Pokud jste fušovali do elektroniky a designu desek plošných spojů, pravděpodobně jste se setkali s pojmem „pevná flexibilní deska s plošnými spoji“. Pevné flexibilní desky plošných spojů získávají na popularitě pro svou flexibilitu, odolnost a prostorově úsporné možnosti. Kombinací flexibilních a pevných substrátů na jedné desce mohou návrháři maximalizovat funkčnost svých zařízení a zároveň minimalizovat omezení velikosti. Zde v tomto komplexním průvodci se Capel ponoří do základních kroků a osvědčených postupů pro navrhování pevných-flex PCB. Ať už jste ostřílený profesionál nebo nováček v oblasti návrhu PCB, tento článek vám poskytne znalosti a nástroje, které potřebujete k úspěšnému vytvoření robustních a spolehlivých pevných flexibilních desek plošných spojů.

Obsah:

Pochopení obvodové desky Rigid-Flex

Výhody rigid-flex PCB desky

Úvahy o návrhu pro pevné flexibilní desky plošných spojů

Rigid-flex proces návrhu PCB

Nástroje a software pro návrh desek plošných spojů Rigid-Flex

Testování a výroba pevných desek plošných spojů

Na závěr

Porozumění PCB Rigid Flex:

Než se ponoříte do procesu návrhu, je důležité jasně porozumět tomu, co je to rigid-flex PCB. Hard-flex PCB je hybridní obvodová deska, která kombinuje flexibilní a tuhé substráty do jediné struktury. Integrací flexibilních tištěných spojů s pevnými částmi tyto desky zvyšují spolehlivost, zmenšují velikost a zvyšují odolnost ve srovnání s tradičními PCB. Flexibilní oblasti umožňují 3D konfiguraci, zatímco tuhé části zajišťují stabilitu a podporu sestavy.

Výhody desky Rigid Flex:

Použití pevných-flex PCB přináší několik výhod, které z nich činí atraktivní volbu pro mnoho aplikací. Tyto výhody

zahrnout:

Úspora místa:Jednou z hlavních výhod pevných-flex desek plošných spojů je jejich schopnost šetřit místo. Tyto desky integrují více desek do jedné kompaktní struktury odstraněním konektorů a kabeláže. To nejen zmenšuje celkovou velikost elektronického zařízení, ale také snižuje jeho hmotnost, takže je vhodné pro kompaktní přenosné aplikace.

Zvýšená spolehlivost:Rigid-flex PCB mají vyšší spolehlivost ve srovnání s konvenčními PCB. Kombinace pružných a pevných substrátů zajišťuje stabilitu sestavy a snižuje riziko rozbití nebo selhání. Pružná část absorbuje mechanické namáhání a zabraňuje poškození vibracemi, nárazy nebo změnami teploty. Tato zvýšená spolehlivost zajišťuje, že elektronická zařízení zůstanou funkční i v náročných podmínkách prostředí.

Flexibilita designu:Obvodové desky Rigid Flex nabízejí bezkonkurenční flexibilitu designu. Podporují 3D konfigurace a komplexní rozvržení, což umožňuje návrhářům vytvářet inovativní a kompaktní řešení pro složitá elektronická zařízení. Tato flexibilita otevírá možnost jedinečných a vlastních návrhů přizpůsobených konkrétním aplikacím.

Vylepšená odolnost:Odstraněním konektorů a kabelů, pevné-flex PCB minimalizují rizika spojená s uvolněnými spoji nebo únavou drátu. Absence pohyblivých částí dále zvyšuje životnost, protože existuje méně bodů selhání. Flexibilní část desky plošných spojů má navíc vynikající odolnost vůči vibracím, nárazům a extrémním teplotním změnám, takže je vhodná do drsných prostředí.

Nákladově efektivní:Zatímco počáteční náklady na desky plošných spojů Rigid Flex mohou být o něco vyšší než u tradičních pevných desek plošných spojů, mohou z dlouhodobého hlediska ušetřit peníze. Eliminace konektorů a kabeláže snižuje složitost a čas montáže, což snižuje náklady na pracovní sílu. Spolehlivost a trvanlivost desek s pevným ohybem navíc může snížit náklady na údržbu a opravy a z dlouhodobého hlediska zlepšit celkovou nákladovou efektivitu.

Úvahy o návrhu pro průvodce návrhem tuhých flex:

Návrh pevné-flex PCB vyžaduje pečlivé zvážení různých faktorů, aby byl zajištěn optimální výkon a spolehlivost.

Zde je několik klíčových aspektů návrhu, které je třeba mít na paměti:

A. Mechanická omezení:Pochopit a analyzovat mechanická omezení zařízení. Určete požadovanou oblast ohybu, úhel ohybu a jakékoli konektory nebo součásti, které mohou vyžadovat další podporu. Flexibilní sekce jsou navrženy tak, aby vydržely opakované ohýbání a skládání, aniž by byla ohrožena jejich funkčnost.

b. Směrování trasování:Zajistěte správné směrování trasování, aby byla zachována integrita signálu. Neumisťujte stopy v blízkosti ohybů, abyste minimalizovali riziko zkratu nebo rušení signálu. Udržujte správné rozestupy mezi stopami, abyste zabránili přeslechům a degradaci signálu. Zvažte použití impedančně řízených tras pro vysokorychlostní signály, abyste minimalizovali odrazy a ztráty signálu.

C. Umístění komponent:Optimalizujte umístění součástí, abyste zajistili stabilitu a zabránili interferenci se zakřivenými oblastmi. Zvažte velikost součásti, hmotnost a tepelné charakteristiky, abyste zabránili koncentraci napětí v pružných oblastech. Kvůli stabilitě umístěte těžší součásti na pevné části a nepokládejte vysoké součásti, které by mohly bránit ohýbání nebo skládání desky.

d. Výběr materiálu:Vyberte materiály vhodné pro pružné a tuhé části DPS. Zvažte flexibilitu, tepelnou odolnost a kompatibilitu s výrobními procesy. Pružné materiály by měly mít dobrou ohybatelnost a trvanlivost, zatímco tuhé materiály by měly mít dostatečnou mechanickou pevnost. Ujistěte se, že vybraný materiál je kompatibilní s procesem montáže a pájení.

E. Zůstatek mědi:Udržuje vyvážené rozložení mědi na desce plošných spojů, aby se zabránilo deformaci, praskání nebo jiným mechanickým poruchám. Použijte správnou tloušťku mědi a rozložení vzoru, abyste minimalizovali koncentrace napětí. Vyhněte se silným stopám mědi nebo vysoké hustotě mědi v pružných oblastech, abyste zabránili mechanickému namáhání a selhání.

F. Design pro vyrobitelnost:Úzce spolupracujte s výrobci během celého procesu návrhu, abyste zajistili vyrobitelnost desek plošných spojů s pevným ohybem. Zvažte možnosti a omezení výrobních a montážních procesů, jako je laminace, vrtání a leptání. Optimalizujte návrhy pro zjednodušení výroby, montáže a testování.

Rigid-flex proces návrhu PCB:

Návrh robustní pevné a ohebné desky plošných spojů zahrnuje několik důležitých kroků k zajištění úspěšného a spolehlivého návrhu. Zde je krok za krokem

průvodce procesem návrhu:

Definujte požadavky na design:Začněte jasným definováním požadavků projektu, včetně požadované funkčnosti, elektrických specifikací a mechanických omezení. To poskytne pevný základ pro proces návrhu.

Schematický design:Vytvořte schémata obvodů pro vytvoření elektrických připojení a umístění součástí. Tento krok pomáhá určit celkové rozložení desky plošných spojů a zajišťuje, že jsou zahrnuty všechny potřebné komponenty.

Definice tvaru desky:Určete celkovou velikost a tvar desky rigid-flex. Zvažte velikost zařízení a všechna mechanická omezení, jako je dostupný prostor nebo specifické požadavky na instalaci.

Umístění komponent:Umístěte součásti na pevnou část desky a zajistěte dostatečný prostor pro stopy mědi. Zvažte řízení teploty a vyhněte se umístění součástí, které by mohly kolidovat s pružnými částmi. Tento krok pomáhá optimalizovat rozložení pro výkon a vyrobitelnost.

Směrování trasování:Nasměrujte měděné stopy na desce a umístěte kritické signály na co nejpevnější součásti. Velkou pozornost věnujte přizpůsobení impedance, řízení šumu a vyhýbání se vysokorychlostnímu křížení signálu. Dodržujte osvědčené postupy pro integritu signálu a zvažte všechny specifické požadavky na konstrukce rigid-flex.

Flexibilní design:Po dokončení pevného zapojení se zaměřte na zapojení pružné části desek plošných spojů. Poznamenejte si požadavky na stohování, šířku stopy a mezery poskytnuté výrobcem. Ujistěte se, že návrh odpovídá pokynům výrobce pro návrh flex PCB, aby byla zajištěna spolehlivost a životnost.

Ověřte design:Proveďte důkladnou kontrolu návrhu pomocí vhodných softwarových nástrojů. To zahrnuje kontrolu návrhových pravidel (DRC), kontrolu elektrických pravidel (ERC) a analýzu integrity signálu. Ověřte, zda návrh splňuje všechny požadavky a zajišťuje správnou funkčnost.

Generování výrobních dokumentů:Vygenerujte všechny potřebné výrobní dokumenty podle požadavků výrobce. To zahrnuje vytváření souborů Gerber, souborů vrtáků a výkresů sestav. Zajistěte, aby výrobní dokumenty přesně odrážely návrh a poskytovaly všechny informace požadované pro výrobu a montáž.

Recenze s výrobcem:Úzce spolupracujte s vybraným výrobcem, abyste přezkoumali návrh a zajistili, že splňuje jeho výrobní a montážní možnosti. Spolupracujte s výrobcem, abyste vyřešili jakékoli dotazy nebo obavy a proveďte nezbytné úpravy návrhu.

Nástroje a software pro návrh desek plošných spojů Rigid-Flex:

Návrh tuhých ohebných obvodů vyžaduje použití specializovaných nástrojů a softwaru k zajištění přesných a spolehlivých výsledků. Tady jsou

některé populární softwarové nástroje používané v průmyslu:

A. Altium Designer:Altium Designer, známý pro své komplexní možnosti návrhu, nabízí 3D modelování, kontrolu pravidel návrhu, analýzu integrity signálu a uživatelsky přívětivé rozhraní.

b. Cadence Allegro:Cadence Allegro poskytuje výkonnou sadu nástrojů pro navrhování pevných-flex PCB. Poskytuje pokročilé funkce pro směrování, vysokorychlostní návrh a správu omezení.

C. Mentor Xpedition:Mentor Xpedition je široce používán pro komplexní návrhy PCB, včetně pevných-flex PCB. Poskytuje rozsáhlou knihovnu komponent, komplexní kontrolu návrhových pravidel a analýzu integrity signálu.

d. Eagle PCB:Eagle PCB je oblíbenou volbou pro začátečníky a malé projekty. Nabízí intuitivní rozhraní, editory pro zachycení schémat a rozložení a flexibilní konfiguraci pravidel návrhu.

E. OrCAD:OrCAD PCB Designer je všestranný softwarový balík, který podporuje kompletní návrh PCB, včetně pevných flexibilních PCB. Poskytuje funkce, jako je kontrola DFM (design for manufacturability), zpětná vazba návrhu v reálném čase a vysokorychlostní směrování.

F. SolidWorks:Jedná se o oblíbený software pro mechanický návrh, který lze použít ve spojení se softwarem pro návrh PCB k vytvoření přesných 3D modelů ohebných součástí PCB. Umožňuje vizualizaci desky plošných spojů v sestavené podobě a pomáhá identifikovat jakékoli potenciální rušení nebo problémy s montáží.

G. PADS:PADS je software pro návrh PCB od společnosti Mentor Graphics, který poskytuje komplexní funkce návrhu a simulace. Nabízí funkce šité na míru pro rigid-flex design PCB, včetně flexibilní kontroly návrhových pravidel a dynamické 3D vizualizace.

h. KiCad:KiCad je software pro návrh plošných spojů s otevřeným zdrojovým kódem, který poskytuje komplexní návrhové nástroje pro návrh plošných spojů s pevným ohybem. Poskytuje intuitivní rozhraní, možnosti zachycování schémat a editoru rozvržení a podporuje flexibilní návrh a směrování PCB.

i. PCB SOLIDWORKS:Tento software kombinuje možnosti mechanického a elektrického návrhu, takže je ideální pro navrhování desek s pevnou pružností. Umožňuje efektivní spolupráci mezi týmy mechanických a elektrických návrhářů a zajišťuje přesnou integraci ohebných a pevných součástí PCB.

Při výběru softwarového nástroje pro návrh desek plošných spojů rigid-flex je důležité vzít v úvahu faktory, jako je složitost návrhu, odbornost návrhářského týmu a rozpočtová omezení. Před rozhodnutím se doporučuje vyhodnotit vlastnosti, funkčnost a uživatelskou přívětivost různých nástrojů. Shenzhen Capel vyrábí pevné flexibilní obvodové desky od roku 2009. V případě jakýchkoli dotazů nás neváhejte kontaktovat.

Testování a výroba polotuhých Flex PCB:

Jakmile je návrh dokončen, je pro úspěšnou implementaci rozhodující kombinace testování a výrobních úvah

pevné ohebné desky plošných spojů. Zde je několik klíčových kroků v procesu testování a výroby:

A. Vývoj prototypu:Před zahájením sériové výroby musí být vytvořen prototyp tuhého-flexního návrhu PCB. Prototypování umožňuje důkladné testování a ověřování návrhů. Pomáhá včas odhalit jakékoli konstrukční nedostatky nebo potenciální problémy, aby bylo možné provést nezbytné úpravy.

b. Výrobní recenze:V úzké spolupráci s výrobcem je návrh přezkoumán, aby bylo zajištěno, že je schopen výroby a montáže. Diskutujte o výrobních doporučeních, jako je výběr materiálu, návrh stohování a specifické požadavky na tuhé a flexibilní oblasti. Tento krok je zásadní pro zajištění hladkého výrobního a montážního procesu.

C. Design for Testability (DFT):Zvažte konstrukční aspekty, které zlepšují testovatelnost pevných-flex PCB. Implementujte funkce, jako jsou testovací body, přístupové desky nebo vestavěný samočinný test (BIST) pro usnadnění testování během výroby a během životního cyklu produktu. Aspekty DFT pomáhají zjednodušit proces testování a odhalit případné problémy.

d. Automatická optická kontrola (AOI):Využijte systém AOI k provádění automatizované optické kontroly vyrobené pevné pružné desky plošných spojů. Systémy AOI dokážou odhalit potenciální výrobní vady, jako jsou zkraty, otvory, nesouosé součásti nebo pájené spoje. Tento krok zajišťuje kvalitu a spolehlivost vyrobených desek.

E. Test spolehlivosti:Na vyrobené rigid-flex desce se provádí přísný test spolehlivosti. Toto testování zahrnuje environmentální zátěžové testování, tepelné cyklování, vibrační testování a funkční testování desky. Testování spolehlivosti ověřuje životnost a výkon desky plošných spojů v reálných podmínkách.

F. Konstrukční dokumentace:Udržujte komplexní projektovou dokumentaci včetně kusovníku (BOM), montážních výkresů, zkušebních plánů a specifikací zkoušek. Tento dokument je nezbytný pro odstraňování problémů, opravy a budoucí revize. Může být použit jako reference pro celý životní cyklus produktu.

Dodržením těchto kroků mohou výrobci desek plošných spojů Capel zajistit úspěšné testování a výrobu tuhých ohebných desek, výsledkem čehož jsou vysoce kvalitní a spolehlivé produkty.

Souhrnně:

Návrh a výroba pevných flexibilních desek plošných spojů vyžaduje důkladné pochopení mechanických, elektrických a výrobních aspektů. Podle zásad uvedených v této příručce společnost Capel zajišťuje úspěšný návrh, testování a výrobu robustních a spolehlivých desek plošných spojů s pevnou pružností. Rigid-flex šetří místo, zvyšuje odolnost a flexibilitu, díky čemuž je cenným řešením v různých průmyslových odvětvích. Je důležité udržovat si aktuální informace o nejnovějších návrhových nástrojích, materiálech a výrobních procesech, abychom plně využili potenciál pevných desek plošných spojů a přispěli k inovaci elektronického designu. Zavedením těchto strategií společnost Capel vytváří špičková řešení PCB, která splňují neustále se měnící potřeby elektronického průmyslu.
Shenzhen Capel Technology Co., Ltd.established vlastní továrnu na pevné desky Flex v roce 2009 a je profesionálním výrobcem pevných desek Flex Rigid. S 15 lety bohatých zkušeností s projekty, přísným procesním tokem, vynikajícími technickými možnostmi, pokročilým automatizačním zařízením, komplexním systémem kontroly kvality a společnost Capel má tým profesionálních odborníků, který poskytuje globálním zákazníkům vysoce přesné, vysoce kvalitní tuhé ohebné desky, Hdi Rigid Flex PCB, Rigid Flex PCB Výroba, Fast Turn Rigid Flex PCB, rychlé prototypy PCB. Naše citlivé předprodejní a poprodejní technické služby a včasná dodávka umožňují našim klientům rychle využít tržní příležitosti pro jejich projekty.