避免柔性电路板上的微量断裂的方法

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避免柔性电路板上的微量断裂的方法

随着对更小,更轻的电子设备的需求的继续,刚性柔性和柔性电缆组装技术已被用于生产包括手持通信设备和医疗设备的各种电子产品。刚性柔性组件减少了对板之间机械互连的要求,这可以改善信号质量。此外,它们还能抵抗冲击和振动损坏。这些柔性电路组件可以非常经济有效,但需要专门的设备和经验。

柔性印刷电路最初设计为传统线束的替代品。从第二次世界大战期间的早期应用到现在,柔性电路和柔性印刷电路板的增长和扩散持续呈指数增长。最纯净形式的柔性电路是粘合到薄介电膜上的大量导体。以下任何一种描述都涉及柔性印刷电路(FPC):

■柔性电路
柔性印刷电路板小号
■灵活多氯联苯

从简单的应用到最复杂的应用,柔性电路和柔性印刷电路板的多功能性是无与伦比的。Flexible Circuit很乐意接受您带来的任何柔性电路或柔性印刷电路板设计挑战,跨越任何行业:汽车,医疗,电信,工业或商业……仅举几例。

作为连接设备,柔性电路与传统电缆和刚性电路板相比的主要优点包括:

■减少接线错误
■消除机械连接器
■无与伦比的设计灵活性
■更高的电路密度
■更强大的工作温度范围
■更强的信号质量
■提高可靠性和阻抗控制
■尺寸和重量减轻

柔性电路板非常适合需要弯曲和扭曲的应用。这种灵活性为设计人员提供了典型印刷电路板所不具备的选项。这并不意味着柔性铜迹线永远不会开裂,就像大多数金属一样,铜可以承受的应力类型也有限制。压力过大的大多数原因是由于设计不良或材料选择不当造成的。

精心设计的柔性电路可以满足各种弯曲挑战。柔性电路板用于需要动态弯曲的应用(在使用产品时继续弯曲,例如连接到打印机打印头的电缆)以及需要将电路折叠到多平面外壳内的小空间的应用中。以下是为了优化柔性电路的弯曲,弯曲和压痕性能而要记住的一些注意事项。

为了最好地理解弯曲,折叠和弯曲的设计问题,需要了解弯曲的物理特性。该图显示了围绕紧凑半径弯曲的单侧柔性电路。弯曲的内侧倾向于被压缩,而外层倾向于延伸。如果延伸太大,铜层会破裂。

中性轴

对于动态柔性应用,最好使用单面(一层铜)电路。这允许铜位于结构的中心,在铜层的两侧具有相等厚度的薄膜电介质。采用这种结构,铜在弯曲过程中既不处于拉伸状态也不处于压缩状态。该铜位置在工业上称为“中性轴”。

稀释剂更好

弯曲的一个好的经验法则是更薄更好。层越薄,弯曲半径越小,外层的应力越小。所有Flex都建议使用更薄的铜和更薄的介电层,以满足需要反复弯曲的应用。应用工程师可以帮助提供材料和设计选项。

工字梁设计
当电介质的相对侧上的迹线直接相互叠置时,发生工字梁结构。这种结构在折叠区域上更加坚硬,由于内层的厚度增加,外层上的拉伸力大大增加。为避免此问题,相反侧的迹线应交错排列。

急剧弯曲或折叠

许多柔性电路被折叠作为包装设计的一部分。正确构造的电路可以轻松承受一次折叠或折痕。重复折叠和折叠的折痕电路肯定会破坏痕迹,在任何情况下都不建议这样做。以下是设计考虑因素,可在执行折叠或折痕时减少铜迹线上的应力。

如图所示的辐射迹线将减少沿折叠轴的铜应力,并应考虑所有折叠电路。

铜迹线宽度需要在折叠区域上是均匀的,因为宽度变化的拐点将倾向于将应力集中到孤立点。建议迹线宽度过渡距折叠区域至少为.030“。下图显示了由“刻度”标记指定的折叠位置。在此图像中,迹线宽度保持均匀,远远超出折叠区域。

焊料或焊料电镀电路迹线

焊接将在铜和焊料之间产生金属间键合。这种粘合对于电连接是至关重要的,但金属间化合物层是脆性的并且只能承受轻微的弯曲。焊料体层也是刚性的并且不会弯曲。焊铜不应弯曲或折叠,需要远离拐点。该禁区包括用于层间连接的镀通孔。下图显示了距离电镀通孔最近弯曲拐点的建议距离。

铜型和晶粒方向

PCB电路中使用三种基本铜,电沉积铜(ED),轧制退火铜(RA)和高延展性电沉积铜(HDED)。RA铜应该用于动态弯曲或严重折叠或弯曲,因为RA铜的细长晶粒结构可以承受更大的应力。铜纹方向也是关键的弯曲寿命变量。应将电路放置在制造面板上,使晶粒方向垂直于弯曲线。

Coverlay,Covercoat和Soldermask

聚酰亚胺薄膜是弯曲或弯曲区域的推荐覆盖物。单层电路两侧的这种材料的等效厚度将铜定位在中性轴上。丝网印刷的覆盖涂层或可成像的可焊接掩模更脆,折叠时更容易破裂。破裂的覆盖层可以“扩散”到铜中并导致破裂。

加强筋

对于顶部有覆盖层和底部有加强筋的应用,覆盖层应与加强筋的末端重叠,如图所示,以避免暴露的铜上的应力点。

最后,需要考虑整体电子封装设计。理想情况下,柔性电路具有在封装内移动的一些自由度。在生命周期和资格测试期间,零件应承受环境和机械应力。建议即使产品在环境测试后功能齐全,也应目视检查柔性电路是否存在可能的断裂和异常磨损。

 

By | 2018-12-13T10:16:53+00:00 十二月 13th, 2018|PCB电路板知识, PCB设计知识|避免柔性电路板上的微量断裂的方法已关闭评论