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La guida definitiva al PCB rigido flessibile

PANORAMICA

Articolo PCB rigido-flessibile
Livello massimo 36 litri
Traccia/spazio minimo livello interno 3/3mil
Traccia/spazio minimo livello esterno 3,5/4mil
Strato interno in rame massimo 6 once
Out Layer Max Rame 3 once
Perforazione meccanica minima 0,15 mm
Perforazione laser minima 0,1 mm
Proporzioni (Perforazione meccanica) 12:1
Proporzioni (Perforazione laser) 1:1
Tolleranza foro Press Fit ±0,05 mm
Tolleranza al PTH ±0,075 mm
Tolleranza NPTH ±0,05 mm
Tolleranza alla svasatura ±0,15 mm
Spessore del pannello 0,4-3 mm
Tolleranza sullo spessore della scheda (<1,0 mm) ±0,1 mm
Tolleranza sullo spessore della scheda (≥1,0 mm) ±10%
Tolleranza di impedenza A terminazione singola:±5Ω(≤50Ω)±10%(>50Ω)
Differenziale:±5Ω(≤50Ω)±10%(>50Ω)
Dimensione minima della scheda 10*10 mm
Dimensione massima della scheda 22,5 * 30 pollici
Tolleranza al contorno ±0,1 mm
BGA minimo 7mil
SMT minimo 7*10mil
Trattamento della superficie ENIG, Gold Finger, Argento ad immersione, Stagno ad immersione, HASL (LF), OSP, ENEPIG, Flash Gold; Placcatura in oro duro
Maschera per saldatura Verde, Nero, Blu, Rosso, Verde opaco
Spazio minimo per la maschera di saldatura 1,5 milioni
Diga minima della maschera di saldatura 3mil
Leggenda Bianco, Nero, Rosso, Giallo
Larghezza/altezza minima legenda 4/23mil
Larghezza del raccordo di deformazione 1,5±0,5 mm
Arco e torsione 0.05%

Diversi tipi di PCB rigidi flessibili forniti da GlobalWellPCBA

Seleziona semplicemente il tuo PCB rigido flessibile di seguito per accedere alla guida.

introduzione

La tecnologia PCB Rigid Flex combina PCB rigidi e circuiti flessibili, unendo la stabilità meccanica dei primi con l'adattabilità dei secondi. 

Questo approccio ibrido consente ai dispositivi elettronici di raggiungere compattezza e affidabilità senza precedenti, rendendo i PCB Rigid-Flex indispensabili nella moderna progettazione elettronica.

Cos'è un PCB rigido flessibile?

Un PCB rigido flessibile è un circuito ibrido che incorpora elementi rigidi e flessibili all'interno di un'unica unità integrata. Questo design consente al PCB di mantenere rigide alcune sezioni consentendo ad altre di piegarsi o flettersi, soddisfacendo i vincoli spaziali e i requisiti funzionali di vari dispositivi elettronici. 

Le sezioni flessibili sono generalmente realizzate con materiali ad alte prestazioni come la poliimmide, che può resistere a flessioni ripetute senza cedimenti. 

Le aree rigide, spesso composte da materiali come FR4, forniscono supporto strutturale e ospitano la maggior parte dei componenti elettronici.

PCB flessibile vs. rigido vs. rigido-flessibile

Le differenze tra i PCB Flex, Rigid Flex e Rigid risiedono principalmente nella loro costruzione, flessibilità, idoneità all'applicazione e implicazioni in termini di costi.

PCB rigidi

  • Costruzione: Realizzato con un substrato solido e non flessibile, tipicamente FR4.
  • Flessibilità: Non piegare o flettere; adatto per applicazioni in cui il fattore di forma è fisso.
  • Idoneità all'applicazione: Ampiamente utilizzato in vari dispositivi elettronici grazie alla loro durata ed efficacia in termini di costi.
  • Costo: Generalmente meno costoso da produrre, soprattutto in volumi elevati.

PCB flessibili

  • Costruzione: Costruito su un substrato flessibile, come la poliimmide, il PCB può conformarsi a diverse forme.
  • Flessibilità: Possono piegarsi e piegarsi, rendendoli ideali per applicazioni con spazi limitati o dalla forma unica.
  • Idoneità all'applicazione: Ideale per applicazioni dinamiche in cui il PCB potrebbe dover flettersi o per dispositivi in cui il risparmio di peso e spazio è fondamentale.
  • Costo: Più costosi dei PCB rigidi a causa dei materiali specializzati e dei processi di produzione richiesti.

PCB rigidi-flessibili

  • Costruzione: Schede ibride che combinano sezioni rigide e flessibili all'interno di un singolo PCB.
  • Flessibilità: Offri la stabilità strutturale dei PCB rigidi con la flessibilità dei circuiti flessibili, consentendo progetti complessi che possono adattarsi a spazi ristretti o non convenzionali.
  • Idoneità all'applicazione: Ideale per dispositivi elettronici complessi che richiedono sia durata che capacità di piegare o piegare parte del PCB.
  • Costo: Solitamente l'opzione più costosa a causa della complessità di progettazione e produzione, ma possono ridurre i costi complessivi di assemblaggio eliminando connettori e cablaggi discreti.

Vantaggi dei PCB rigidi-flessibili

  • Risparmio di spazio: I PCB Rigid-Flex possono essere piegati o piegati per adattarsi a spazi ristretti, consentendo progetti di dispositivi più compatti sfruttando in modo ottimale lo spazio disponibile all'interno dei dispositivi elettronici.
  • Resistenza agli urti e alle vibrazioni: Le sezioni flessibili dei PCB Rigid-Flex assorbono urti e vibrazioni, migliorando la durata e la longevità dei dispositivi elettronici, in particolare quelli esposti a condizioni difficili.
  • Leggero ed economico: Eliminando la necessità di connettori e cavi multipli, i PCB Rigid-Flex riducono sia il peso che i costi di produzione dei dispositivi elettronici, rendendoli più leggeri ed economici.
  • Processo di assemblaggio semplice e veloce: I PCB Rigid-Flex semplificano il processo di assemblaggio, riducendo i tempi di produzione e minimizzando il rischio di errori, il che porta a tempi di produzione più rapidi e prodotti di qualità superiore.
  • Alta affidabilità: La riduzione dei giunti di saldatura e dei connettori meccanici riduce la probabilità di punti di guasto, migliorando l'affidabilità e le prestazioni dei dispositivi dotati di PCB Rigid-Flex.
  • Test facili: I PCB Rigid-Flex possono essere testati approfonditamente prima dell'assemblaggio, garantendo che eventuali problemi vengano identificati e risolti nelle prime fasi del processo di produzione, contribuendo all'elevata qualità e affidabilità del prodotto finale.

Tipi di PCB rigidi-flessibili

I circuiti stampati (PCB) rigidi-flessibili sono diventati una pietra miliare nella progettazione elettronica moderna, offrendo i vantaggi unici delle tecnologie PCB rigide e flessibili.

Qui approfondiremo i vari PCB Rigid-Flex, esplorandone le caratteristiche, le applicazioni e le considerazioni sulla progettazione.

  • PCB rigidi-flessibili a lato singolo

  • Caratteristiche: Uno strato conduttivo, rigido o flessibile con strati isolanti su entrambi i lati.
  • Applicazioni: Adatto per progetti semplici a bassa densità che richiedono una flessione minima.
  • Vantaggi: Economico e semplice, ideale per risparmiare spazio in applicazioni semplici.
  • PCB rigidi-flessibili a doppia faccia

  • Caratteristiche: Strati conduttivi su entrambi i lati del substrato flessibile, consentendo progetti di circuiti più complessi.
  • Applicazioni: Utilizzato nell'elettronica di consumo e nei dispositivi medici dove sono necessarie complessità e densità dei componenti moderate.
  • Vantaggi: Supporta componenti e interconnessioni aggiuntivi, bilanciando complessità e flessibilità.
  • PCB multistrato rigidi-flessibili

  • Caratteristiche: Strati multipli di circuiti rigidi e flessibili laminati insieme, per ospitare progetti complessi e ad alta densità.
  • Applicazioni: Ideale per applicazioni avanzate nei dispositivi aerospaziali, militari e medici che richiedono fattori di forma compatti e prestazioni elevate.
  • Vantaggi: Fornisce la massima flessibilità progettuale e prestazionale ed è adatto per integrare più funzioni in uno spazio ridotto.
  • PCB composito rigido-flessibile

  • Caratteristiche: Un tipo specializzato in cui i circuiti rigidi e flessibili sono strettamente interconnessi, offrendo un'integrazione perfetta.
  • Applicazioni: Progettato su misura per applicazioni specifiche che richiedono connessioni robuste tra sezioni rigide e flessibili, come dispositivi di comunicazione ad alta velocità.
  • Vantaggi: Prestazioni elettriche e stabilità meccanica superiori, su misura per apparecchiature industriali complesse e dispositivi di comunicazione.
  • considerazioni sul design

Quando si seleziona il tipo di PCB Rigid-Flex per un progetto, è necessario prendere in considerazione diverse considerazioni di progettazione, tra cui:

  • Complessità del circuito: Quanto più complesso è il circuito, tanto più probabile sarà necessaria una struttura multistrato o composita.
  • Requisiti di flessibilità: L'entità e la frequenza della piegatura influenzeranno la scelta tra design monofaccia, bifacciale o multistrato.
  • Densità dei componenti: I progetti ad alta densità possono richiedere PCB Rigid-Flex a doppia faccia o multistrato per ospitare tutti i componenti.
  • Vincoli di costo: I PCB Rigid-Flex a singola faccia sono generalmente meno costosi delle loro controparti a doppia faccia e multistrato.

Sfide nella progettazione rigido-flessibile

  • Regole di progettazione complesse: La progettazione di PCB rigidi-flessibili implica l'esplorazione di regole complesse che bilanciano le prestazioni elettriche con i vincoli meccanici, richiedendo una pianificazione dettagliata e considerazioni sulla compatibilità tra sezioni rigide e flessibili.
  • Considerazioni sul raggio di piegatura: È fondamentale garantire che le sezioni flessibili possano piegarsi senza danni; un raggio di curvatura troppo stretto può portare a stress meccanici e guasti, rendendo necessari calcoli del raggio di curvatura ottimali per la durabilità.
  • Selezione del materiale: La selezione dei materiali appropriati è fondamentale per raggiungere l'equilibrio desiderato tra flessibilità, durata e prestazioni elettriche, con scelte come la poliimmide per le aree flessibili e l'FR4 per le sezioni rigide in base alle loro proprietà.
  • Integrità del segnale ed EMI: Mantenere l'integrità del segnale riducendo al minimo le interferenze elettromagnetiche, soprattutto nelle aree flessibili, richiede tecniche attente di instradamento, schermatura e messa a terra per preservare la qualità del segnale.
  • Gestione termica: Sono essenziali strategie efficaci di dissipazione del calore, considerando i diversi comportamenti termici delle sezioni rigide e flessibili e impiegando metodi come vie termiche e soluzioni di raffreddamento esterno.
  • Assemblaggio e Produzione: La struttura ibrida introduce complessità nell'assemblaggio e nella produzione, richiedendo un'attenzione particolare alle zone di transizione e agli adattamenti nelle linee di assemblaggio per requisiti unici di movimentazione e test.
  • Affidabilità meccanica: Garantire che le sezioni flessibili resistano a piegature e flessioni ripetute implica test meccanici rigorosi e considerazioni sulla selezione dei materiali, sulla disposizione delle tracce e sui rivestimenti protettivi.
  • Test e ispezione: L'adattamento delle metodologie di test alla struttura unica dei PCB Rigid-Flex richiede banchi di prova e tecniche di ispezione specializzati per adattarsi alla loro natura dinamica.
  • Progettazione per la producibilità (DFM): Trovare il giusto equilibrio tra progetti innovativi e producibilità sfida i progettisti a considerare le capacità e i limiti della produzione, spesso rendendo necessaria la collaborazione con i produttori per ottimizzare la progettazione.
  • Fattori ambientali: Progettare PCB per resistere a condizioni ambientali come umidità e fluttuazioni di temperatura implica la selezione di materiali resistenti, l'applicazione di rivestimenti protettivi e la considerazione degli impatti ecologici sulle proprietà dei PCB.

Come realizzare una scheda PCB rigida-flessibile?

Il processo di produzione dei PCB Rigid-Flex è complesso e ricco di sfumature e combina le tecniche utilizzate nella fabbricazione di PCB rigidi e flessibili. 

Questo processo richiede precisione e un'attenta pianificazione in ogni fase per garantire che il prodotto finale aderisca ai più alti standard di qualità e funzionalità.

  • Selezione dei materiali

Il primo passo nel processo di produzione è la selezione dei materiali appropriati sia per le parti rigide che per quelle flessibili del PCB. 

Materiali come la poliimmide sono preferiti per la loro eccellente flessibilità e stabilità termica nelle aree flessibili. Materiali come FR4 sono comunemente utilizzati per le sezioni rigide grazie alla loro resistenza meccanica e al rapporto costo-efficacia.

  • Perforazione

Una volta selezionati i materiali, il passaggio successivo è la perforazione, che prevede la creazione di fori per via e cavi dei componenti.

Il posizionamento e la dimensione dei fori sono determinati in base alle specifiche di progettazione ed è essenziale mantenere la precisione per garantire il corretto allineamento degli strati e dei componenti.

  • Placcatura in rame

Dopo la perforazione, la scheda viene sottoposta a placcatura in rame, che aggiunge un sottile strato di rame ai fori praticati e alla superficie della scheda. Lo spessore della placcatura in rame è attentamente controllato per soddisfare i requisiti elettrici della scheda.

  • Schema di circuito

La modellazione del circuito prevede il trasferimento del progetto del circuito sulla scheda. Ciò può essere ottenuto attraverso vari metodi, come la fotolitografia, in cui un fotoresist viene applicato alla scheda, esposto alla luce attraverso una maschera che rappresenta lo schema del circuito e quindi sviluppato per rimuovere il fotoresist non esposto, lasciando lo schema del circuito sulla scheda.

  • Acquaforte

L'incisione rimuove il rame indesiderato dalla scheda, lasciando dietro di sé il rame che forma i percorsi del circuito.

Questo viene in genere fatto utilizzando una soluzione di attacco chimico che dissolve il rame non protetto. È necessario prestare attenzione per garantire che venga rimosso solo il rame indesiderato e che il circuito rimanente sia definito con precisione.

  • Ispezione

Dopo l'incisione, la scheda viene ispezionata per rilevare eventuali difetti o deviazioni dalle specifiche di progettazione. Ciò può comportare ispezioni visive, ispezioni ottiche automatizzate (AOI) e test elettrici per garantire che i percorsi del circuito siano formati correttamente e non vi siano cortocircuiti o interruzioni.

  • Maschera di saldatura, serigrafia e finitura superficiale

La maschera di saldatura protegge i circuiti e previene la formazione accidentale di ponti di saldatura tra tracce conduttive durante la saldatura dei componenti.

Lo strato serigrafato viene quindi aggiunto per etichettare le posizioni dei componenti e altre informazioni sul PCB.

Infine, sulle tracce di rame viene applicata una finitura superficiale per proteggerle dall'ossidazione e migliorare la saldabilità.

  • Test

La fase finale del processo di produzione è il test, che verifica la funzionalità e le prestazioni del PCB. 

Ciò può includere test di continuità, test di resistenza di isolamento e test funzionali per garantire che la scheda soddisfi tutte le specifiche e i criteri prestazionali richiesti.

Applicazioni dei PCB rigidi flessibili

I circuiti stampati rigidi e flessibili (PCB) si sono ritagliati una nicchia in vari settori, grazie al loro design innovativo, che unisce la robustezza dei PCB rigidi con l'adattabilità dei circuiti flessibili. 

  • Elettronica di consumo: I PCB rigidi-flessibili consentono design eleganti e compatti nell'elettronica di consumo, come smartphone e dispositivi portatili, ottimizzando lo spazio e migliorando l'affidabilità del prodotto grazie alla loro natura flessibile e durevole.
  • Dispositivi medici: Nel settore medico, i PCB Rigid-Flex sono fondamentali per lo sviluppo di monitor sanitari indossabili e apparecchiature diagnostiche, offrendo precisione, affidabilità e capacità di conformarsi a design ergonomici pur resistendo agli ambienti medici.
  • Aerospaziale: Le applicazioni aerospaziali traggono vantaggio dai PCB Rigid-Flex grazie alla loro resistenza a condizioni estreme, comprese vibrazioni e fluttuazioni di temperatura, che li rendono adatti per la strumentazione della cabina di pilotaggio e i sistemi satellitari dove l'affidabilità è fondamentale.
  • Settore automobilistico: L'industria automobilistica utilizza i PCB Rigid-Flex nei display dei cruscotti, nei sistemi di infotainment e nei sistemi avanzati di assistenza alla guida (ADAS), apprezzandone la robustezza e la flessibilità in ambienti automobilistici dinamici e difficili.
  • Tecnologia indossabile: La tecnologia indossabile, come smartwatch e fitness tracker, si affida ai PCB Rigid-Flex per i loro design compatti ed ergonomici che sono comodi per l'uso quotidiano e abbastanza resistenti da resistere all'uso quotidiano.

Conclusione

I PCB Rigid Flex rappresentano un'innovazione fondamentale nella progettazione di circuiti elettronici, offrendo una combinazione di flessibilità, affidabilità ed efficienza di spazio che i PCB tradizionali non possono eguagliare.

Con il continuo progresso della tecnologia, il loro ruolo nel consentire la prossima generazione di dispositivi elettronici è destinato ad espandersi, rendendoli una pietra miliare della moderna progettazione elettronica.

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