PCB rigido flessibile vs. PCB flessibile

PCB rigidi o flessibili: qual è la scelta migliore?

Un circuito stampato rigido-flessibile (PO) è un progetto di circuito stampato a metà e metà che incorpora componenti sia di hardboard che di circuiti flessibili. I PCB rigido-flessibili sono rigidi in alcuni punti della scheda e flessibili in altri. In questo modo, i PCB rigido-flessibili possono essere piegati o piegati in modo continuo, mantenendo lo stato delle aree che necessitano di supporto aggiuntivo. I circuiti sono spesso multistrato e includono substrati di circuiti flessibili assemblati con fogli rigidi. Gli strati flessibili sono completamente ricoperti e penetrano all'interno delle aree rigide del PCB.
Uno dei principali vantaggi di un PCB rigido-flessibile è il suo profilo sottile. Il dielettrico standard nei circuiti flessibili è compreso tra 001 e 002 pollici, il che lo rende una scelta eccellente per esigenze di fascicolazione ultrasottili e ultraleggere. Rivestimenti senza adesivo, HDI e strati di rame sottili lo rendono perfetto per un'innovazione di linea eccezionale, offrendo la soluzione più piccola, leggera e leggera per i vostri progetti circuitali.

Tipi di PCB rigido-flessibili

I PCB rigido-flessibili supportano due tipi di applicazioni essenziali: flessibilità di introduzione e flessibilità dinamica.
La flessibilità introdotta è il tipo più noto di applicazione PCB rigido-flessibile. In questa applicazione circuitale, la scheda si sovrappone una sola volta quando il dispositivo viene montato o rimosso. In effetti, la parte flessibile della scheda rimane stabile durante l'uso, nonostante possano verificarsi deformazioni dovute ad applicazioni con elevate vibrazioni.
Pertanto, a volte è fondamentale che un PCB abbia la possibilità di creare e torcersi più volte durante l'utilizzo finale. Questo tipo di applicazione circuitale è nota come "flex unico". Richiede un'attenzione particolare per garantire che la parte flessibile della scheda possa resistere all'usura ripetuta. Se progettata con un corretto twist sweep, questa scheda circuitale può resistere a un numero elevato di cicli di flex senza problemi.

Struttura PCB rigido-flessibile 

La caratteristica del PCB flessibile rigido 

• Tutte le linee sono disposte, il che può risparmiare il lavoro di associazione della linea di sovrabbondanza;
• Il peso ridotto e le ridotte dimensioni richieste rendono questi circuiti rigidi e flessibili la scelta ideale per applicazioni medicali, ad esempio per i pacemaker.
• Può effettivamente ridurre il volume dell'articolo e renderlo più utile da comunicare.
• Può ridurre il peso dell'oggetto solido;
• Può migliorare la delicatezza e rafforzare l'unione dello spazio tridimensionale nello spazio vincolato.

Applicazioni PCB rigide e flessibili 

Sebbene abbiano un costo maggiore, i fogli rigido-flessibili sono incredibilmente adattabili e possono essere adattati ad applicazioni in un'ampia gamma di settori. Sono particolarmente adatti per dispositivi militari, aeronautici e medicali, ma possono anche essere utilizzati per specifici prodotti commerciali. Alcune condizioni rendono i PCB rigido-flessibili una soluzione ideale. In tali circostanze, questi fogli valgono l'investimento, ma potrebbero anche rappresentare la scelta più conveniente dal punto di vista economico. Tra queste:
• Situazioni ad alto stordimento e vibrazioni elevate. I PCB rigidi-flessibili sono eccezionalmente resistenti agli stordimenti e possono resistere a situazioni di forte stress che in un modo o nell'altro potrebbero causare danni all'attrezzatura.
• Applicazioni ad alta precisione in cui la qualità costante è più importante delle considerazioni sui costi. In circostanze in cui un malfunzionamento di un collegamento o di un connettore sarebbe pericoloso, i PCB rigidi e flessibili, più resistenti, sono ideali.
• Applicazioni ad alto spessore. Alcune congregazioni non dispongono della superficie necessaria per tutti i connettori e i cavi vitali. Un circuito flessibile rigido può ottimizzare lo spazio e risolvere questo problema.
• Applicazioni che richiedono diversi fogli rigidi. Nel caso in cui le congregazioni siano impegnate con più di quattro fogli collegati, potrebbe essere ideale e più pratico sostituirli con un singolo PCB rigido flessibile.

Vantaggi

Più in generale, i PCB rigidi e flessibili presentano i seguenti punti focali:
• Sopportare livelli significativi di stordimento e vibrazioni
• Sopportare innumerevoli cicli di flessione
• Ridurre il peso del pacco
• Aumentare lo spessore del circuito
• Riduzione delle attività di raccolta importanti.
I circuiti stampati rigidi e flessibili sono perfetti per ridurre o addirittura eliminare i connettori, così come la manodopera, la resa, la trasmissione e la qualità costante che sono imprescindibili nella loro applicazione. Pertanto, qualsiasi gruppo che possa trarre vantaggio da queste caratteristiche può trarre vantaggio da un PCB rigido e flessibile.

Materiale comunemente utilizzato per i PCB flessibili-rigidi

Le prestazioni dei PCB rigidi e flessibili dipendono dal materiale del substrato, che contiene fondamentalmente un film dielettrico flessibile e un film di colla flessibile. Come principale tipo di materiale di substrato flessibile, il film dielettrico flessibile, per lo più, comprende poliestere (Mylar), generalmente utilizzato in prodotti di bassa qualità, poliimmide (Kapton), il tipo più comune, e fluoropolimero (PTFE), comunemente utilizzato in prodotti militari e aeronautici.

Considerando questi tre tipi di materiali flessibili, la poliimmide presenta la più elevata costante dielettrica, con eccellenti proprietà elettriche e meccaniche e resistenza alle alte temperature, ma è costosa e assorbe facilmente l'umidità. Rispetto alla poliimmide in termini di prestazioni, il poliestere, tuttavia, presenta una scarsa resistenza alle alte temperature. Il politetrafluoroetilene è utilizzato principalmente in prodotti ad alta frequenza con bassa costante dielettrica.

Il materiale principale che si aggiunge alla pellicola di colla flessibile contiene acrilico, resina epossidica e poliestere. L'acrilico e la poliesterimmide offrono un'adesione eccellente, un'elevata flessibilità e un'elevata resistenza al calore e alla corrosione. Tuttavia, presentano un coefficiente di dilatazione termica piuttosto elevato, quindi il loro spessore interno non dovrebbe superare 0.05 mm. La resina epossidica ha un'adesione debole e viene solitamente applicata allo strato di rivestimento adesivo e allo strato interno. Inoltre, presenta un coefficiente di dilatazione termica così basso da essere vantaggioso per il miglioramento della resistenza al calore delle fessure passanti placcate.

Sovrapposizione del circuito flessibile

La sovrapposizione di circuiti flessibili, o coverlay, come è anche nota, è una procedura di copertura utilizzata per esemplificare e proteggere l'hardware esterno di un circuito flessibile. La pellicola di coverlay di un circuito flessibile è come un PCB rigidoIl velo di saldatura, con una differenza fondamentale: il film di copertura è flessibile! Secondo allflexinc.com, "Il film di copertura è in gran parte un film di poliimmide ricoperto da un cemento termoindurente. Gli spessori del film vanno da 0005" a 005", con 001" e 002" i più noti."

Quando usare rigido e quando usare flessibile

I PCB rigidi flessibili di solito costano meno dei circuiti flessibili. Dico "di solito" perché, considerando il costo totale di gestione, ci sono alcune applicazioni che, utilizzando PCB flessibili, potrebbero essere più convenienti rispetto all'utilizzo di PCB rigidi. Per avere una comprensione reale e precisa del costo totale di gestione, è necessario innanzitutto considerare che i circuiti flessibili possono eliminare la necessità di componenti come connettori, cablaggi e altro. Molti dispositivi elettronici (PCB e personal computer, console audio, unità SSD, TV e monitor a schermo piatto, giocattoli per bambini e altri dispositivi elettronici) utilizzano PCB rigidi anziché PCB flessibili. Inoltre, i circuiti flessibili possono essere trovati in dispositivi ultra-conservatori o potenzialmente d'élite, inclusi dispositivi GPS, tablet, PDA, fotocamere e dispositivi indossabili.
La modernità più degna di nota non è la motivazione principale per utilizzare i circuiti flessibili; le applicazioni low-tech possono utilizzare di tanto in tanto l'innovazione dei circuiti flessibili alla luce del fatto che semplificano notevolmente l'installazione.

Capire quando utilizzare entrambi

Ora è necessario capire quando utilizzare un PCB rigido e quando optare per un PCB flessibile. Ovviamente, quelli rigidi costano meno dei circuiti flessibili. D'altra parte, il costo di gestione e l'applicazione possono determinare l'importo da spendere. Ci sono casi in cui l'utilizzo di circuiti flessibili può ridurre i costi generati. Se desiderate comprendere il costo totale di gestione, è importante conoscere un paio di fatti. I circuiti flessibili eliminano la necessità di alcuni componenti come connettori, terminali e altri circuiti stampati. Se vi rivolgete ai produttori di circuiti flessibili, vi diranno qualcosa di molto simile.
Certamente, un circuito flessibile e un circuito stampato flessibile rigido possono essere utilizzati insieme, come un PCB assemblato, se necessario. Questa metodologia, forse, offre il meglio dei due mondi.

Le differenze

Nella progettazione di PCB rigidi, è necessario rispettare alcune regole strutturali, tra cui la minima dimensione degli spazi vuoti, la minima larghezza di tracciamento, la minima separazione dai bordi della scheda e lo spessore del rame e, in generale, della struttura. Inoltre, molte fasi della procedura di assemblaggio sono condivise tra PCB rigidi e flessibili. Tali fasi includono la perforazione e la placcatura di spazi vuoti e via, la fotografia e l'avanzamento, la trafilatura di tracciamenti in rame, cuscinetti, layout e piani, e il riscaldamento dei circuiti stampati per rimuovere l'umidità dai PCB. A questo punto, nella procedura di assemblaggio, i PCB rigidi vengono indirizzati alla stazione di saldatura a velo, mentre i circuiti flessibili vengono indirizzati alla stazione di copertura.

Quali sono i mezzi per realizzare un PCB rigido-flessibile?

• La produzione di strutture rigido-flessibili è più complessa rispetto alla realizzazione di un progetto rigido di base, poiché per realizzare una struttura rigido-flessibile è necessario uno spazio tridimensionale.
• Il materiale di base della parte rigida è costituito da FR4, mentre la parte flessibile è composta da poliimmide, dopodiché vengono applicati un foglio di rame e una pellicola di supporto di copertura.
• Nella fase iniziale dell'assemblaggio di un PCB rigido-flessibile, vengono applicate delle colle accessibili su uno strato di rame.
• Successivamente, un sottile strato di lamina di rame viene ricoperto con la colla. La placcatura in rame può essere utilizzata anche al posto del processo di sovrapposizione.
• Il passaggio successivo prevede la foratura di piccole fessure sul substrato flessibile. La perforazione laser è la soluzione più indicata per realizzare aperture precise e precise.
• Il rame viene accumulato negli spazi quando questi vengono penetrati nel design flessibile. Questa procedura è nota come placcatura passante, in cui il rame viene placcato sinteticamente.
• Nella fase successiva, sulla superficie flessibile viene applicata una pellicola protettiva fotosensibile. La tecnica di rivestimento per finestre è perfetta per questa procedura.
• Una volta applicato il rivestimento, il film di rame viene opportunamente intagliato. Da quel momento in poi, l'effetto di attrito viene espulso dal circuito stampato.
• Nella fase successiva, viene applicata una protezione di copertura sugli strati superiore e inferiore del substrato flessibile. Il materiale in poliimmide è la scelta ideale per l'utilizzo come protezione di copertura.
• La tranciatura è una fase successiva in cui il substrato flessibile viene tagliato in base alle esigenze di progetto. Il taglio a macchina e la punzonatura idraulica sono le tecniche più comunemente utilizzate per il taglio del flessibile. Queste tecniche consentono il taglio di diversi tipi di flessibile con elevata precisione e precisione.
• Nell'ultimo progresso, una scheda flessibile, prodotta utilizzando la procedura di blanking, viene sovrapposta tra gli strati rigidi, ottenendo così l'ultimo elemento che può essere provato elettricamente per renderlo accessibile per motivi elettronici.

Costo PCB flessibile rigido

La ragione principale dei costi più elevati per la lavorazione dei PCB, relativi a fogli di circuiti stampati flessibili o rigido-flessibili, è in realtà dovuta alla quantità di programmi di costruzione fisicamente realizzati che una particolare struttura può avere. L'altra spiegazione è il volume; tuttavia, per quanto riguarda i volumi in produzione, osserviamo comunemente che la maggior parte dei clienti recupera il costo aggiuntivo in 2000 pezzi o meno.

L'altro fattore che incide sul costo degli utensili è il volume. Per i modelli rigido-flessibili e flessibili e per le piccole produzioni, la maggior parte viene realizzata con taglio laser o qualche tipo di lavorazione meccanica. Questo viene utilizzato per realizzare le parti di montaggio superficiale nei coverlay, nello schema dei componenti e, se necessario, nella struttura dei rinforzi.

I test elettrici su questi volumi ridotti vengono solitamente completati con un test di volo. Nella produzione in serie di circuiti flessibili e rigido-flessibili, è necessario passare a passaggi con righello in acciaio o punzoni maschio/femmina e poi procedere al collaudo. Questo righello in acciaio è inutile e spesso più costoso da realizzare rispetto al sistema di taglio laser. Anche le apparecchiature di test elettrico vengono sostituite da un test cablato, che può richiedere più manodopera. Entrambi questi fattori possono comportare un costo iniziale iniziale, ma comportano una notevole riduzione del costo unitario del componente quando si gestiscono volumi più elevati.

• Gli strati sono il fattore più importante, se la flessibilità su un solo lato è sufficiente, non tentare mai più strati
• Tipi di Flex Board: pezzi singoli o in pannelli, quando si effettua la stima dei costi di Flex PCB, considerare il tasso di utilizzo del materiale, il materiale del Flex PC è un'unità mobile, un lato non può essere più grande di 250 mm, durante la creazione, imposteremo le dimensioni della scheda di lavoro, se ci sono pacchi di scarto, questo verrà accertato nel costo del Flex PCB.
• Distanza minima tra le tracce: 2-3 mil.
• Dimensione minima del foro: non eccessivamente piccola, 0.25.
• Gold Fingers, due scelte per i diti d'oro flessibili per PCB, oro duro o oro da inondazione, l'oro duro è notevolmente più costoso.
• Spessore del rame: 1/3 oz è normale, mantenere flessibile, non proporre un rame eccessivo.
• Rinforzo, il connettore Flex PO ha 3 possibilità di scelta per il rinforzo: rinforzo Fr4, rinforzo in alluminio, rinforzo Pi, nel caso in cui il Plug si ripeta, si consiglia di utilizzare un rinforzo più duro.
• Finitura superficiale: Normale è una doratura intensa.
• Dimensioni: maggiore tasso di utilizzo del materiale, minore costo.
• Quantità: più è, meno è costoso

Conclusioni

Nonostante i circuiti stampati rigidi e flessibili soddisfino a un livello molto basilare un'esigenza simile – collegare tra loro diversi segmenti elettrici e meccanici – le due innovazioni trovano applicazione nella vita di tutti i giorni. Sebbene un numero significativo di regole di progettazione simili venga utilizzato sia con i PCB rigidi che con quelli flessibili, i PCB flessibili richiedono alcune regole aggiuntive a causa delle loro ulteriori fasi di assemblaggio. Inoltre, sebbene i PCB rigidi possano sembrare, almeno a prima vista, più economici, è opportuno considerare il costo complessivo di gestione di un progetto prima di dichiarare che i circuiti flessibili sono eccessivamente costosi.

Considerando tutto ciò, è importante notare che non tutti i produttori di schede sono adatti all'assemblaggio di PCB flessibili. Prima di iniziare la progettazione di un circuito flessibile, è opportuno incontrare diversi produttori di schede e discutere le opzioni di produzione di circuiti stampati flessibili e i relativi costi.