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Comprendere il PCB rigido-flessibile: vantaggi, applicazioni e produzione

Diversi tipi di PCB rigido-flessibili forniti da GlobalWellPCBA

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introduzione

I PCB rigidi-flessibili sono comunemente utilizzati negli elettrodomestici e nell'elettronica di consumo. È una combinazione di PCB rigidi e flessibili. Ciò significa che possiamo ricavare i complessi vantaggi dei PCB rigidi e flessibili in un PCB rigido-flessibile. Ci sono diverse ragioni dietro l'utilizzo di PCB rigidi-flessibili. Il supporto meccanico è un grande vantaggio, ma possiamo anche puntare a un migliore montaggio dei componenti. 

Poiché si tratta di una coppia di PCB rigidi e complessi, è chiaro che una parte di questo PCB è pieghevole mentre l'altra no. Questi non solo sono leggeri ma occupano anche meno spazio, motivo per cui possiamo utilizzarli in dispositivi del settore automobilistico, aerospaziale e di altri settori. Studieremo in dettaglio i PCB rigido-flessibili attraverso questo post. 

PCB rigido-flessibile

Prima di iniziare la discussione, definiamo i PCB rigido-flessibili. Un PCB rigido-flessibile contiene sia PCB rigidi che flessibili. Questi sono tra i PCB multistrato. Possiamo rendere questi PCB più complessi a seconda della natura e della funzione delle applicazioni. Non c’è dubbio che, data la natura complessa di questi PCB, dobbiamo prestare attenzione durante la loro progettazione. La complessità dei PCB rigidi-flessibili dimostra che qualsiasi negligenza nello sviluppo del progetto può rovinare le prestazioni successive. La parte migliore di questi PCB è la libertà di utilizzare lo spazio 3D durante la progettazione di questi PCB. Pertanto, torsioni e giramenti sono possibili anche in presenza di parti rigide in queste tavole. 

Lavorando su PCB rigido-flessibile

I PCB rigidi-flessibili funzionano in modo diverso rispetto al resto dei PCB. Utilizziamo entrambi i substrati, inclusi Polyimide e FR4, per questi PCB. In modo che questi possano funzionare in modo dinamico e migliorare le prestazioni dell'elettronica su tutti i fronti. Qui impareremo brevemente il funzionamento di base dei PCB rigido-flessibili. 

  • La parte rigida di questi PCB serve ad aggiungere resistenza meccanica alle schede.
  • Possiamo anche fare affidamento su porzioni rigide per un migliore montaggio dei componenti 
  • La dissipazione del calore attraverso i pannelli è possibile anche attraverso il lato rigido.
  • La porzione flessibile serve per sviluppare le interconnessioni tra la scheda, i suoi componenti, gli strati e il segmento rigido.
  • Sia i PCB rigidi che quelli flessibili utilizzano strati conduttivi per l'incisione.
  • Utilizziamo fori passanti placcati per unire verticalmente gli strati, e questo vale sia per i segmenti rigidi che per quelli flessibili.
  • La parte flessibile non viene utilizzata per il montaggio dei componenti.
  • Possiamo torcere e girare la parte flessibile come vogliamo senza compromettere gli elementi circostanti.
  • Oltre a questo, possiamo anche sviluppare strutture 3D da PCB rigido-flessibili.

Lo scopo dello sviluppo di configurazioni 3D è quello di migliorare il supporto fornito dalle parti rigide di questi PCB. In questo modo è possibile creare interconnessioni migliori e più forti all'interno della configurazione che ne aumenta la durata. Possiamo introdurre i materiali per PCB rigidi e flessibili attraverso un metodo chiamato laminazione. Durante questo, dovremmo assicurarci che i materiali aderiscano correttamente in modo che non ci siano complicazioni termiche e meccaniche. 

Poiché i PCB rigidi-flessibili sono inutili senza un design impeccabile, di seguito sono riportati alcuni suggerimenti efficaci che dovresti tenere a mente. 

  • Non dimenticare di tracciare gli strati flessibili in modo da poter ottenere una flessione dinamica
  • Non dovrebbero esserci eccessive sollecitazioni di transizione tra i segmenti rigidi e flessibili
  • È fondamentale garantire un controllo ottimale del raggio di curvatura 
  • Ai segmenti rigidi e flessibili dovrebbe essere concesso spazio sufficiente per le fluttuazioni di spessore

Considerazioni sulla progettazione per PCB rigido-flessibile

Dopo aver seguito questi consigli, sarai in grado di sviluppare PCB rigidi-flessibili impeccabili. Vediamo come: 

  • Impilamento dei livelli

Non dovrebbero esserci errori nell'impilamento degli strati per i PCB rigidi-flessibili. È importante determinare il numero individuale di strati rigidi e flessibili, altrimenti può rovinare i progetti. Anche fattori come il routing, la flessione dinamica e la densità dei componenti sono cruciali da considerare. I laminati per gli strati rigidi dovrebbero essere sempre FR4 e laminati di vetro. Per gli strati flessibili sono consigliabili il dielettrico flessibile e la poliimmide. Inoltre, per combinare questi strati, è importante integrare strati adesivi aggiuntivi nella configurazione. Durante i test, l'accumulo dovrebbe essere conforme a spessore, controllo di impedenza, flessibilità e rigidità sotto tutti gli aspetti. 

  • Transizioni (da rigido a flessibile)

Poiché qui lavoriamo con due segmenti, ci sono maggiori possibilità di rotture e urti nel segmento di transizione. Pertanto, è importante gestire con attenzione questa transizione, altrimenti potrebbe rovinare entrambe le parti.

  • Sarà meglio utilizzare rastremazioni e angoli arrotondati per la configurazione della transizione
  • Gli anelli anulari dovrebbero essere ampi, il che può aiutare a ridurre lo stress meccanico
  • Se il passaggio è in rame è importante ridurre la parte scoperta per ottenere la prestazione desiderata 
  • Si consigliano angoli curvi anziché angoli acuti. 
  • Raggio di curvatura

Un'altra cosa importante è il raggio di curvatura. La porzione flessibile non può attraversare una certa lunghezza del raggio di curvatura, motivo per cui dovremmo tenerla in considerazione durante lo sviluppo di PCB rigido-flessibili. Se è troppo stretto può rompere le tracce di rame e anche rovinare la laminazione, cosa che non vogliamo. Pertanto, lo spessore del rame, l'accumulo degli strati e la flessione dinamica dovrebbero essere ottimali per evitare complicazioni legate al raggio di curvatura. 

  • Posizionamento dei componenti

Sai già che non possiamo montare componenti superficialmente sulla parte flessibile dei PCB. Pertanto, mentre lo facciamo, non dobbiamo lasciare che i componenti scivolino nella parte flessibile, cosa che potrebbe danneggiare la struttura dei PCB. Inoltre, i connettori sono componenti di sollecitazione e dovremmo mantenere una distanza precisa tra loro e il segmento di transizione. L'area in rame è considerevole anche per far uscire il calore in eccesso. 

  • Instradamento 

Dovresti tenere a mente i seguenti suggerimenti per il tracciamento per ottenere risultati migliori: 

  • Le tracce dovrebbero avere dimensioni più ampie e dovrebbe esserci una spaziatura adeguata per una migliore flessione dinamica
  • Cerca di non creare angoli acuti, cosa sconsigliabile per i PCB rigidi-flessibili
  • Meglio sarebbe percorrere il percorso dove è presente un asse di curvatura neutro 
  • Assicurati di utilizzare una densità di rame ottimale e di mantenerla durante tutta la configurazione

Procedura di produzione del PCB rigido-flessibile

Ecco come possiamo sviluppare PCB rigidi-flessibili di livello industriale:

  • Preparazione dei materiali

Il processo inizia con l'approvvigionamento dei materiali per le parti rigide e flessibili. Questi materiali vengono sottoposti a un'adeguata pulizia e condizionamento prima dell'ulteriore lavorazione. 

  • Imaging

Il passo successivo è iniziare l'imaging degli strati interno ed esterno con l'aiuto di un modello conduttivo e, per questo, utilizziamo la litografia e l'acquaforte. Lo scopo dell'imaging è quello di sviluppare pad e tracce sugli strati PCB. 

  • Formazione di buchi

La perforazione è importante per creare buchi e possiamo anche perforarli. Con questo processo è possibile realizzare diversi fori come fori per componenti e utensili. Li placcamo insieme al rame in modo da poter formare interconnessioni verticali. 

  • Laminazione

La laminazione è importante per gli strati del PCB in modo che possano essere allineati. L'alta temperatura e la pressione controllata lo rendono possibile. Inoltre, a questo punto non dovremmo compromettere i legami tra entrambi i segmenti. Per valorizzarli utilizziamo adesivi ad alta resistenza. 

  • Imaging

È il momento di immaginare gli strati esterni e per questo passaggio viene utilizzato lo stesso processo di litografia e incisione. 

  • Maschera e finitura per saldatura

La maschera di saldatura serve a proteggere lo strato di rame dalla corrosione e da possibili danni. A questo punto non laminiamo i tamponi e le tracce. Solo il PCB utilizza finiture superficiali in base alla sua natura. Alcuni PCB utilizzano ENIG, mentre altri utilizzano HASL, OSP e stagno. 

  • Singolazione

Dobbiamo anche instradare il grande pannello di PCB. Questo passaggio mostra come i PCB rigidi-flessibili abbiano configurazioni complesse facilmente identificabili dal resto. 

  • Test

Test e ispezioni sono le fasi più cruciali di questo processo. Non solo possiamo migliorare i nostri PCB con i test, ma anche evidenziare i difetti dannosi in tempo e risolverli. Per renderlo possibile sono disponibili diversi metodi di ispezione. Tuttavia, l'AOI, ovvero l'ispezione ottica automatizzata, è un processo comune da seguire. 

  • Assemblaggio

Possiamo acquisire la configurazione 3D in caso di PCB rigido-flessibili quando necessario. Inoltre, durante l'assemblaggio, i componenti e gli strati vengono montati secondo i progetti sviluppati in fase di pre-produzione. 

Aspetti economici del PCB rigido-flessibile

  • Conteggio degli strati

La logica è semplice. Più strati significano più costi. Per questo motivo, tutti i PCB multistrato in cui sono inclusi i PCB rigidi-flessibili non sono convenienti e richiedono denaro per la produzione. 

  • Pannello 

Se l'utilizzo dell'area del pannello è inferiore, aumenterà il costo. Pertanto, per non far lievitare il budget, è importante utilizzare lo spazio in modo efficiente. 

  • Finiture e rivestimenti

Diverse finiture superficiali sono disponibili a prezzi convenienti ma presentano anche degli svantaggi. Per questo motivo, anche le finiture superficiali possono influenzare il costo di questi PCB. 

  • Tipo di materiale flessibile

I materiali PCB come la poliimmide sono costosi e, se utilizzi materiali rari e di fascia alta, preparati ad affrontare una grossa ammaccatura in tasca. 

  • Precisione della registrazione

Quando si mira a una tracciatura precisa e a una maggiore precisione, saranno necessarie apparecchiature di fascia alta. Pertanto, per accedere a questa attrezzatura, dovresti disturbare il tuo budget. 

  • Complessità progettuale

Se desideri optare per un routing denso e funzionalità HDI, aumenterai anche i costi di produzione. 

  • Test

È ovvio che i diversi metodi di test includono molti strumenti e attrezzature e, per questo motivo, un produttore deve andare ben oltre il proprio budget per testare i propri PCB. 

Vantaggi dell'utilizzo di PCB rigido-flessibile

Imballaggio consolidato

È ovvio che quando utilizziamo PCB rigidi-flessibili, la dimensione del package si riduce. Per questo motivo, possiamo utilizzare un singolo PCB rigido-flessibile non solo per risparmiare spazio ma anche per mirare a migliorare la qualità e le prestazioni allo stesso tempo. 

Maggiore affidabilità

La parte migliore dei PCB rigidi-flessibili è che offrono maggiore affidabilità, il che è utile per l'elettronica potente e ad alta frequenza. L'utilizzo di due PCB in una singola unità non è altro che un miracolo e, per questo motivo, esistono vaste applicazioni che si affidano ai PCB rigidi-flessibili per le loro prestazioni. 

Riepilogo

I PCB rigidi-flessibili rappresentano una grande innovazione per sostenere campi come l'elettronica, l'automotive e l'aerospaziale. Il motivo è abbastanza semplice. Qualità e affidabilità. Oltre a questo, anche l'efficienza dello spazio e la resistenza sono caratteristiche comuni di questi PCB. Speriamo che ora tu possa dare una possibilità ai PCB rigidi-flessibili per i tuoi progetti futuri!

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