Cose da fare e da non fare nella progettazione di circuiti flessibili (Capitolo primo)

Colpi: 31    Tempo di rilascio: 2019-03-07 16:23:34

Il circuito stampato rigido è tanto un dispositivo meccanico quanto un dispositivo elettrico. I conduttori devono essere disposti in modo tale che il circuito funzioni correttamente e in modo affidabile. A differenza di un circuito stampato rigido (PCB), i circuiti flessibili si piegano, si flettono e si contorcono in altro modo per adattarsi all'assemblaggio finale. Queste operazioni di flessione e flessione possono danneggiare gravemente conduttori interni instradati in modo errato.


Lo standard industriale IPC-T-50 del Associazione IPC che collega le industrie dell'elettronica definisce un circuito flessibile come "Una disposizione modellata di cablaggio stampato che utilizza materiale di base flessibile con o senza strati di copertura flessibili." Un circuito flessibile tipico è formato sovrapponendo quattro diversi tipi di strati primari: lo strato di base, una lamina metallica o uno strato di conduttore , uno strato adesivo che lega insieme gli altri strati e strati isolanti esterni (copertura). Le schede multistrato impilano questi quattro strati di base secondo le necessità per completare la progettazione del circuito.


Gli strati di base e di copertura sono tipicamente un polimero flessibile

film che crea le fondamenta del circuito flessibile e fornisce la maggior parte delle proprietà fisiche ed elettriche del circuito. Un certo numero di materiali può essere usato come film di base, ma la maggior parte dei circuiti flessibili oggi utilizza film di poliimmide a causa delle loro eccellenti proprietà elettriche, meccaniche, chimiche e termiche.


Lo spessore normale del materiale base varia tipicamente tra 12 e 125 μm (da 0,5 a 5   mil), ma sono possibili basi più sottili e più spesse. Dovrebbe essere ovvio che, man mano che il materiale di base diventa più sottile, il circuito diventa più flessibile.


Lo strato di lamina metallica fornisce connettività elettrica per il circuito. Mentre si possono usare diversi metalli, il metallo più comune trovato nei circuiti flessibili è il rame. L'elevata malleabilità e la buona conduttività ne fanno un materiale ideale per applicazioni flessibili.


I fogli laminati e ricotti (RA) sono la scelta più comune, sebbene i fogli più sottili possano utilizzare rame elettrodepositato (ED).


Il film adesivo-adesivo, come suggerisce il nome, appone lo strato di lamina metallica al materiale di base, lega gli strati di base tra loro e aderisce anche ai coperchi del circuito. Come per le pellicole di base, le pellicole adesive sono disponibili in diversi spessori, che di solito sono determinati dall'applicazione. Ad esempio, diversi strati di adesivo vengono utilizzati nella creazione di strati di copertura per soddisfare le esigenze di riempimento richieste da fogli di rame di diverso spessore. Le pellicole adesive più comuni utilizzate oggi sono realizzate con una base acrilica o epossidica modificata.


Quando i circuiti si piegano o si flettono, il materiale verso l'esterno della curva deve tendere per coprire il raggio espanso, mettendo in tensione quel materiale. I materiali all'interno della curva, tuttavia, vedono la forza di compressione quando la circonferenza della curva interna si riduce.


Ad un certo punto nel mezzo della pila di materiali c'è un'area che non percepisce alcuna tensione o compressione. Questa area è chiamata asse di piegatura neutra. In un circuito flessibile, è definito genericamente come una regione planare immaginaria senza spessore che non subisce né tensione né compressione durante la flessione o la flessione. Poiché diversi strati nel circuito flessibile si spostano più lontano dall'asse della curva neutra, le forze di tensione e compressione diventano più severe e dannose.


L'asse di piegatura neutra potrebbe non essere nel centro esatto della pila di materiali. La composizione del materiale, lo spessore e la quantità di area coperta dal materiale (come, per esempio, un piano di massa in rame in uno strato rispetto a tracce di rame normali in un altro) possono spostare l'asse di piegatura neutro dal centro della pila.


Il  

il progettista deve generare un pacchetto di disegni per molti progetti di circuiti. Mentre è importante specificare completamente le caratteristiche critiche, non sovradimensionare le caratteristiche non critiche di un disegno. L'overspecing aggiunge costi ma fa poco per aumentare la robustezza.


I buoni disegni hanno una visione piatta del circuito solo con dimensioni critiche. Ricorda: i dati elettronici (Gerber, DXF, OBD ++) definiranno ogni caratteristica del circuito. Prima che un produttore possa iniziare la configurazione, il progettista deve sempre confrontare ogni dimensione del disegno con i dati elettronici prima di iniziare l'installazione. Il produttore e il cliente della FCB devono risolvere eventuali discrepanze, che normalmente si verificano prima di iniziare la fabbricazione del circuito. Altrimenti, le discrepanze riscontrate dopo l'inizio della fabbricazione possono facilmente aggiungere settimane al lead time e spesso comportano costi aggiuntivi.


Non specificare lo spessore adesivo sul disegno. Il disegno dovrebbe specificare solo lo spessore complessivo del circuito e lo spessore complessivo dei dielettrici critici che influiscono sull'impedenza.


Ogni specifica di prova sul disegno ha un costo associato che si aggiunge al costo del circuito finale. Molti test che verificano le caratteristiche elettriche critiche del circuito, come la continuità e la resistenza di isolamento, sono standard. Tuttavia, quando si selezionano i test opzionali, assicurarsi che ogni test valga il suo costo.


Se un circuito flessibile funziona in modo affidabile quando piegato dipende da molti fattori di progettazione, compresi i raggi di curvatura, il tipo e lo spessore dielettrico, il peso del foglio, la placcatura in rame, il numero di strati, lo spessore del circuito e se l'applicazione è statica (piegata una volta per un'installazione permanente ) o dinamico (segue un giunto a cerniera o altra parte mobile).


I raggi a curvatura stretta aumentano la probabilità di guasto quando la scheda è flessa. Un metodo utilizzato per indicare l'affidabilità del raggio di curvatura è il rapporto tra il raggio di curvatura e il raggio di appoggio, chiamato rapporto di piegatura. Le migliori pratiche per un funzionamento affidabile dettano un raggio di curvatura di 10 × lo spessore del bordo per il flex singolo e doppio, e 20 × lo spessore del pannello per multistrati. I raggi inferiori a questi rapporti riducono l'affidabilità e possono rendere discutibile il design.



Precedente: Chi utilizza i circuiti stampati ...
Il prossimo: Cose da fare e da non fare nella ...