Услуги по изготовлению гибких и жестких печатных плат
Откройте для себя исключительные возможности SUNSOAR в производстве жестко-гибких печатных плат:
Жесткие платы: до 20 слоев, вмещают скрытые или глухие отверстия.
Гибкие платы: до 8 слоев, поддерживают PI, алюминий, ребра жесткости FR4 и другие специальные требования к материалам.
Получите предложение сегодня! Отправьте файлы печатных плат на адрес sales03@sunsoartech.com для получения оперативного предложения.
Решения SUNSOAR для жестко-гибких печатных плат разработаны специально для ведущих электронных отраслей. Разработанные с учетом строгих стандартов контроля качества и надежности, наши платы отлично подходят для таких сложных применений, как аэрокосмическая промышленность, робототехника, медицина и военный сектор.
Повышенная производительность, экономическая эффективность: жестко-гибкие платы служат надежной альтернативой традиционным сборкам жгутов проводов, обеспечивая существенную экономию средств без ущерба для производительности.
Комплексная поддержка: наши опытные инженеры по печатным платам проведут вас от начальных этапов проектирования гибко-жестких печатных плат до конечного производства, гарантируя, что ваши потребности в гибких и гибко-жестких печатных платах будут удовлетворены с точностью и совершенством.
-
Жесткая гибкая печатная плата
-
Гибкая печатная плата
-
Сборка под ключ
-
Многослойная печатная плата
Введение
Жестко-гибкая печатная плата (ПП) объединяет жесткие и гибкие материалы подложки, объединяя механическую поддержку и монтаж компонентов с возможностью изгиба и сгибания. Эта уникальная конструкция поддерживает сложные взаимосвязи и 3D-форм-факторы, что делает ее идеальной для разнообразных применений в различных отраслях.
Ключевые аспекты жестко-гибких ПП:
Жесткие секции обеспечивают надежную механическую поддержку и монтаж компонентов, повышая структурную целостность. Гибкие секции обеспечивают динамические соединения между жесткими областями, облегчая изгиб, складывание и соответствие пространственным ограничениям. Области применения:
Жестко-гибкие ПП играют ключевую роль в бытовой электронике, автомобильных системах, аэрокосмической технике, медицинских приборах и промышленном оборудовании. Углубленное исследование:
В этой статье рассматриваются тонкости технологии жестко-гибких печатных плат, включая:
Определение и принципы работы
Основы проектирования и соображения
Методологии производства
Определяющие факторы стоимости
Сценарии применения и преимущества для отрасли
Сравнительные преимущества по сравнению с традиционными печатными платами
Практические рекомендации по эффективному проектированию и внедрению
Понимание жестко-гибких печатных плат позволяет проектировщикам и инженерам эффективно использовать свои возможности, обеспечивая инновационные решения, требующие гибкости, компактности и сложной геометрии.
Что такое гибко-жёсткая печатная плата?
Жестко-гибкие печатные платы сочетают в себе жесткие и гибкие материалы печатных плат, соединенные между собой гибкими адгезивными слоями. Жесткие секции, обычно FR-4, обеспечивают надежную механическую поддержку компонентов, в то время как гибкие секции, использующие такие материалы, как полиимид, обеспечивают динамическое перемещение и формирование.
Основные характеристики:
Механическая целостность: жесткие секции поддерживают монтаж компонентов, в то время как гибкие секции облегчают динамическое перемещение и формирование.
Материалы: FR-4 для жестких секций, полиимид или гибкие диэлектрики для гибких секций, соединенные с помощью передовых методов адгезии.
Маршрутизация сигналов: проводящие дорожки, вытравленные как на жестких, так и на гибких слоях, соединяют компоненты через металлизированные переходные отверстия и отверстия.
Гибкость: обеспечивает динамическое сгибание, складывание и сложные трехмерные формы.
Интеграция: снижает вес и пространство за счет устранения проводов и разъемов.
Надежность: повышает прочность за счет гибкой кабельной разводки.
Эффективность затрат: снижает затраты на сборку за счет интеграции нескольких печатных плат.
Применения: идеально подходит для компактной, плотной электроники в бытовой электронике, автомобильной, аэрокосмической, медицинской технике и промышленном оборудовании.
Технология жестко-гибких печатных плат предлагает универсальное, интегрированное решение по сравнению с дискретными печатными платами и внешними кабелями, повышая гибкость конструкции, производительность и надежность в ряде требовательных приложений.
Как работает гибко-жёсткая печатная плата?
Жестко-гибкие печатные платы бесшовно интегрируют жесткие и гибкие материалы платы, такие как FR-4 и полиимид, соответственно, обеспечивая динамическую гибкость и надежную механическую поддержку. Вот обзор того, как работает эта инновационная технология:
Структурная интеграция:
Жесткие сегменты обеспечивают структурную поддержку для монтажа компонентов и эффективного рассеивания тепла.
Гибкие сегменты позволяют осуществлять внеплоскостные соединения между жесткими секциями, обеспечивая динамические движения.
Функциональная конструкция:
Токопроводящие слои тщательно протравлены как на жестких, так и на гибких подложках, что облегчает маршрутизацию сигналов.
Плавлические сквозные отверстия устанавливают вертикальные соединения во всех слоях печатной платы, обеспечивая комплексное электрическое соединение.
Монтаж компонентов:
Компоненты монтируются исключительно на жестких частях, оптимизируя стабильность и надежность.
Гибкие секции позволяют выполнять сложную складчатость, изгиб и формовку, адаптируясь к различным пространственным требованиям.
Универсальные приложения:
Жестко-гибкие печатные платы искусно контурируются в 3D-геометрии, поддерживая инновационные концепции дизайна в различных отраслях.
Процесс интеграции:
Усовершенствованные процессы ламинирования надежно связывают жесткие и гибкие материалы в единый блок печатной платы.
Надежные методы адгезии выдерживают термические и механические нагрузки, гарантируя эксплуатационную устойчивость.
Конструктивные соображения:
Продуманная трассировка трасс на гибких слоях обеспечивает динамический изгиб без ущерба для производительности.
Снижение напряжения при переходах от жесткого к гибкому и поддержание точного контроля радиуса изгиба обеспечивает эксплуатационную долговечность.
Бесшовные переходы толщины между жесткими и гибкими областями повышают общую гибкость и функциональность.
Правильно спроектированные жестко-гибкие печатные платы достигают непревзойденной гибкости и 3D-адаптируемости, сохраняя целостность сигнала и энергоэффективность.
Соображения по проектированию гибко-жестких печатных плат
Проектирование надежной жестко-гибкой печатной платы требует тщательного внимания к уникальным соображениям, которые отличают ее от стандартных жестких печатных плат. Ниже приведен расширенный обзор ключевых соображений проектирования жестко-гибких печатных плат:
1. Наложение слоев Наложение слоев должно быть тщательно спланировано, чтобы сбалансировать потребности жестких и гибких секций. Жесткие слои обычно используют такие материалы, как FR-4 для структурной поддержки, в то время как гибкие слои используют полиимид или аналогичные материалы для динамической гибкости. Клеевые слои связывают эти материалы в единое целое, влияя на гибкость, толщину, контроль импеданса и технологичность.
2. Переходы от жесткой к гибкой Управление переходами между жесткими и гибкими секциями имеет решающее значение для предотвращения проблем, вызванных напряжением, таких как растрескивание или расслоение. Стратегии проектирования включают постепенную геометрию перехода, более широкие кольцевые кольца для снижения напряжения, минимизацию открытой меди вблизи переходов и избегание острых углов в пользу плавно изогнутых углов.
3. Радиус изгиба Гибкие сегменты должны быть спроектированы с минимальным радиусом изгиба, чтобы избежать повреждения медных дорожек или слоев. Факторы, влияющие на радиус изгиба, включают свойства материала, наложение слоев, толщину меди и требования к динамическому изгибу. Типичные значения радиуса изгиба варьируются от 3 мм до 10 мм в зависимости от этих факторов.
4. Размещение компонентов Компоненты монтируются исключительно на жестких секциях из-за неспособности гибких слоев поддерживать их. Тщательные соображения по размещению включают создание зон защиты по краям жестких областей, чтобы предотвратить перекрытие выводов компонентов в гибких секциях. Высоконагруженные компоненты и те, которые требуют управления температурой, должны быть стратегически расположены вдали от жестко-гибких переходов, обеспечивая адекватное рассеивание тепла через достаточные медные области.
5. Рекомендации по трассировке Маршрутизация на гибких слоях требует корректировок, таких как более широкая ширина дорожек и интервалы, чтобы выдерживать динамический изгиб без ущерба для целостности. Избегание острых углов, трассировка вдоль нейтральных осей изгиба, где это возможно, и поддержание сбалансированной плотности меди в гибких слоях имеют решающее значение для надежной работы.
Придерживаясь этих специализированных рекомендаций по проектированию, инженеры могут оптимизировать компоновку гибко-жестких печатных плат для повышения долговечности, гибкости и производительности в широком спектре приложений.
Процесс производства гибко-жестких печатных плат
Производство надежной гибко-жесткой печатной платы требует передовых производственных технологий и процессов. Вот обзор производства гибко-жесткой платы:
1. Подготовка материалов
Процесс начинается с подготовки необработанных жестких и гибких основных материалов. Материалы очищаются, покрываются и кондиционируются для оптимизации адгезии и производительности обработки.
2. Формирование изображения
Отдельные внутренние и внешние слои визуализируются с помощью токопроводящего рисунка с использованием процессов литографии и травления. Это формирует дорожки, контактные площадки и элементы на каждом слое.
3. Формирование отверстий
Отверстия сверлятся или пробиваются через основные слои. Это включает в себя отверстия для компонентов, инструментальные отверстия и сквозные переходы между слоями. Отверстия покрываются медью для формирования вертикальных межсоединений.
4. Ламинирование
Жесткие и гибкие основные слои точно выравниваются и склеиваются с использованием высокой температуры и давления. Линия склеивания между материалами имеет решающее значение для производительности. Используются передовые клеи.
5. Визуализация внешнего слоя
После ламинирования внешние слои и элементы визуализируются с помощью литографии и травления. Это завершает создание проводящего рисунка на печатной плате.
6. Паяльная маска и финишное покрытие
Паяльная маска наносится на открытые медные поверхности. Края контактных площадок и дорожек обнажаются. Поверхность печатной платы обрабатывается с помощью таких обработок, как ENIG, иммерсионное олово или OSP.
7. Разделение
Большая панель точно маршрутизируется для разделения на отдельные печатные платы. Жестко-гибкие печатные платы часто имеют сложную форму платы.
8. Тестирование
Каждая готовая печатная плата проходит электрическое тестирование и проверку для проверки функциональности и качества изготовления. Автоматизированная оптическая проверка проверяет точность функций.
9. Сборка
Компоненты монтируются на жестких частях с помощью пайки или клеевого соединения. Затем печатную плату можно динамически сгибать в трехмерную форму по мере необходимости.
Изготовление жестко-гибких печатных плат требует опыта в таких передовых процессах, как:
Подготовка поверхности и улучшение адгезии
Высокоточная визуализация и перенос шаблонов
Контролируемое ламинирование разнородных материалов
Снижение термических и механических технологических напряжений
Точные методы маршрутизации, сверления и нанесения отверстий
Методы DFM для оптимизации технологичности
Факторы стоимости гибко-жестких печатных плат
Ниже приведен подробный анализ ключевых факторов, влияющих на стоимость жестко-гибких печатных плат. Эти печатные платы обычно имеют более высокую стоимость, чем стандартные жесткие печатные платы, из-за использования специализированных материалов, сложных процессов и меньших объемов производства:
1. Количество слоев Стоимость значительно увеличивается с добавлением большего количества проводящих слоев из-за возросших требований к материалам, сложности ламинирования и сложности изготовления. Жестко-гибкие печатные платы с большим количеством слоев экспоненциально дороже, чем более простые версии с 2-4 слоями.
2. Использование панели Жестко-гибкие печатные платы часто демонстрируют более низкие показатели использования из-за их сложной геометрии, что приводит к более высоким затратам. Оптимальная компоновка и использование панели имеют решающее значение для экономической эффективности.
3. Отделка и покрытия Специализированные паяльные маски, покрытия и покрытия поверхности увеличивают стоимость по сравнению со стандартными покрытиями FR-4. Такие методы, как толстое медное покрытие и скрытые переходные отверстия, еще больше увеличивают расходы.
4. Гибкий тип материала Выбор гибких диэлектрических материалов, таких как полиимид, LCP (жидкокристаллический полимер) или PEN (полиэтиленнафталат), влияет на стоимость. Более прочные и термостойкие материалы, как правило, дороже.
5. Точность регистрации Достижение точного выравнивания слоев и высокой точности сверления/трасировки увеличивает стоимость. Более жесткие допуски требуют использования современного оборудования и сложных процессов.
6. Сложность конструкции Сложная трассировка, высокая плотность компонентов, особенности HDI (высокоплотные межсоединения) и требования к контролю импеданса увеличивают сложность и стоимость изготовления.
7. Малосерийное производство Относительно небольшой рынок жестко-гибких печатных плат препятствует реализации экономии за счет масштаба. Следовательно, более короткие производственные циклы приводят к более высоким затратам на единицу продукции.
8. Тестирование и проверка Для обеспечения качества жестко-гибких печатных плат требуются обширные проверки и электрические испытания, что увеличивает общую стоимость по сравнению с базовыми процессами проверки печатных плат.
Помимо расходов на изготовление, существуют значительные инженерные расходы, связанные со специализированным проектированием, моделированием, прототипированием, документированием и квалификацией жестко-гибких печатных плат. Эти расходы отражают передовой опыт и точность, необходимые для производства надежных и высокопроизводительных сборок жестко-гибких печатных плат.
Применение жестких гибких печатных плат
Вот некоторые из основных областей применения, использующих преимущества технологии жестко-гибких печатных плат:
Бытовая электроника
В носимых устройствах, смартфонах, ноутбуках, планшетах, камерах и других подключенных потребительских гаджетах используются жестко-гибкие печатные платы для достижения складных, компактных размеров, прочных кабелей и динамического позиционирования.
Автомобильная электроника
В автомобильных системах камер, электронике силовых агрегатов, светодиодном освещении и информационно-развлекательных системах в автомобилях используются жестко-гибкие печатные платы для придания формы и устойчивости к вибрации.
Медицинское оборудование
В слуховых аппаратах, анализаторах крови, хирургических инструментах и имплантатах используются жестко-гибкие печатные платы для установки в узких изогнутых пространствах и обеспечения динамических взаимосвязей.
Промышленность
Промышленные жестко-гибкие приложения включают робототехнику, управление движением, телеметрические устройства и навигационные системы, для которых требуются прочные, соответствующие форме печатные платы.
Военная/авиакосмическая промышленность
В системах авионики, средствах управления, связи и навигационной электронике в оборонных и аэрокосмических приложениях используются жестко-гибкие печатные платы для компактной и прочной работы.
Advanced HDI
Жестко-гибкие печатные платы обычно используются в качестве интегрированных несущих плат для сверхплотных интерпозеров и многокристальных модулей (MCM) для таких приложений, как корпусирование ASIC.
От небольших носимых гаджетов до крупных систем авионики технология жестко-гибких печатных плат позволяет реализовать решения, которые невозможны со стандартными жесткими платами, — поддерживая динамическое движение, изгиб, обертывание и трехмерную формовку.
Преимущества по сравнению со стандартными печатными платами
Вот некоторые из основных преимуществ, которые обеспечивают жестко-гибкие печатные платы по сравнению с традиционными жесткими печатными платами:
Динамическое сгибание и движение
Гибкие части жестко-гибких печатных плат обеспечивают движение, поглощение вибрации, скручивание, изгиб и обертывание, недоступные для жестких печатных плат.
Легкий и компактный
Благодаря исключению внешних кабелей и разъемов жестко-гибкие печатные платы достигают значительного уменьшения размера и веса для портативных и ограниченных по пространству конструкций.
Повышенная надежность
Интегрированная жестко-гибкая структура позволяет избежать сбоев межсоединений, связанных с кабелями и разъемами. Надежность системы повышается.
Сложная формовка
С помощью жестко-гибких печатных плат можно получить конформные и сложные трехмерные формы для соответствия корпусам и механике продукта. Жесткие печатные платы плоские и двухмерные.
Упрощенная сборка
Компоненты могут быть предварительно смонтированы на жестких частях, что позволяет собирать систему, просто складывая жестко-гибкую печатную плату в нужную форму.
Гибкость конструкции
Жестко-гибкие печатные платы позволяют оптимально размещать жесткие области только там, где это необходимо с точки зрения механики, что повышает гибкость конструкции.
Экономия средств
Благодаря сокращению количества деталей, этапов сборки и обработки жестко-гибкие печатные платы могут обеспечить чистую экономию средств по сравнению с гибридными жестко-гибкими решениями.
Для приложений, требующих динамического движения, устойчивости к вибрации, легкого веса или сложной трехмерной сборки, технология жестко-гибких печатных плат обеспечивает преимущества в производительности и надежности по сравнению с традиционными жесткими печатными платами.
Расширенная интеграция снижает стоимость и сложность по сравнению с гибридными решениями.
Руководства по проектированию и передовой опыт
Вот несколько основных рекомендаций по проектированию и рекомендаций, которым следует следовать при работе с жестко-гибкими печатными платами:
Тщательно управляйте наложением слоев
1. Используйте достаточное количество слоев и толщину для жесткости, рассеивания тепла и целостности сигнала.
2. Минимизируйте гибкие слои до необходимого для динамических изгибающих движений.
3. Сбалансируйте такие свойства, как управление импедансом, напряжения перехода от гибкого к жесткому и технологичность.
Оптимизируйте жестко-гибкие переходы
1. Используйте плавные конусы и каплевидные формы на переходах.
2. Держите компоненты и переходные отверстия подальше от пересечений переходов.
3. Методично регулируйте отводы паяльной маски.
4. Анализируйте точки перехода с помощью моделирования напряжений FEA.
Поддерживайте правильный радиус изгиба
1. Не превышайте минимальные спецификации радиуса изгиба.
2. По возможности держите изгибы на центральной нейтральной оси гибких слоев.
3. Динамические изгибающие напряжения могут уменьшить радиус изгиба в течение срока службы продукта.
Соблюдайте правила проектирования гибких печатных плат
1. Используйте более широкие размеры дорожек/пространств на гибких слоях.
2. Избегайте острых углов на дорожках и плоскостях.
3. Сбалансируйте плотность меди на гибких слоях.
4. Прокладывайте критические сигналы вблизи нейтральной оси изгиба.
Обеспечьте достаточные допуски платы
1. Учитывайте большую изменчивость выравнивания между слоями.
2. Обеспечьте допуск на динамические изменения формы во время использования.
3. Убедитесь, что критические функции имеют проектный запас.
Моделируйте производительность печатной платы
1. Проверьте форму и движение с помощью 3D-моделирования CAD.
2. Выполните анализ напряжений на переходах жесткость-гибкость.
3. Термически смоделируйте компоненты на жестких участках с достаточным количеством меди.
4. Проверьте целостность сигнала, особенно на изгибах.
Упростите производство и тестирование
1. Используйте стандартные материалы, когда это возможно.
2. Учитывайте разницу в толщине между жесткими и гибкими областями.
3. Обеспечьте контрольные точки для доступа к критическим сигналам.
4. Следуйте рекомендациям DFM цеха изготовления.
Принимая во внимание эти принципы проектирования, можно оптимизировать жестко-гибкие печатные платы для достижения желаемого баланса динамической гибкости, формуемости, надежности и технологичности.
Программные инструменты для проектирования гибких и жестких печатных плат
Чтобы облегчить работу с проектами жестко-гибких печатных плат, инженеры используют различные программные инструменты для таких задач, как:
Разметка печатной платы
1.Altium Designer
2.Cadence Allegro
3.Mentor Xpedition
4.Zuken CR-8000
3D-моделирование
1.Cadence OrCAD 3D Modeler
2.Altium 3D PCB Visualization
3.SolidWorks PCB 3D Modeling
Моделирование и анализ
1.Ansys Q3D Extractor (для целостности сигнала)
2.Ansys HFSSTM (для проектирования антенн)
3.Cadence Clarity 3D Solver (для термического и механического анализа)
4.Mentor Valor Process Preparation (для проверки технологичности)
Документация
1.AutoCAD
2.PDF 3D
3.Инструменты для иллюстраций и диаграмм
Использование Эти сложные инструменты автоматизации проектирования позволяют инженерам уверенно проектировать и анализировать сложные жестко-гибкие печатные платы. Инструменты помогают оптимизировать такие параметры, как наложение слоев, трассировка трассировки, 3D-моделирование формы, анализ целостности сигнала и питания, термический анализ и проверка технологичности.
Заключение и выводы
Состав материала: жестко-гибкие печатные платы объединяют жесткие материалы платы, такие как FR-4, с гибкими диэлектрическими материалами, такими как полиимид, что обеспечивает возможности динамического изгиба и трехмерного формования.
Конструкционные соображения: тщательное проектирование имеет решающее значение для эффективного управления такими параметрами, как наложение слоев, геометрия перехода от жесткого к гибкому, радиус изгиба, трассировка трасс и размещение компонентов.
Структурные и функциональные преимущества: жесткие секции обеспечивают механическую поддержку, а гибкие секции облегчают внеплоскостные соединения, повышая общую функциональность.
Преимущества производительности: жестко-гибкие печатные платы обеспечивают значительные преимущества с точки зрения экономии пространства, снижения веса, управления сложностью и надежности по сравнению с традиционными печатными платами.
Последствия затрат: хотя они дороже жестких печатных плат, их стоимость может быть оправдана преимуществами в миниатюризации системы, консолидации компонентов и оптимизированных процессах сборки.
Области применения: основные отрасли, использующие жестко-гибкие печатные платы, включают бытовую электронику, автомобилестроение, аэрокосмическую/оборонную промышленность, медицинские приборы и промышленную автоматизацию.
Рекомендации по проектированию: соблюдение передовых методов для гибких/жестких переходов, контроля радиуса изгиба, трассировки и тщательного моделирования обеспечивает надежную и долговечную работу.
Уникальные преимущества: технология жестко-гибких печатных плат обеспечивает непревзойденные преимущества для продуктов, требующих динамического изгиба, устойчивости к вибрации, легкой конструкции и конформной сборки. Понимание сложных вопросов проектирования, производства и стоимости позволяет инженерам эффективно использовать жестко-гибкие печатные платы для инновационных решений.