W dzisiejszym dynamicznym świecie technologii urządzenia elektroniczne stają się coraz bardziej zaawansowane i kompaktowe. Aby sprostać wymaganiom tych nowoczesnych urządzeń, płytki drukowane (PCB) stale ewoluują i wykorzystują nowe techniki projektowania. Jedną z takich technologii jest sztywna, elastyczna konstrukcja PCB, która oferuje wiele korzyści w zakresie elastyczności i niezawodności.W tym obszernym przewodniku dowiesz się, czym jest układ sztywnych i elastycznych płytek drukowanych, jakie są jego zalety i konstrukcja.
Zanim zagłębimy się w szczegóły, przyjrzyjmy się najpierw podstawom układania płytek PCB:
Układ PCB odnosi się do rozmieszczenia różnych warstw płytek drukowanych na pojedynczej płytce PCB. Polega na łączeniu różnych materiałów w celu stworzenia wielowarstwowych płytek zapewniających połączenia elektryczne. Tradycyjnie w przypadku sztywnego układu PCB na całą płytkę stosuje się wyłącznie sztywne materiały. Jednak wraz z wprowadzeniem elastycznych materiałów pojawiła się nowa koncepcja — sztywne i elastyczne układanie płytek PCB.
Czym właściwie jest laminat sztywny i elastyczny?
Sztywny-elastyczny układ PCB to hybrydowa płytka drukowana, która łączy w sobie sztywne i elastyczne materiały PCB. Składa się z naprzemiennych warstw sztywnych i elastycznych, dzięki czemu płyta może zginać się lub zginać w razie potrzeby, zachowując jednocześnie integralność strukturalną i funkcjonalność elektryczną. Ta wyjątkowa kombinacja sprawia, że sztywne i elastyczne układy PCB idealnie nadają się do zastosowań, w których przestrzeń jest krytyczna i wymagane jest dynamiczne zginanie, takich jak urządzenia do noszenia, sprzęt lotniczy i urządzenia medyczne.
Przyjrzyjmy się teraz korzyściom płynącym z wyboru sztywnego i elastycznego układu PCB dla Twojej elektroniki.
Po pierwsze, jej elastyczność pozwala na dopasowanie płyty do ciasnych przestrzeni i dopasowywanie się do nieregularnych kształtów, maksymalizując dostępną przestrzeń. Ta elastyczność zmniejsza również całkowity rozmiar i wagę urządzenia, eliminując potrzebę stosowania złączy i dodatkowego okablowania. Dodatkowo brak złączy minimalizuje potencjalne punkty awarii, zwiększając niezawodność. Dodatkowo redukcja okablowania poprawia integralność sygnału i zmniejsza problemy z zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI).
Konstrukcja sztywnie elastycznego układu PCB obejmuje kilka kluczowych elementów:
Zwykle składa się z wielu sztywnych warstw połączonych ze sobą elastycznymi warstwami. Liczba warstw zależy od złożoności projektu obwodu i pożądanej funkcjonalności. Warstwy sztywne składają się zazwyczaj ze standardowych laminatów FR-4 lub laminatów wysokotemperaturowych, natomiast warstwy elastyczne to poliimid lub podobne elastyczne materiały. Aby zapewnić prawidłowe połączenie elektryczne pomiędzy warstwami sztywnymi i elastycznymi, stosuje się unikalny rodzaj kleju zwany klejem przewodzącym anizotropowym (ACA). Klej ten zapewnia połączenia elektryczne i mechaniczne, zapewniając niezawodne działanie.
Aby zrozumieć strukturę stosu sztywnych i giętkich płytek PCB, poniżej przedstawiono podział 4-warstwowej struktury sztywnych płytek PCB:
Górna warstwa:
Zielona maska lutownicza to warstwa ochronna nałożona na płytkę drukowaną (PCB)
Warstwa 1 (warstwa sygnału):
Podstawowa warstwa miedzi ze śladami platerowanej miedzi.
Warstwa 2 (warstwa wewnętrzna/warstwa dielektryczna):
FR4: Jest to powszechny materiał izolacyjny stosowany w płytkach PCB, zapewniający wsparcie mechaniczne i izolację elektryczną.
Warstwa 3 (warstwa elastyczna):
PP: Warstwa kleju polipropylenowego (PP) może zapewnić ochronę płytki drukowanej
Warstwa 4 (warstwa elastyczna):
Warstwa wierzchnia PI: Poliimid (PI) to elastyczny i żaroodporny materiał stosowany jako wierzchnia warstwa ochronna w elastycznej części płytki drukowanej.
Warstwa wierzchnia AD: zapewnia ochronę materiału znajdującego się pod spodem przed uszkodzeniem przez środowisko zewnętrzne, chemikalia lub fizyczne zadrapania
Warstwa 5 (warstwa elastyczna):
Podstawowa warstwa miedzi: Kolejna warstwa miedzi, zwykle używana do ścieżek sygnałowych lub dystrybucji mocy.
Warstwa 6 (warstwa elastyczna):
PI: Poliimid (PI) to elastyczny i żaroodporny materiał stosowany jako warstwa podstawowa w elastycznej części płytki PCB.
Warstwa 7 (warstwa elastyczna):
Podstawowa warstwa miedzi: Kolejna warstwa miedzi, zwykle używana do ścieżek sygnałowych lub dystrybucji mocy.
Warstwa 8 (warstwa elastyczna):
PP: Polipropylen (PP) to elastyczny materiał stosowany w elastycznej części płytki drukowanej.
Cowerlayer AD: zapewnia ochronę materiału znajdującego się pod spodem przed uszkodzeniem przez środowisko zewnętrzne, chemikalia lub fizyczne zadrapania
Warstwa wierzchnia PI: Poliimid (PI) to elastyczny i żaroodporny materiał stosowany jako wierzchnia warstwa ochronna w elastycznej części płytki drukowanej.
Warstwa 9 (warstwa wewnętrzna):
FR4: Dołączona jest kolejna warstwa FR4 zapewniająca dodatkowe wsparcie mechaniczne i izolację elektryczną.
Warstwa 10 (dolna warstwa):
Podstawowa warstwa miedzi ze śladami platerowanej miedzi.
Dolna warstwa:
Zielona maska lutownicza.
Należy pamiętać, że w celu dokładniejszej oceny i szczegółowych rozważań projektowych zaleca się skonsultowanie się z projektantem lub producentem płytek PCB, który może przedstawić szczegółową analizę i zalecenia w oparciu o konkretne wymagania i ograniczenia.
Podsumowując:
Sztywne flex PCB stackup to innowacyjne rozwiązanie, które łączy w sobie zalety sztywnych i elastycznych materiałów PCB. Jego elastyczność, zwartość i niezawodność sprawiają, że nadaje się do różnych zastosowań wymagających optymalizacji przestrzeni i dynamicznego zginania. Zrozumienie podstaw zestawów sztywnych i ich konstrukcji może pomóc w podejmowaniu świadomych decyzji podczas projektowania i produkcji urządzeń elektronicznych. W miarę ciągłego rozwoju technologii zapotrzebowanie na sztywną i elastyczną konstrukcję PCB niewątpliwie wzrośnie, napędzając dalszy rozwój w tej dziedzinie.
Czas publikacji: 24 sierpnia 2023 r
Z powrotem
