий спектр применения в электронике, а иногда и в системах управления. В зависимости от продукта, на котором он используется, вы найдете его применение;

• бытовая техника
• автомобильная промышленность
• аэрокосмическая промышленность
• Системы диспетчерского пункта
• Системы видеонаблюдения
• системы промышленной автоматизации
• панели управления

(пример применения жестко-гибкой печатной платы на материнской плате)

4. Руководство по гибко-жесткому дизайну.

Без надлежащих рекомендаций по составлению/разработке RFP конечный продукт может столкнуться с проблемами. Таким образом, четкое следование предусмотренным инструкциям может сэкономить вам огромную сумму.

Ниже приведены некоторые стандартные рекомендации, которым вы можете следовать при проектировании печатной платы.

• Во-первых, подготовьте тип материала (клей, проводник и т. д.), метод изготовления (необходимо ли давление и нагрев) и количество слоев.
• Во-вторых, убедитесь, что медные дорожки расположены под углом 90 ° между жесткими и гибкими изгибами.
• Затем рассмотрим электрохимические факторы, влияющие как на гибкую схему, так и на жесткую плату. В связи с этим вам нужно будет сосредоточиться на соотношении радиуса изгиба к толщине. Как правило, радиус изгиба должен быть как минимум в десять раз больше толщины гибкого материала.
• Кроме того, вы должны оставить расстояние 0,5 мм между медным кольцом и соседними переходными отверстиями. Тесное соединение может вызвать усталость, которая часто возникает после частых сгибаний. Опять же, переходные отверстия должны находиться в неподвижных местах на плате, т. е. там, где они редко двигаются.
• Наконец проверьте условия эксплуатации продукта. Другими словами, проверьте условия окружающей среды, например изменение температуры, охлаждение, влажность, удары, негорючесть и вибрации.

5. Какой материал выбрать для проектирования гибко-жестких печатных плат?

Пленки-подложки и покрытия

Предпочтительным типом является тканое стекловолокно. залитый эпоксидной смолой . Стекловолокно имеет определенную степень эластичности. С другой стороны, отвержденная эпоксидная смола делает плату жесткой. Использование эпоксидной смолы требует состояния, в котором меньше движения.

Полиимид является заменой эпоксидной смолы из-за ее повышенной гибкости. Кроме того, вы не можете легко порвать этот материал или растянуть его вручную. Наконец, он обладает высокой термостойкостью, благодаря чему сохраняет стабильность при колебаниях температуры.

Полиэстер (ПЭТ) часто применяется во время проектирования. Недостатком этого материала является тот факт, что он не может долго выдерживать экстремальные температуры. Таким образом, вы найдете его применение в недорогих электронных продуктах.

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) может выступать вместо ПЭТ. В основном вы будете использовать его в высокочастотных продуктах с низкой диэлектрической проницаемостью.

Обложка действует как изолятор и защищает внешнюю поверхность от повреждений и нежелательного износа.

(крупный план на эпоксидной смоле)

Проводники

Выбор варьируется от углеродной пленки и чернил на основе серебра, но наиболее предпочтительным является медь. Выбор меди, безусловно, будет соответствовать ее применению. Например, ламинированная медная фольга (электроосаждение ) подходит для простых, гибких частей схемы или тяжелых медных проводов, чтобы удерживать проводники с высоким током.

Еще одним проводником на рынке является рулонная отожженная (RA) фольга. . Он имеет более высокую стоимость, чем стандартная медь, но качество растяжения и упругости превосходное.

Клей

Клеи нужны для гибкости. Его функция заключается в соединении медной фольги с полиимидными или другими пленками, поскольку тепло и давление сами по себе не могут обеспечить надежное соединение. Используемые материалы включают клей на основе акрила или эпоксидной смолы. толщиной около 0,5–1 мил.

Вы также можете использовать силиконы. и клеи-расплавы в гибких и жестких интерфейсах.

(использование силикона)

6. Программное обеспечение для проектирования гибко-жестких печатных плат

Вы можете использовать программное обеспечение в проектах печатных плат, чтобы анимировать и четко определить свои печатные платы. Вот два известных способа ускорить процесс:

Интегрированные инструменты ECAD/MCAD

ECAD/MCAD обеспечивает двустороннее сотрудничество между электрическими и механическими областями. Инструменты визуально проверяют проекты с помощью фотореалистичных 3D-изображений, чтобы сократить число итераций. Они упрощают процесс проектирования, проверяя следующее.

Альтиум Дизайнер

PCB дизайнера Altium — это настройка многоуровневого проектирования, которая поддерживает около 32 сигнальных слоев и 16 слоев плоскостей. Бесспорно, усовершенствованный Altium Designer — единственное программное обеспечение для проектирования печатных плат, способное предоставить вам необходимые инструменты для гибко-жесткой сборки печатных плат на одной платформе.

Кроме того, Altium Designer содержит мощный механизм 3D-рендеринга, который представляет реалистичное трехмерное представление печатной платы. Движок поддерживает гибко-жесткие печатные платы и может исследовать плату в плоском состоянии.

7. Меры предосторожности при проектировании жестко-гибких печатных плат

Несоблюдение рекомендаций может привести к катастрофическим последствиям. Более того, это может привести к пустой трате материалов, времени и денег, если вы пропустите какой-либо шаг в процедуре.

Есть несколько общих мер предосторожности, о которых вам необходимо помнить перед процессом проектирования, и они включают:

• Не сгибайте углы. Если вы это сделаете, убедитесь, что углы изогнуты, а не острые.
• Не следует размещать компоненты или переходные отверстия близко к линии изгиба. Линии изгиба влияют на трассировку, вызывая напряжение материала.
• Используйте заштрихованные многоугольники для обеспечения гибкости при переносе платы питания или заземления на гибкой цепи.
• Постепенно меняйте ширину дорожек. Внезапные изменения ширины трассировки могут привести к возникновению слабых мест.
• Сократите число гибких слоев до двух, чтобы обеспечить максимальную гибкость и низкую стоимость.
• Используйте печатную плату наименьшей толщины и меньшего количества материалов. Толстая ЗП влияет на миниатюризацию сборочных изделий и, как следствие, создает неудобства в процессе изготовления.
• Расположение проводов соответствует требованиям к сопротивлению складыванию для повышения ударопрочности.

8. Часто встречающиеся проблемы при проектировании гибко-жестких печатных плат.

• Гибкий радиус изгиба и положение печатной платы

Когда плата изгибается в течение длительного периода времени, некоторые гибкие части схемы будут подвергаться дополнительной нагрузке больше, чем их аналоги. Менее округлый радиус также способствует физическому напряжению.

• Могут возникнуть проблемы, связанные с механическими требованиями к жестко-гибким печатным платам. Это связано с толщиной печатной платы (толстые платы неэффективны), формой изгиба, частотой изгиба и отношением диаметра отверстия к толщине платы.
• Если вы неправильно расположите пространство между контактной площадкой и медной дорожкой, могут возникнуть короткие замыкания. Следовательно, расстояние должно быть в состоянии разместить маску.
• Сложенные дорожки, обнаруженные в аналогичном месте на противоположной стороне диэлектриков, испытывают напряжение из-за своего положения, что трагически приводит к их разрушению. Кажется, это фрагмент предложения. Попробуйте переписать его как полное предложение.
• Дизайнеры могут оставить следы основного повреждения, если нанесут на печатную плату чрезмерное количество защитной пленки.

Обзор：

В целом принятие мер предосторожности обеспечивает более высокий процент эффективности при проектировании печатной платы. Такие действия достойны похвалы, поскольку они снижают затраты, продлевают срок службы платы и в целом поддерживают качество плана.

Мы надеемся, что из этой статьи вы получили некоторые базовые знания о жестких и гибких конструкциях. В случае запросов, проблем или комментариев, пожалуйста, свяжитесь с нами. Действительно, мы будем более чем рады видеть вас на борту нашего постепенного обучения.