Stijve flexibele printplatenworden veel gebruikt in consumentenelektronica, auto-elektronica, lucht- en ruimtevaart en andere gebieden vanwege hun vermogen om stabiele mechanische ondersteuning te bieden in stijve gebieden en flexibele buigverbindingen in flexibele gebieden. Van de opvouwbare schermaansluiting van smartphones tot de complexe bedrading in de motorcompartimenten van auto's: rigide flex-printplaten spelen een cruciale rol. In het ontwerp- en productieproces is buigradiuscontrole een kernelement om de productprestaties en betrouwbaarheid te garanderen. Een onjuiste buigradius kan een reeks ernstige problemen veroorzaken, zoals het barsten van koperfolie, het loslaten van de diëlektrische laag, het breken van circuits, enz., wat kan leiden tot het falen van de gehele elektronische productfunctie.
1, stijve flex printplaatstructuur en buigprincipe
1. Structurele samenstelling
Een stijve flex-printplaat bestaat uit een stijf gebied, een flexibel gebied en een overgangsgebied tussen de twee. Stijve basismaterialen zoals FR-4 worden meestal gebruikt in stijve ruimtes, en meer-laagse koperfolies en diëlektrische lagen worden over elkaar heen gelegd, net als de traditionele meerlaagse printplaat, om een solide basis te bieden voor de installatie van componenten. Het flexibele gebied is gemaakt van polyimide als substraat, gecombineerd met koperfolie en afdekfolie, waardoor de plaat buigvermogen heeft. De overgangszone is een belangrijk onderdeel voor het bereiken van een soepele verbinding tussen stijfheid en flexibiliteit. Door specifieke lamineerprocessen wordt de continuïteit van elektrische verbindingen en mechanische eigenschappen tussen verschillende zones gewaarborgd.
2. Buigprincipe
Wanneer het flexibele gebied van de stijve flex-printplaat buigt, wordt het binnenmateriaal onderworpen aan drukspanning en wordt het buitenmateriaal onderworpen aan trekspanning. Naarmate de mate van buiging toeneemt, stapelt de spanning zich voortdurend op. Er is een limiet aan de spanning die materialen kunnen weerstaan, en zodra deze limiet wordt overschreden, kan dit materiële schade veroorzaken. Hoe kleiner de buigradius, hoe groter het spanningsverschil tussen de binnen- en buitenzijde van het materiaal en hoe groter de kans op beschadiging. In draagbare apparaten moeten rigide flex-printplaten bijvoorbeeld vaak worden gebogen. Als de buigradius niet goed is ontworpen, kan er in korte tijd koperfoliebreuk optreden, waardoor het apparaat defect raakt.
2, sleutelfactoren die de buigradius beïnvloeden
1. Materiaaleigenschappen
koper folie
Koperfolie heeft, als de belangrijkste geleidende laag, een aanzienlijke invloed op de buigprestaties vanwege de dikte ervan. Dikke koperfolie (35 μm of dikker) genereert een grotere trekspanning en is vanwege de hoge stijfheid gevoelig voor scheuren bij het buigen. De meer-laagse koperfoliestructuur zal de totale dikte van het flexibele gebied vergroten, waardoor de vereiste buigradius toeneemt. Dikke, stijve flex-printplaten van koperfolie die in sommige stroomcircuits worden gebruikt, vereisen bijvoorbeeld een grotere buigradius om betrouwbaarheid te garanderen in vergelijking met platen met een gewone koperfoliedikte.
substraat
De dikte van het PI-filmsubstraat dat gewoonlijk in flexibele gebieden wordt gebruikt, is de sleutelfactor die de buigprestaties ervan bepaalt. Dunne substraten (25 μm of minder) zijn geschikt voor ontwerpen met een kleine buigradius, maar hun mechanische sterkte is slecht, en buigen op lange termijn is gevoelig voor vermoeidheidsproblemen. Dikke substraten (50 μm of meer) hebben een hoge mechanische sterkte, maar slechte buigprestaties en vereisen een grotere buigradius. In de zeer ruimtevragende interne bedrading van smartphones worden dunne PI-substraten vaak gebruikt om een kleine buigradius te bereiken en te voldoen aan de eisen van een compacte ruimte-indeling.
afdekfolie
De dikte en materiaaleigenschappen van de afdekfolie beïnvloeden de spanningsverdeling tijdens het buigen. Dunne afdekfolie kan de buigprestaties van flexibele gebieden verbeteren, maar de slijtvastheid en isolatieprestaties kunnen verminderd zijn. Dikke afdekfolie verhoogt de buigstijfheid, waardoor een grotere buigradius nodig is. Om de betrouwbaarheid op de lange- termijn in complexe omgevingen te garanderen, is bij de rigide flex-printplaat die wordt gebruikt voor het verbinden van autosensoren een iets dikkere en hoogwaardige- afdekfilm geselecteerd. Dienovereenkomstig moet het ontwerp van de buigradius worden vergroot.
2. Bestuursstructuur
aantal lagen
Hoe meer lagen er in het flexibele deel zitten, hoe groter de totale dikte en hoe slechter de buigprestaties. Overmatig stapelen kan de interne spanning vergroten, waardoor het gevoeliger wordt voor problemen tijdens het buigen. Daarom moet bij het ontwerp het aantal flexibele lagen zoveel mogelijk worden geminimaliseerd om de buigprestaties te verbeteren.
Symmetrische stapeling
De symmetrie van gelamineerde structuren in flexibele gebieden is cruciaal. Asymmetrische structuren, zoals de dikte van koperfolie of asymmetrie van de substraatdikte, kunnen spanningsconcentratie genereren tijdens het buigen, waardoor het risico op barsten of delaminatie aanzienlijk toeneemt. Alleen door te zorgen voor een symmetrische stapeling kan de spanning gelijkmatig worden verdeeld en kunnen goede buigprestaties worden gegarandeerd.
3, Buigradiuscontrolenormen en berekeningsmethoden
1. Industrienormen
Industriestandaarden zoals IPC-2223 bieden richtlijnen voor de buigradius van rigide flex-printplaten. Over het algemeen is de aanbevolen buigradius 10 tot 15 keer de dikte van de flexibele plaat om scheuren en mechanisch falen te voorkomen. Maar verschillende toepassingsscenario's stellen verschillende eisen aan de betrouwbaarheid, en de normen kunnen ook variëren. In gebieden met hoge betrouwbaarheidseisen, zoals de lucht- en ruimtevaart, zijn de normen voor de buigradius vaak strenger.
2. Berekening van empirische formules
Enkele buiging
Op basis van uitgebreide praktische ervaring is de formule voor het berekenen van de minimale buigradius tijdens een enkele buiging: Rmin1=k1 × T, waarbij Rmin1 de minimale buigradius is tijdens een enkele buiging, T de totale dikte van het flexibele onderdeel is en k1 de enkele buigcoëfficiënt is, meestal variërend van 6 tot 10. Als de totale dikte van het flexibele onderdeel bijvoorbeeld 0,2 mm is, wordt k1 genomen als 8, Rmin1=8 × 0.2=1.6mm.
herhaaldelijk buigen
Voor toepassingsscenario's waarbij veelvuldig buigen vereist is, is de formule voor het berekenen van de minimale buigradius voor herhaaldelijk buigen: Rmin2=k2 × T. Rmin2 is de minimale buigradius voor herhaaldelijk buigen, en k2 is de coëfficiënt voor herhaaldelijk buigen, meestal tussen 12 en 20. Als de totale dikte van het flexibele onderdeel nog steeds 0,2 mm is en k2 is ingesteld op 15, Rmin2=15 × 0.2=3mm.
4, Optimalisatiemaatregelen voor buigradius
1. Optimalisatie van de bedrading
Vermijd bochten in een rechte hoek
In gebogen gebieden moeten signaallijnen bochten in een rechte hoek vermijden en een gebogen overgangsbedradingsmethode gebruiken. In een rechte hoek vindt spanningsconcentratie plaats, terwijl cirkelvormige overgangen de spanning effectief kunnen verspreiden en het risico op scheuren in de koperfolie kunnen verminderen.
Gedistribueerde bedrading
Vermijd het concentreren van meerdere signaallijnen in gebogen gebieden om lokale spanning te verminderen. Een redelijke planning van de bedrading om de signalen gelijkmatig te verdelen, kan de buigbetrouwbaarheid helpen verbeteren.
Pas de lijnbreedte en -afstand aan
De lijnbreedte in het gebogen gebied moet op passende wijze worden verbreed (meestal 1,5 keer de conventionele lijnbreedte) en de lijnafstand moet worden vergroot om kortsluiting of scheuren tijdens het buigen te voorkomen en stabiele elektrische prestaties te garanderen.
2. Gelaagde ontwerpoptimalisatie
Verminder het aantal lagen
Vereenvoudig het aantal flexibele lagen, verminder de totale dikte, verbeter de buigprestaties en verminder de interne spanningsopwekking.
Zorg voor symmetrische stapeling
Zorg strikt voor de symmetrische stapeling van koperfolie en afdekfolie om de spanning tijdens het buigen gelijkmatig te verdelen en verschillende problemen veroorzaakt door spanningsconcentratie te voorkomen.
3. Optimalisatie van afdekfolie
Kies materialen met een hoge ductiliteit
Het gebruik van polyimide en andere afdekfoliematerialen met hoge ductiliteit om de buigprestaties van flexibele gebieden te verbeteren en de duurzaamheid van de plaat te verbeteren.
Redelijk raamontwerp
Het raamontwerp moet in het gebogen gebied op de afdekfolie worden aangebracht om de spanningsconcentratie te verminderen, maar er moet voor worden gezorgd dat het raam de elektrische isolatieprestaties niet beïnvloedt.
4. Optimalisatie van het ontwerp van het buiggebied
Stel een gebogen bufferzone in
Ontwerp bufferzones rond het gebogen gebied om overmatige signaalbedrading en via's in dit gebied te voorkomen en stressinterferentie te verminderen.
Definieer duidelijk de buigrichting
Definieer duidelijk de buigrichting van het flexibele onderdeel, vermijd complexe spanningsverdeling en zorg voor een stabiel en betrouwbaar buigproces.
5. Stressbeheer door gaten
Verminder het aantal doorgaande gaten
Doorgaande gaten in gebogen gebieden zullen de lokale spanning vergroten, en het plaatsen van doorlopende gaten moet zoveel mogelijk worden geminimaliseerd om spanningsconcentratiepunten te verminderen.
Door gebruik te maken van verbeterde through{0}}hole-technologie
Door gebruik te maken van het proces van het vullen van gaten of blind begraven gaten, kan de stabiliteit van de gaten tijdens het buigen worden verbeterd om scheuren te voorkomen.
De norm voor het regelen van de buigradius van rigide flex-printplaten is cruciaal om hun prestaties en betrouwbaarheid te garanderen. Door een diepgaand begrip van de materiaaleigenschappen en laagstructuurfactoren die de buigradius beïnvloeden, het nauwkeurig berekenen van de buigradius met behulp van industriestandaarden en empirische formules, en het nemen van een reeks effectieve maatregelen zoals bedradingsoptimalisatie en stapeloptimalisatie, kunnen de buigprestaties van rigide flex-printplaten aanzienlijk worden verbeterd.