Pevné flexibilné dosky plošných spojovsú široko používané v spotrebnej elektronike, automobilovej elektronike, letectve a iných oblastiach vďaka svojej schopnosti poskytovať stabilnú mechanickú podporu v pevných oblastiach a flexibilné ohybové spojenia v flexibilných oblastiach. Pevné flexibilné dosky s plošnými spojmi zohrávajú kľúčovú úlohu od pripojenia sklopnej obrazovky smartfónov až po zložitú kabeláž vo vnútri motorového priestoru. V procese návrhu a výroby je kontrola polomeru ohybu kľúčovým prvkom na zabezpečenie výkonu a spoľahlivosti produktu. Nesprávny polomer ohybu môže spôsobiť rad vážnych problémov, ako je praskanie medenej fólie, odlupovanie dielektrickej vrstvy, prerušenie obvodu atď., čo môže viesť k zlyhaniu celej funkcie elektronického produktu.
1, tuhá flexibilná štruktúra dosky plošných spojov a princíp ohýbania
1. Konštrukčné zloženie
Pevná flexibilná doska plošných spojov pozostáva z pevnej oblasti, flexibilnej oblasti a prechodovej oblasti medzi nimi. Pevné základné materiály, ako je FR-4, sa zvyčajne používajú v pevných priestoroch a viacvrstvové medené fólie a dielektrické vrstvy sú prekryté, rovnako ako tradičné viacvrstvové dosky plošných spojov, aby poskytli pevný základ pre inštaláciu komponentov. Flexibilná plocha je vyrobená z polyimidu ako substrátu v kombinácii s medenou fóliou a krycou fóliou, čo dáva doske schopnosť ohýbania. Prechodová zóna je kľúčovou časťou pre dosiahnutie hladkého spojenia medzi tuhosťou a flexibilitou. Prostredníctvom špecifických procesov laminácie je zabezpečená kontinuita elektrických spojení a mechanických vlastností medzi rôznymi zónami.
2. Princíp ohýbania
Keď sa ohybná oblasť pevnej ohybnej dosky s plošnými spojmi ohne, vnútorný materiál je vystavený tlaku v tlaku a vonkajší materiál je vystavený ťahovému namáhaniu. Keď sa stupeň ohybu zvyšuje, napätie sa neustále hromadí. Existuje hranica namáhania, ktoré materiály dokážu vydržať a po prekročení tejto hranice môže dôjsť k materiálnym škodám. Čím menší je polomer ohybu, tým väčší je rozdiel napätí medzi vnútornou a vonkajšou stranou materiálu a tým vyššie je riziko poškodenia. Napríklad v nositeľných zariadeniach je potrebné často ohýbať pevné flexibilné dosky plošných spojov. Ak polomer ohybu nie je správne navrhnutý, môže v krátkom čase dôjsť k pretrhnutiu medenej fólie, čo spôsobí poruchu zariadenia.
2, Kľúčové faktory ovplyvňujúce polomer ohybu
1. Vlastnosti materiálu
medená fólia
Medená fólia ako hlavná vodivá vrstva má vďaka svojej hrúbke významný vplyv na jej ohybové vlastnosti. Hrubá medená fólia (35 μm alebo hrubšia) vytvára väčšie ťahové napätie a je náchylná na praskanie pri ohýbaní kvôli svojej vysokej tuhosti. Viacvrstvová štruktúra medenej fólie zväčší celkovú hrúbku flexibilnej oblasti, čím sa zväčší požadovaný polomer ohybu. Napríklad pevné ohybné dosky plošných spojov z hrubej medenej fólie používané v niektorých silových obvodoch vyžadujú väčší polomer ohybu, aby sa zabezpečila spoľahlivosť v porovnaní s doskami s bežnou hrúbkou medenej fólie.
substrát
Hrúbka PI filmového substrátu bežne používaného vo flexibilných oblastiach je kľúčovým faktorom určujúcim jeho ohybový výkon. Tenké substráty (25 μm alebo menej) sú vhodné pre konštrukcie s malým polomerom ohybu, ale ich mechanická pevnosť je slabá a dlhodobé -ohýbanie je náchylné na únavové zlyhanie. Hrubé substráty (50 μm alebo viac) majú vysokú mechanickú pevnosť, ale slabý výkon v ohybe a vyžadujú väčší polomer ohybu. Vo vysoko priestorovo náročnom internom zapojení smartfónov sa často používajú tenké PI substráty na dosiahnutie malého polomeru ohybu a splnenie požiadaviek na kompaktné usporiadanie priestoru.
krycí film
Hrúbka a materiálové vlastnosti krycej fólie ovplyvňujú rozloženie napätia pri ohýbaní. Tenká krycia fólia môže zlepšiť ohybový výkon flexibilných oblastí, ale môže sa znížiť odolnosť proti opotrebovaniu a izolačný výkon. Hrubá krycia fólia zvyšuje tuhosť v ohybe, čo si vyžaduje väčší polomer ohybu. V pevnej ohybnej doske s plošnými spojmi, ktorá sa používa na pripojenie automobilových senzorov, je na zaistenie dlhodobej-spoľahlivosti v zložitých prostrediach zvolená o niečo hrubšia a{4}}výkonná krycia fólia, a preto je potrebné zväčšiť dizajn polomeru ohybu.
2. Štruktúra dosky
počet vrstiev
Čím viac vrstiev je v pružnej časti, tým väčšia je celková hrúbka a tým horší je ohýbací výkon. Nadmerné stohovanie môže zvýšiť vnútorné napätie, vďaka čomu je náchylnejší na problémy pri ohýbaní. Preto by sa pri navrhovaní mal počet flexibilných vrstiev čo najviac minimalizovať, aby sa zlepšil ohýbací výkon.
Symetrické stohovanie
Symetria laminovaných štruktúr vo flexibilných oblastiach je rozhodujúca. Asymetrické štruktúry, ako je hrúbka medenej fólie alebo asymetria hrúbky substrátu, môžu vytvárať koncentráciu napätia počas ohýbania, čím sa výrazne zvyšuje riziko praskania alebo delaminácie. Len zabezpečením symetrického stohovania môže byť napätie rovnomerne rozdelené a môže byť zaručený dobrý ohýbací výkon.
3, Normy kontroly polomeru ohybu a metódy výpočtu
1. Priemyselné normy
Priemyselné normy ako IPC-2223 poskytujú návod na polomer ohybu pevných ohybných dosiek plošných spojov. Všeobecne povedané, odporúčaný polomer ohybu je 10 až 15-násobok hrúbky ohybnej dosky, aby sa predišlo praskaniu a mechanickému poškodeniu. Rôzne scenáre aplikácií však majú rôzne požiadavky na spoľahlivosť a môžu sa líšiť aj normy. V oblastiach s vysokými požiadavkami na spoľahlivosť, ako je letecký priemysel, sú normy polomeru ohybu často prísnejšie.
2. Výpočet empirického vzorca
Jednoduché ohýbanie
Na základe rozsiahlych praktických skúseností je vzorec na výpočet minimálneho polomeru ohybu počas jedného ohybu: Rmin1=k1 × T, kde Rmin1 je minimálny polomer ohybu počas jedného ohybu, T je celková hrúbka pružnej časti a k1 je koeficient jednoduchého ohybu, ktorý sa zvyčajne pohybuje od 6 do 10. Ak je napríklad celková hrúbka pružnej časti 80 mm, berie sa k2. Rmin1=8 × 0.2=1.6mm.
opakované ohýbanie
Pre scenáre aplikácií, ktoré vyžadujú časté ohýbanie, vzorec na výpočet minimálneho polomeru ohybu pre opakované ohýbanie je: Rmin2=k2 × T. Rmin2 je minimálny polomer ohybu pre opakované ohýbanie a k2 je koeficient pre opakované ohýbanie, vo všeobecnosti medzi 12 a 20. Ak je celková hrúbka ohybnej časti stále nastavená na 0,2 mm a k2 je2=15 × 15 min{10} 0.2=3 mm.
4, Optimalizačné opatrenia pre polomer ohybu
1. Optimalizácia elektroinštalácie
Vyhnite sa pravouhlým zákrutám
V zakrivených oblastiach by sa signálne vedenia mali vyhýbať pravouhlým zákrutám a používať metódu zakriveného prechodového vedenia. V pravom uhle dochádza k koncentrácii napätia, zatiaľ čo kruhové prechody môžu účinne rozptýliť napätie a znížiť riziko praskania medenej fólie.
Distribuované rozvody
Vyhnite sa koncentrácii viacerých signálnych čiar v zakrivených oblastiach, aby ste znížili lokálny stres. Rozumné plánovanie kabeláže na rovnomernú distribúciu signálov môže pomôcť zlepšiť spoľahlivosť ohybu.
Upravte šírku a medzery riadkov
Šírka čiary v zakrivenej oblasti by mala byť primerane rozšírená (zvyčajne 1,5-násobok konvenčnej šírky čiary) a vzdialenosť medzi čiarami by mala byť zväčšená, aby sa zabránilo skratom alebo praskaniu počas ohýbania a zabezpečil sa stabilný elektrický výkon.
2. Optimalizácia vrstveného dizajnu
Znížte počet vrstiev
Zjednodušte počet pružných vrstiev, znížte celkovú hrúbku, zlepšite ohybový výkon a znížte tvorbu vnútorného napätia.
Zabezpečte symetrické stohovanie
Prísne zaistite symetrické naskladanie medenej fólie a krycej fólie, aby sa rovnomerne rozložilo napätie pri ohýbaní a zabránilo sa rôznym problémom spôsobeným koncentráciou napätia.
3. Optimalizácia krycej fólie
Vyberte materiály s vysokou ťažnosťou
Použitie vysoko ťažného polyimidu a iných krycích fóliových materiálov na zvýšenie ohybového výkonu flexibilných oblastí a zlepšenie odolnosti dosky.
Rozumný dizajn okien
Dizajn okna by sa mal aplikovať na kryciu fóliu v zakrivenej oblasti, aby sa znížila koncentrácia napätia, ale malo by sa zabezpečiť, aby okno neovplyvňovalo výkon elektrickej izolácie.
4. Optimalizácia návrhu oblasti ohybu
Nastavte zakrivenú nárazníkovú zónu
Navrhnite nárazníkové zóny okolo zakrivenej oblasti, aby ste sa vyhli nadmernému zapojeniu signálu a prestupom v tejto oblasti a znížili stresové rušenie.
Jasne definujte smer ohybu
Jasne definujte smer ohybu ohybnej časti, vyhnite sa zložitému rozloženiu napätia a zabezpečte stabilný a spoľahlivý proces ohýbania.
5. Prostredníctvom riadenia namáhania otvoru
Znížte počet priechodných otvorov
Priechodné otvory v zakrivených oblastiach zvýšia lokálne napätie a nastavenie priechodných otvorov by sa malo čo najviac minimalizovať, aby sa znížili body koncentrácie napätia.
Prijatie technológie vylepšenej prostredníctvom{0}}dier
Použitím procesu vypĺňania priechodných otvorov alebo slepého zakopania priechodných otvorov je možné zvýšiť stabilitu priechodných otvorov počas ohýbania, aby sa zabránilo praskaniu.
Norma na riadenie polomeru ohybu pevných ohybných dosiek plošných spojov je rozhodujúca pre zabezpečenie ich výkonu a spoľahlivosti. Hlbokým porozumením materiálovým vlastnostiam a faktorom štruktúry vrstiev, ktoré ovplyvňujú polomer ohybu, presným výpočtom polomeru ohybu pomocou priemyselných štandardov a empirických vzorcov a prijatím série účinných opatrení, ako je optimalizácia zapojenia a optimalizácia stohovania, možno výrazne zlepšiť ohýbací výkon pevných ohybných dosiek s plošnými spojmi.