Друковані плати — це технологія створення електронних схем, добре відома кожному. Їх поширеність призвела до того, що майже всі електронні компоненти проектуються з урахуванням монтажу саме на них. Однак вони не позбавлені недоліків, які особливо проявляються при просторових обмеженнях або підвищених вимогах. Проте ці обмеження можна подолати, застосовуючи гнучкі та жорстко-гнучкі плати. Обидві ці технології цінуються в спеціалізованих застосуваннях, і ми також спостерігаємо їх постійне зростання в споживчій електроніці. У сьогоднішній статті ми розглянемо технології
обводів flex і
rigid-flex, їхні переваги та застосування.
Будова та види гнучких плат
Друковані гнучкі плати майже ідентичні типовим PCB. Як і вони, вони мають один або кілька мідних провідних шарів, зовнішні шари можуть бути покриті захисною паяльною маскою. Основна відмінність — замість жорсткої основи зі склотекстоліту використовується значно тонша, природньо гнучка підкладка. Матеріали для цієї підкладки найчастіше — це пластики з високою термостійкістю, наприклад, полііміди (капрон). Завдяки цьому плата може гнутися або приймати будь-яку форму без ризику поломки або пошкодження з'єднань. Натомість
жорстко-гнучкі друковані плати, широко відомі як rigid-flex, є гібридом згаданих технологій. Вони містять як жорсткі, так і гнучкі ділянки, ламіновані разом в єдину структуру. Жорсткі зони зазвичай містять електронні компоненти, а гнучкі слугують з'єднаннями між ними. Сучасні виробничі процеси дозволяють створювати багато зон з різною кількістю шарів жорсткої частини, а також виводити гнучкі ланцюги зі специфічних шарів багатошарової плати.
Читайте також: Технології монтажу електронних компонентів Плати rigid-flex не слід плутати з посиленими гнучкими обводами. Другі мають лише додатковий елемент жорсткості — зазвичай металеву пластину, приклеєну до гнучкого контуру. Завдання силового елемента — посилити і стабілізувати область для пайки компонентів.
Де і чому застосовують гнучкі плати?
Не завжди є достатньо місця, щоб розмістити всі компоненти на одному шматку друкованої плати. Замість розподілу на багато модулів можна використати
гнучкі плати, форма яких легко адаптується до простору всередині корпусу. Одиночний модуль flex або rigid-flex може замінити більшу кількість традиційних PCB разом із з'єднаннями між ними.
Гнучкі обводи, завдяки значно меншій товщині, також дозволяють зменшити розмір і вагу пристрою. Це особливо корисно для компактних пристроїв із високою складністю, що потребують великої кількості компонентів і з'єднань у обмеженому просторі. Такі рішення використовуються, зокрема, у цифрових камерах і мобільних телефонах. [caption id="attachment_61823" align="aligncenter" width="930"]
Приклад використання гнучких плат у головці приводу CD-ROM. Можливість адаптувати плату до форми елемента дозволяє з'єднати всі компоненти без застосування проводів і роз'ємів[/caption] Гнучкі плати завдяки своїм властивостям можуть замінювати провідники. Це застосування зустрічається переважно у
рідкокристалічних дисплеях (LCD) та їхніх сенсорних панелях. Виведений гнучкий фрагмент стрічки зазвичай закінчується
роз'ємом ZIF. Цю стрічку можна згинати і деформувати, що дає певну свободу під час встановлення дисплея. Як і звичайна PCB, стрічка може містити додаткові компоненти, такі як контролер дотику або схему регулювання напруги.
Читайте також: Все про TFT LCD дисплеї Гнучкі плати використовують також у вузлах, які рухаються або згинаються під час експлуатації. Чудовим прикладом є рухома голівка жорсткого диску. Нещодавно популярність набирають також
OLED-дисплеї на гнучкій підкладці, що дозволяє їм вільно формуватися, гнутися і навіть скручуватися.
Rigid-flex — рішення для найвимогливіших застосувань
Плати rigid-flex забезпечують цілісне й однорідне з'єднання жорстких і гнучких ділянок. Їх основна перевага — висока надійність таких з'єднань. Вони набагато більш надійні й краще зберігають цілісність сигналу, ніж навіть найкращі роз'єми. Це допомагає виконати високі вимоги до геометрії або захисту від електромагнітних завад, а також контролю імпедансу доріжок. Можливість виводити гнучкі обводи з певних шарів плати дає змогу пристосуватися до специфічних проектних вимог.
Застосування технології rigid-flex досить затратне, а проєктування вимагає значних знань і досвіду. Тому це переважне рішення у сферах, де ключовими факторами є компактність і надійність. Такі плати використовують у медичному та військовому обладнанні, а також у супутниках і космічних зондах.
Складнощі у проєктуванні і виробництві гнучких плат
Проєктування гнучких друкованих плат може бути неабияким викликом. Згинання створює напруження, що у разі неправильної конструкції плати може призвести до пошкоджень схем. Тож необхідно дотримуватися специфічних правил проєктування та враховувати явища, що відбуваються при деформації плати. Наприклад, особливістю конструкції
гнучких плат є застосування "штрихованих" зон (як решітка) замість суцільних заливок. Доброю практикою є також покривання країв контактних майданчиків маскою (верхнім лаком), щоб мінімізувати ризик відриву. У випадках, коли форма гнучких плат має бути точно пристосована до корпусу, потрібно правильно і точно окреслити контур плати. Проєктувальник повинен врахувати тривимірну форму, яку плата набуде після згинання в потрібному місці. Окрім широких знань, це також вимагає використання спеціального програмного забезпечення для проєктування таких плат.
Проєктування гнучких плат та механічних елементів зазвичай відбувається паралельно, а обидві команди тісно співпрацюють. Виникають складнощі і при монтажі компонентів. Гнучкі ділянки плат утруднюють точне позиціювання і паяння деталей. Часто потрібно використовувати спеціально підготовані носії, а у випадку rigid-flex — надійно фіксувати жорсткі частини на панелі за допомогою відривних виступів. Діагностика і ручний ремонт гнучких обводів також значно ускладнені, а іноді й неможливі. Не можна оминути й питання вартості виготовлення гнучких плат. Їх виробництво значно складніше і вимагає спеціального обладнання. Через часто нестандартну форму плат використання площі панелей гірше, що призводить до зростання витрат матеріалів. Усе це спричиняє в рази вищі виробничі витрати у порівнянні зі стандартними PCB. Тому
виготовлення власних обводів flex і rigid-flex часто є поза можливостями малих підприємств і хобістів.
Від концепції до готового продукту — з компанією InterElcom
Компанія InterElcom пропонує широкий спектр послуг, пов’язаних із проєктуванням електронних пристроїв,
виготовленням і монтажем PCB, а також програмуванням вбудованих систем. Багаторічний досвід і компетенції наших фахівців — це причини, чому варто доручити свій проєкт нам. З нами ви впевнені у виборі найкращих технологій і компонентів, а також у професійному консультуванні і підтримці. Запрошуємо до
контакту та безкоштовного розрахунку вартості!
