Om du har sysslat med elektronik och kretskortsdesign, har du antagligen stött på termen "Styv flexibelt tryckt kretskort". Rigid-flex PCB blir allt populärare för sin flexibilitet, hållbarhet och utrymmesbesparande kapacitet. Genom att kombinera flexibla och styva substrat på ett enda kort kan designers maximera funktionaliteten hos sina enheter samtidigt som storleksbegränsningarna minimeras. Här i den här omfattande guiden kommer Capel att dyka ner i de grundläggande stegen och bästa praxis för att designa ett styvt-flex PCB. Oavsett om du är en erfaren professionell eller nybörjare inom PCB-design, kommer den här artikeln att förse dig med kunskapen och verktygen du behöver för att framgångsrikt skapa robusta och pålitliga styva flexibla PCB.

Innehållsförteckning:

Förstå Rigid-Flex kretskort

Fördelar med rigid-flex PCB-kort

Konstruktionsöverväganden för styva flexibla kretskort

Rigid-flex PCB designprocess

Verktyg och programvara för Rigid-Flex PCB Design

Testa och tillverka Rigid-Flex PCB

Avslutningsvis

Förstå Pcb Rigid Flex:

Innan du dyker in i designprocessen är det avgörande att ha en klar förståelse för vad ett rigid-flex PCB är. Ett rigid-flex PCB är ett hybridkretskort som kombinerar flexibla och styva substrat till en enda struktur. Genom att integrera flexibla tryckta kretsar med styva delar ökar dessa kort tillförlitligheten, minskar storleken och ökar hållbarheten jämfört med traditionella PCB. De flexibla regionerna möjliggör 3D-konfiguration, medan de styva delarna ger stabilitet och stöd åt monteringen.

Fördelar med Rigid Flex Board:

Användningen av rigid-flex PCB ger flera fördelar som gör dem till ett attraktivt val för många applikationer. Dessa förmåner

omfatta:

Utrymmesbesparande:En av de största fördelarna med rigid-flex PCB är deras förmåga att spara utrymme. Dessa kort integrerar flera kort i en kompakt struktur genom att eliminera kontakter och kablar. Detta minskar inte bara den totala storleken på den elektroniska enheten, utan minskar också dess vikt, vilket gör den lämplig för kompakta bärbara applikationer.

Förbättrad tillförlitlighet:Rigid-flex PCB har högre tillförlitlighet jämfört med konventionella PCB. Kombinationen av flexibla och styva underlag ger stabilitet till monteringen, vilket minskar risken för brott eller fel. Den flexibla delen absorberar mekanisk påfrestning och förhindrar skador från vibrationer, stötar eller temperaturförändringar. Denna förbättrade tillförlitlighet säkerställer att elektroniska enheter förblir funktionella även under utmanande miljöförhållanden.

Designflexibilitet:Rigid Flex Circuit Boards erbjuder oöverträffad designflexibilitet. De stöder 3D-konfigurationer och komplexa layouter, vilket gör det möjligt för designers att skapa innovativa och kompakta lösningar för komplexa elektroniska enheter. Denna flexibilitet öppnar för möjligheten till unika och skräddarsydda konstruktioner skräddarsydda för specifika applikationer.

Förbättrad hållbarhet:Genom att eliminera kontakter och kablar minimerar rigid-flex PCB riskerna förknippade med lösa anslutningar eller trådutmattning. Frånvaron av rörliga delar ökar hållbarheten ytterligare eftersom det finns färre felpunkter. Dessutom har den flexibla delen av PCB utmärkt motståndskraft mot vibrationer, stötar och extrema temperaturförändringar, vilket gör den lämplig för tuffa miljöer.

Kostnadseffektivt:Även om den initiala kostnaden för Rigid Flex-kretskort kan vara något högre än traditionella stela PCB, kan de spara pengar i det långa loppet. Eliminering av kontakter och ledningar minskar monteringskomplexiteten och tiden, vilket minskar arbetskostnaderna. Dessutom kan tillförlitligheten och hållbarheten hos rigid-flex-skivor minska underhålls- och reparationskostnaderna, vilket förbättrar den totala kostnadseffektiviteten i det långa loppet.

Designöverväganden för rigid flex designguide:

Att designa ett styvt flex-kretskort kräver noggrann övervägande av olika faktorer för att säkerställa optimal prestanda och tillförlitlighet.

Här är några viktiga designöverväganden att tänka på:

a. Mekaniska begränsningar:Förstå och analysera utrustningens mekaniska begränsningar. Bestäm den nödvändiga böjarean, vikvinkeln och eventuella kopplingar eller komponenter som kan kräva ytterligare stöd. Flexibla sektioner är designade för att tåla upprepad böjning och vikning utan att kompromissa med deras funktionalitet.

b. Spårningsrutt:Säkerställ korrekt spårningsdirigering för att bibehålla signalintegriteten. Undvik att placera spår nära böjområden för att minimera risken för kortslutning eller signalstörningar. Upprätthåll rätt avstånd mellan spåren för att förhindra överhörning och signalförsämring. Överväg att använda impedanskontrollerade spår för höghastighetssignaler för att minimera signalreflektioner och förluster.

c. Komponentplacering:Optimera komponentplaceringen för att säkerställa stabilitet och undvika störningar på krökta områden. Tänk på komponentstorlek, vikt och termiska egenskaper för att förhindra stresskoncentrationer i flexibla områden. Placera tyngre komponenter på styva sektioner för stabilitet och undvik att placera höga komponenter som kan störa böjning eller vikning av brädan.

d. Materialval:Välj material som är lämpliga för de flexibla och styva delarna av kretskortet. Tänk på flexibilitet, värmebeständighet och kompatibilitet med tillverkningsprocesser. Flexibla material bör ha god böjbarhet och hållbarhet, medan styva material bör ha tillräcklig mekanisk styrka. Se till att det valda materialet är kompatibelt med monterings- och lödningsprocessen.

e. Kopparbalans:Upprätthåller en balanserad fördelning av koppar på kretskortet för att förhindra skevhet, sprickbildning eller andra mekaniska fel. Använd rätt koppartjocklek och mönsterfördelning för att minimera spänningskoncentrationer. Undvik tunga kopparspår eller hög koppartäthet i flexområden för att förhindra mekanisk påfrestning och fel.

F. Design för tillverkningsbarhet:Arbeta nära med tillverkare under hela designprocessen för att säkerställa tillverkningsbarheten av rigid-flex PCB. Tänk på kapaciteten och begränsningarna hos tillverknings- och monteringsprocesser, såsom laminering, borrning och etsning. Optimera design för att förenkla tillverkning, montering och testning.

Rigid-flex PCB designprocess:

Att designa ett robust styvt-flex PCB innefattar flera kritiska steg för att säkerställa en framgångsrik och pålitlig design.Här är ett steg-för-steg

guide till designprocessen:

Definiera designkrav:Börja med att tydligt definiera projektets krav, inklusive önskad funktionalitet, elektriska specifikationer och mekaniska begränsningar. Detta kommer att ge en solid grund för designprocessen.

Schematisk design:Skapa kretsscheman för att upprätta elektriska anslutningar och komponentplacering. Detta steg hjälper till att bestämma den övergripande layouten för kretskortet och säkerställer att alla nödvändiga komponenter ingår.

Definition av brädets form:Bestäm den övergripande storleken och formen på den stela flexskivan. Tänk på utrustningens storlek och eventuella mekaniska begränsningar, såsom tillgängligt utrymme eller specifika installationskrav.

Komponentplacering:Placera komponenterna på en styv del av brädet, se till att det finns tillräckligt med avstånd för kopparspår. Överväg värmehantering och undvik att placera komponenter som kan störa flexibla delar. Detta steg hjälper till att optimera layouten för prestanda och tillverkningsbarhet.

Spårningsrutt:Dra kopparspår på kortet, placera kritiska signaler på så stela komponenter som möjligt. Var uppmärksam på impedansmatchning, brushantering och undvika höghastighetssignalkorsningar. Följ bästa praxis för signalintegritet och överväg eventuella specifika krav för rigid-flex design.

Flexibel design:När den styva ledningsdragningen är klar, fokusera på att koppla den flexibla delen av kretskorten. Notera kraven på stapling, spårbredd och avstånd från tillverkaren. Se till att designen följer tillverkarens flex-kretskortsdesignriktlinjer för att säkerställa tillförlitlighet och hållbarhet.

Validera designen:Utför en grundlig designkontroll med lämpliga mjukvaruverktyg. Detta inkluderar designregelkontroll (DRC), elektrisk regelkontroll (ERC) och signalintegritetsanalys. Kontrollera att designen uppfyller alla krav och säkerställer korrekt funktionalitet.

Generering av tillverkningsdokument:Generera alla nödvändiga tillverkningsdokument enligt tillverkarens krav. Detta inkluderar att skapa Gerber-filer, borrfiler och monteringsritningar. Se till att tillverkningsdokumenten korrekt återspeglar designen och tillhandahåller all information som krävs för tillverkning och montering.

Granska med tillverkaren:Arbeta nära med din valda tillverkare för att granska designen och säkerställa att den uppfyller dess tillverknings- och monteringskapacitet. Arbeta med tillverkaren för att lösa eventuella frågor eller problem och göra nödvändiga justeringar av designen.

Verktyg och programvara för Rigid-Flex PCB Design:

Att designa stela flexkretsar kräver användning av specialiserade verktyg och programvara för att säkerställa korrekta och tillförlitliga resultat. Här är

några populära mjukvaruverktyg som används i branschen:

a. Altium Designer:Känd för sina omfattande designmöjligheter erbjuder Altium Designer 3D-modellering, kontroll av designregler, analys av signalintegritet och ett användarvänligt gränssnitt.

b. Kadens Allegro:Cadence Allegro tillhandahåller en kraftfull uppsättning verktyg för att designa rigid-flex PCB. Det ger avancerad funktionalitet för routing, höghastighetsdesign och begränsningshantering.

c. Mentor Xpedition:Mentor Xpedition används ofta för komplexa PCB-designer, inklusive rigid-flex PCB. Den tillhandahåller ett omfattande komponentbibliotek, omfattande designregelkontroll och signalintegritetsanalys.

d. Eagle PCB:Eagle PCB är ett populärt val för nybörjare och små projekt. Den erbjuder ett intuitivt gränssnitt, schematisk infångning och layoutredigerare och flexibel designregelkonfiguration.

e. OrCAD:OrCAD PCB Designer är ett mångsidigt mjukvarupaket som stöder komplett PCB-design, inklusive styv flexibel PCB. Den tillhandahåller funktioner som design för tillverkningsbarhet (DFM)-kontroll, designåterkoppling i realtid och höghastighetsdirigering.

f. SolidWorks:Detta är en populär mjukvara för mekanisk design som kan användas tillsammans med PCB-designmjukvara för att skapa exakta 3D-modeller av PCB flex-komponenter. Det tillåter visualisering av PCB i monterad form och hjälper till att identifiera eventuella störningar eller monteringsproblem.

g. SKADOR:PADS är en PCB-designmjukvara från Mentor Graphics, som tillhandahåller omfattande design- och simuleringsfunktioner. Den erbjuder funktioner skräddarsydda för rigid-flex PCB-design, inklusive flexibel designregelkontroll och dynamisk 3D-visualisering.

h. KiCad:KiCad är en PCB-designprogramvara med öppen källkod som tillhandahåller omfattande designverktyg för rigid-flex PCB-design. Det ger ett intuitivt gränssnitt, schematisk infångning och layoutredigeringsfunktioner och stöder flexibel PCB-design och routing.

i. SOLIDWORKS PCB:Denna mjukvara kombinerar mekaniska och elektriska designmöjligheter, vilket gör den idealisk för att designa rigid-flex boards. Det möjliggör effektivt samarbete mellan mekaniska och elektriska designteam och säkerställer exakt integration av PCB flex och stela komponenter.

När du väljer ett mjukvaruverktyg för rigid-flex PCB-design är det viktigt att ta hänsyn till faktorer som konstruktionens komplexitet, designteamets expertis och budgetbegränsningar. Det rekommenderas att utvärdera funktionerna, funktionaliteten och användarvänligheten hos olika verktyg innan du fattar ett beslut.Shenzhen Capel tillverkar styva flexibla kretskort sedan 2009. Alla frågor är välkomna att kontakta oss.

Testa och tillverka halvstyva flex-kretskort:

När designen är klar är kombinationen av testning och tillverkning avgörande för en framgångsrik implementering

av ett rigid-flex PCB. Här är några viktiga steg i test- och tillverkningsprocessen:

a. Prototyputveckling:En prototyp av en rigid-flex PCB design måste skapas innan serieproduktion. Prototyping möjliggör grundlig testning och validering av design. Det hjälper till att upptäcka eventuella designfel eller potentiella problem tidigt så att nödvändiga ändringar kan göras.

b. Tillverkningsrecension:I nära samarbete med tillverkaren granskas designen för att säkerställa att den är kapabel att tillverka och montera. Diskutera tillverkningsrekommendationer såsom materialval, stapeldesign och specifika krav på stela och flexibla ytor. Detta steg är avgörande för att säkerställa en smidig tillverknings- och monteringsprocess.

c. Design för testbarhet (DFT):Tänk på designaspekter som förbättrar testbarheten hos styv-flex PCB. Implementera funktioner som testpunkter, åtkomstkort eller inbyggt självtest (BIST) för att underlätta testning under tillverkning och under hela produktens livscykel. DFT-överväganden hjälper till att förenkla testprocessen och upptäcka eventuella problem.

d. Automatiserad optisk inspektion (AOI):Använd AOI-systemet för att utföra automatisk optisk inspektion av den tillverkade rigid-flex PCB:n. AOI-system kan upptäcka potentiella tillverkningsfel som kortslutningar, öppningar, felinriktade komponenter eller lödförband. Detta steg säkerställer kvaliteten och tillförlitligheten hos de tillverkade skivorna.

e. Tillförlitlighetstest:Strikt tillförlitlighetstest utförs på den tillverkade rigid-flex skivan. Denna testning inkluderar miljöbelastningstestning, termisk cykling, vibrationstestning och funktionstestning av brädan. Tillförlitlighetstestning verifierar kretskortets hållbarhet och prestanda under verkliga förhållanden.

F. Designdokumentation:Upprätthålla omfattande designdokumentation inklusive stycklista, monteringsritningar, testplaner och testspecifikationer. Detta dokument är viktigt för felsökning, reparationer och framtida revisioner. Den kan användas som referens för hela produktens livscykel.

Genom att följa dessa steg kan Capel PCB-tillverkare säkerställa framgångsrik testning och tillverkning av rigid-flex-skivor, vilket resulterar i högkvalitativa och pålitliga produkter.

Sammanfattningsvis:

Att designa och tillverka styva flexibla kretskort kräver en grundlig förståelse för de mekaniska, elektriska och tillverkningsaspekter som är involverade. Genom att följa principerna som beskrivs i den här guiden säkerställer Capel framgångsrik design, testning och tillverkning av robusta och pålitliga styv-flex PCB. Rigid-flex sparar utrymme, förbättrar hållbarhet och flexibilitet, vilket gör den till en värdefull lösning i olika branscher. Det är viktigt att hålla sig uppdaterad med de senaste designverktygen, materialen och tillverkningsprocesserna för att fullt ut utnyttja potentialen hos rigid-flex PCB och bidra till elektronisk designinnovation. Genom att implementera dessa strategier skapar Capel banbrytande PCB-lösningar som möter elektronikindustrins ständigt föränderliga behov.
Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. etablerade sin egen Rigid Flex PCb-fabrik 2009 och det är en professionell Flex Rigid PCb-tillverkare. Med 15 års rik projekterfarenhet, rigoröst processflöde, utmärkt teknisk kapacitet, avancerad automationsutrustning, omfattande kvalitetskontrollsystem, och Capel har ett professionellt expertteam för att förse globala kunder med hög precision, högkvalitativ styv flexboard, Hdi Rigid Flex Pcb, Rigid Flex Pcb Fabrication, Fast Turn Rigid Flex Pcb, quick turn pcb-prototyper. Våra lyhörda för- och eftermarknadstekniska tjänster och snabba leveranser gör det möjligt för våra kunder att snabbt ta vara på marknadsmöjligheter för sina projekt.