PCB Tecnico - Scopri le linee guida per la progettazione di circuiti flessibili

Ci sono molte sovrapposizioni tra le sfide affrontate dalla progettazione di circuiti flessibili e quelle affrontate dalla progettazione di PCB rigidi, ma ci sono anche molte differenze. Le proprietà di base di un circuito flessibile che può piegarsi e flettere determinano che è più simile a un dispositivo meccanico che a un dispositivo elettrico. Pertanto, i circuiti flessibili hanno una serie di requisiti unici. Comprendere l'interazione tra questi requisiti aiuterà i progettisti di PCB a progettare soluzioni di interconnessione flessibile affidabili ed economiche sulla premessa del bilanciamento delle funzioni elettriche e meccaniche.

Controllare le caratteristiche di concentrazione di sforzo del disegno. La caratteristica della concentrazione di sforzo è l'unica causa di guasto meccanico dei circuiti flessibili (cioè, rottura/rottura del conduttore, lacerazione del materiale isolante, ecc.). Per evitare punti di concentrazione di sforzo, la struttura del circuito non deve essere cambiata nella zona di piegatura o nelle immediate vicinanze. Nell'area di piegatura, la larghezza, lo spessore o la direzione di posizionamento del conduttore non dovrebbero cambiare, non dovrebbe esserci strato di galvanizzazione o rivestimento, lo strato di copertura o il materiale isolante esterno non dovrebbe avere aperture e non dovrebbero esserci fori di qualsiasi tipo nell'area di piegatura.

Rapporto di flessione

Determinare e valutare il rapporto minimo di flessione del progetto. Il rapporto di flessione è l'indice migliore per valutare se il circuito flessibile avrà problemi durante l'uso. Il rapporto di curvatura è lo spessore del raggio di curvatura-circuito

Rapporto di flessione ottimale della struttura

Cablaggio del conduttore

Il conduttore deve passare attraverso l'area di piegatura il più possibile e rendere il conduttore perpendicolare alla superficie di piegatura (Figura 1). In questo modo si può ridurre al minimo lo stress sul conduttore quando è piegato, massimizzando così la durata del circuito. Dovresti sempre usare curve curve invece di angoli taglienti per cambiare la direzione del conduttore. Quando non è possibile cambiare la direzione del conduttore con una curva curva, è meglio utilizzare due angoli di 45° per cambiare la direzione del conduttore e quindi considerare solo un angolo di 90°.

Quando la direzione del conduttore non può essere cambiata con una curva curva, è meglio usare due angoli 45° per cambiare la direzione del conduttore rispetto a un angolo 90°.

È meglio posizionare il piccolo conduttore all'interno dell'area di piegatura. La capacità di piccoli conduttori (<0,007") resistere all'estrusione è migliore della capacità di resistere alla tensione. Posizionare questo tipo di conduttore all'interno dell'area di piegatura può ridurre o evitare la tensione. Non impilare conduttori su una struttura multistrato per evitare l'effetto Beam a forma di I. I conduttori impilati aumenteranno inevitabilmente lo spessore complessivo del circuito, riducendo così la flessibilità e la capacità del circuito di piegarsi in modo affidabile.

conduttore

Il conduttore flessibile del circuito è realizzato utilizzando un processo di fotoincisione, cioè un intero pezzo di rame viene utilizzato per iniziare la produzione. Aggiungendo una maschera al percorso conduttivo ideale, e poi utilizzando metodi chimici per rimuovere il rame inutile, lasciando il circuito ideale, formando così un conduttore. L'incisione dissolverà il rame che non è stato aggiunto con una maschera, e taglierà anche i bordi del conduttore, causando "incisione laterale".

Man mano che aumenta lo spessore della lamina di rame, aumenta anche la quantità di incisione laterale. Pertanto, è difficile per i produttori di circuiti flessibili realizzare conduttori molto piccoli su fogli di rame molto spessi. Ci saranno anche differenze nel processo di incisione (principalmente la forza dell'incisione varia con il contenuto di rame nella soluzione). Pertanto, il progettista deve considerare la tolleranza di elaborazione della larghezza di traccia (e la spaziatura tra linee). Per ottenere la migliore resa di incisione, la larghezza del conduttore dovrebbe essere almeno 5 volte lo spessore.

Si consiglia di impostare la larghezza del conduttore al più ampio possibile. Ad esempio, se il progetto ha bisogno di comprimere un conduttore con una larghezza di 0,005" tra i pad nell'area isolata, una volta che il conduttore lascia l'area isolata, la larghezza dovrebbe essere aumentata di 0,010" a 0,012". Questo approccio può migliorare la resa di incisione, riducendo così il costo totale del circuito.

Se la larghezza del conduttore tra i pad nell'area isolata deve essere ridotta, dovrebbe essere regolata alla larghezza originale dopo che il conduttore lascia l'area isolata

Filetto di terra

È meglio inserire una parte di riempimento in ogni posizione in cui il conduttore entra nel pad. Il riempimento del cuscinetto può ridurre o eliminare potenziali punti di concentrazione dello stress.

Lo strappo rilascia il blocco di arresto dello strappo in rame, perché tali dispositivi hanno dimostrato di essere inefficaci nel prevenire il verificarsi di strappi o prevenire la diffusione di crepe.

Soluzioni progettuali in grado di ridurre lo strappo

Via

I Vias possono collegare tutti gli strati nella posizione dei Vias. Le vie cieche possono collegare lo strato esterno e gli strati adiacenti insieme, ma non attraversano l'intero circuito. Le vie sepolte collegheranno lo strato interno, ma non si estenderanno allo strato esterno. Vias ciechi e vias sepolti aumenteranno il costo del circuito, ma aumenteranno anche l'area utilizzabile del PCB sullo strato non rillato.

I due materiali di copertura più comuni per le aperture di clearance SMT sono film di poliimide e maschera di saldatura flessibile. I metodi per creare aperture di spazio su questi due materiali sono completamente diversi, quindi anche i requisiti di progettazione sono molto diversi. L'apertura libera sul film di poliimide può essere formata mediante foratura, fresatura o punzonatura. La forma e le dimensioni dell'apertura libera sono limitate dalla forma del trapano circolare o utensile. Pertanto, l'apertura di clearance SMT sul film di poliimide è circolare o ellittica. Un insieme di aperture di spazio per più pad SMT è anche un metodo comune nella progettazione di circuiti flessibili.

Le maschere flessibili di saldatura come le maschere convenzionali di saldatura PCB sono formate da imaging fotosensibile, quindi può essere ottenuta qualsiasi forma di apertura. L'apertura libera della maschera di saldatura dovrebbe essere leggermente più grande di quella del pad SMT per garantire che se c'è una deviazione di allineamento durante il processo di stampa, la maschera di saldatura non sarà attaccata al pad.

Impedenza controllata e integrità del segnale

La velocità di funzionamento delle apparecchiature elettroniche continua ad aumentare, con conseguente impedenza caratteristica di tutte le parti del gruppo elettronico, compreso qualsiasi PCB flessibile o PCB rigido nel sistema, con impedenza corrispondente. Il disallineamento dell'impedenza causerà la riflessione del segnale e la degradazione del segnale in ogni punto di disallineamento, con conseguente segnalazione errata e, infine, causerà il mancato funzionamento dell'apparecchiatura normalmente.