Si us heu dedicat a l'electrònica i al disseny de plaques de circuit, probablement us heu trobat amb el terme "placa de circuit imprès flexible rígid". Els PCB rígid-flex estan guanyant popularitat per la seva flexibilitat, durabilitat i capacitat d'estalvi d'espai. En combinar substrats flexibles i rígids en una sola placa, els dissenyadors poden maximitzar la funcionalitat dels seus dispositius alhora que minimitzen les limitacions de mida. Aquí, en aquesta guia completa, Capel s'endinsarà en els passos bàsics i les millors pràctiques per dissenyar una PCB flexible rígida. Tant si sou un professional experimentat com si sou nou en el disseny de PCB, aquest article us proporcionarà els coneixements i les eines que necessiteu per crear PCB flexibles rígids i robusts i fiables.

Taula de continguts:

Comprensió de la placa de circuits Rigid-Flex

Avantatges de la placa PCB rígida

Consideracions de disseny per a PCB flexibles rígids

Procés de disseny de PCB rígid-flex

Eines i programari per al disseny de PCB Rigid-Flex

Prova i fabricació de PCB Rigid-Flex

En conclusió

Comprensió de Pcb Rigid Flex:

Abans de capbussar-se en el procés de disseny, és crucial tenir una comprensió clara del que és una PCB flexible rígida. Una PCB flexible rígida és una placa de circuit híbrida que combina substrats flexibles i rígids en una sola estructura. En integrar circuits impresos flexibles amb peces rígides, aquestes plaques augmenten la fiabilitat, redueixen la mida i augmenten la durabilitat en comparació amb les PCB tradicionals. Les regions flexibles permeten la configuració en 3D, mentre que les parts rígides proporcionen estabilitat i suport al conjunt.

Avantatges de Rigid Flex Board:

L'ús de PCB rígid-flex aporta diversos avantatges que els converteixen en una opció atractiva per a moltes aplicacions. Aquests beneficis

incloure:

Estalvi d'espai:Un dels principals avantatges dels PCB rígids flexibles és la seva capacitat d'estalviar espai. Aquestes plaques integren múltiples plaques en una estructura compacta eliminant connectors i cablejat. Això no només redueix la mida general del dispositiu electrònic, sinó que també redueix el seu pes, fent-lo adequat per a aplicacions portàtils compactes.

Fiabilitat millorada:Els PCB rígid-flex tenen una fiabilitat més alta en comparació amb els PCB convencionals. La combinació de substrats flexibles i rígids proporciona estabilitat al conjunt, reduint el risc de trencament o fallada. La part flexible absorbeix l'estrès mecànic i evita danys per vibracions, cops o canvis de temperatura. Aquesta fiabilitat millorada garanteix que els dispositius electrònics romanguin funcionals fins i tot en condicions ambientals difícils.

Flexibilitat de disseny:Les plaques de circuit flexible rígides ofereixen una flexibilitat de disseny inigualable. Admeten configuracions 3D i dissenys complexos, la qual cosa permet als dissenyadors crear solucions innovadores i compactes per a dispositius electrònics complexos. Aquesta flexibilitat obre la possibilitat de dissenys únics i personalitzats adaptats a aplicacions específiques.

Durabilitat millorada:En eliminar connectors i cables, els PCB rígids minimitzen els riscos associats a connexions soltes o fatiga dels cables. L'absència de peces mòbils augmenta encara més la durabilitat perquè hi ha menys punts de fallada. A més, la part flexible del PCB té una excel·lent resistència a la vibració, els xocs i els canvis de temperatura extrems, el que el fa adequat per a entorns durs.

Rentable:Tot i que el cost inicial de les plaques de circuit Rigid Flex pot ser lleugerament superior al dels PCB rígids tradicionals, poden estalviar diners a la llarga. L'eliminació de connectors i cablejat redueix la complexitat i el temps de muntatge, la qual cosa redueix els costos laborals. A més, la fiabilitat i la durabilitat de les plaques rígides flexibles poden reduir les despeses de manteniment i reparació, millorant l'eficiència global dels costos a llarg termini.

Consideracions de disseny per a la guia de disseny flexible rígid:

Dissenyar una PCB flexible rígida requereix una consideració acurada de diversos factors per garantir un rendiment i una fiabilitat òptims.

Aquí hi ha algunes consideracions clau de disseny a tenir en compte:

a. Limitacions mecàniques:Comprendre i analitzar les limitacions mecàniques dels equips. Determineu l'àrea de plegat necessària, l'angle de plegat i qualsevol connector o component que pugui requerir suport addicional. Les seccions flexibles estan dissenyades per suportar flexions i plegaments repetits sense comprometre la seva funcionalitat.

b. Traça d'encaminament:Assegureu-vos d'un enrutament de traça adequat per mantenir la integritat del senyal. Eviteu col·locar traces a prop de les zones de corba per minimitzar el risc de curtcircuits o interferències de senyal. Mantingueu un espai adequat entre les traces per evitar la diafonia i la degradació del senyal. Penseu en l'ús de traces controlades per impedància per a senyals d'alta velocitat per minimitzar els reflexos i les pèrdues del senyal.

c. Col·locació de components:Optimitzeu la col·locació dels components per garantir l'estabilitat i evitar interferències amb zones corbes. Considereu la mida del component, el pes i les característiques tèrmiques per evitar concentracions d'estrès a les zones flexibles. Col·loqueu components més pesats en seccions rígides per a l'estabilitat i eviteu col·locar components alts que puguin interferir amb la flexió o plegat del tauler.

d. Selecció de material:Seleccioneu materials adequats per a les parts flexibles i rígides del PCB. Tingueu en compte la flexibilitat, la resistència a la calor i la compatibilitat amb els processos de fabricació. Els materials flexibles han de tenir una bona flexibilitat i durabilitat, mentre que els materials rígids han de tenir una resistència mecànica suficient. Assegureu-vos que el material seleccionat sigui compatible amb el procés de muntatge i soldadura.

e. Balanç de coure:Manté una distribució equilibrada del coure a la PCB per evitar deformacions, esquerdes o altres fallades mecàniques. Utilitzeu un gruix de coure i una distribució de patrons adequats per minimitzar les concentracions de tensió. Eviteu traces de coure pesades o alta densitat de coure a les zones flexibles per evitar tensions i fallades mecàniques.

F. Disseny per a la fabricabilitat:Treballeu estretament amb els fabricants durant tot el procés de disseny per garantir la fabricabilitat de les PCB rígides flexibles. Considereu les capacitats i limitacions dels processos de fabricació i muntatge, com ara la laminació, la perforació i el gravat. Optimitzeu els dissenys per simplificar la fabricació, el muntatge i les proves.

Procés de disseny de PCB rígid-flex:

El disseny d'un PCB rígid flexible implica diversos passos crítics per garantir un disseny reeixit i fiable. Aquí teniu un pas a pas

guia per al procés de disseny:

Definiu els requisits de disseny:Comenceu definint clarament els requisits del projecte, incloses la funcionalitat desitjada, les especificacions elèctriques i les limitacions mecàniques. Això proporcionarà una base sòlida per al procés de disseny.

Disseny esquemàtic:Crear esquemes de circuits per establir connexions elèctriques i col·locació de components. Aquest pas ajuda a determinar la disposició general de la PCB i garanteix que s'incloguin tots els components necessaris.

Definició de la forma del tauler:Determineu la mida i la forma generals del tauler rígid-flex. Tingueu en compte la mida de l'equip i qualsevol limitació mecànica, com ara l'espai disponible o els requisits específics d'instal·lació.

Col·locació de components:Col·loqueu els components en una part rígida del tauler, assegurant un espai adequat per a les traces de coure. Considereu la gestió tèrmica i eviteu col·locar components que puguin interferir amb peces flexibles. Aquest pas ajuda a optimitzar el disseny per al rendiment i la fabricabilitat.

Traça d'encaminament:Encamineu les traces de coure al tauler, col·locant senyals crítics en components tan rígids com sigui possible. Presteu molta atenció a la concordança d'impedància, a la gestió del soroll i a evitar els encreuaments de senyal d'alta velocitat. Seguiu les millors pràctiques per a la integritat del senyal i tingueu en compte qualsevol requisit específic per als dissenys flexibles rígids.

Disseny flexible:Un cop finalitzat el cablejat rígid, centreu-vos en el cablejat de la part flexible de les plaques de circuit imprès. Tingueu en compte els requisits d'apilament, amplada de traça i espaiat proporcionats pel fabricant. Assegureu-vos que el disseny segueix les directrius de disseny de PCB flexibles del fabricant per garantir la fiabilitat i la durabilitat.

Valida el disseny:Realitzeu una comprovació exhaustiva del disseny utilitzant les eines de programari adequades. Això inclou la verificació de regles de disseny (DRC), la verificació de regles elèctriques (ERC) i l'anàlisi de la integritat del senyal. Comproveu que el disseny compleix tots els requisits i garanteix la funcionalitat adequada.

Generació de documents de fabricació:Generar tots els documents de fabricació necessaris segons els requisits del fabricant. Això inclou la creació de fitxers Gerber, fitxers de perforació i dibuixos de conjunt. Assegureu-vos que els documents de fabricació reflecteixin amb precisió el disseny i proporcionin tota la informació necessària per a la fabricació i el muntatge.

Revisa amb el fabricant:Treballeu estretament amb el fabricant escollit per revisar el disseny i assegurar-vos que compleix les seves capacitats de fabricació i muntatge. Treballeu amb el fabricant per resoldre qualsevol dubte o dubte i fer els ajustos necessaris al disseny.

Eines i programari per al disseny de PCB Rigid-Flex:

El disseny de circuits flexibles rígids requereix l'ús d'eines i programari especialitzats per garantir resultats precisos i fiables. Aquí estan

algunes eines de programari populars utilitzades a la indústria:

a. Dissenyador d'Altium:Conegut per les seves capacitats de disseny integrals, Altium Designer ofereix modelatge 3D, comprovació de regles de disseny, anàlisi de la integritat del senyal i una interfície fàcil d'utilitzar.

b. Cadence Allegro:Cadence Allegro ofereix un potent conjunt d'eines per dissenyar PCB rígids. Proporciona una funcionalitat avançada per a l'encaminament, el disseny d'alta velocitat i la gestió de restriccions.

c. Mentor Xpedition:Mentor Xpedition s'utilitza àmpliament per a dissenys de PCB complexos, inclosos els PCB rígids. Proporciona una àmplia biblioteca de components, una comprovació integral de regles de disseny i una anàlisi de la integritat del senyal.

d. Eagle PCB:Eagle PCB és una opció popular per a principiants i petits projectes. Ofereix una interfície intuïtiva, editors de captura i disseny d'esquemes i una configuració flexible de regles de disseny.

e. OrCAD:OrCAD PCB Designer és un paquet de programari versàtil que admet un disseny complet de PCB, inclòs un PCB flexible rígid. Proporciona funcions com ara la comprovació de disseny per a la fabricabilitat (DFM), comentaris de disseny en temps real i encaminament d'alta velocitat.

f. SolidWorks:Aquest és un programari de disseny mecànic popular que es pot utilitzar juntament amb el programari de disseny de PCB per crear models 3D precisos de components flexibles de PCB. Permet la visualització de la PCB en forma muntada i ajuda a identificar qualsevol interferència potencial o problemes de muntatge.

g. PADS:PADS és un programari de disseny de PCB de Mentor Graphics, que ofereix funcions completes de disseny i simulació. Ofereix funcions adaptades per al disseny de PCB rígid-flex, inclosa la comprovació de regles de disseny flexible i la visualització 3D dinàmica.

h. KiCad:KiCad és un programari de disseny de PCB de codi obert que proporciona eines de disseny completes per al disseny de PCB rígid-flex. Proporciona una interfície intuïtiva, capacitats d'editor de captura d'esquemes i disseny, i admet disseny i encaminament de PCB flexibles.

i. SOLIDWORKS PCB:Aquest programari combina capacitats de disseny mecànic i elèctric, el que el fa ideal per dissenyar taulers flexibles rígids. Permet una col·laboració eficient entre els equips de disseny mecànic i elèctric i garanteix la integració precisa de components flexibles i rígids de PCB.

Quan escolliu una eina de programari per al disseny de PCB rígid-flex, és important tenir en compte factors com la complexitat del disseny, l'experiència de l'equip de disseny i les limitacions pressupostàries. Es recomana avaluar les característiques, la funcionalitat i la facilitat d'ús de les diferents eines abans de prendre una decisió. Shenzhen Capel fabrica plaques de circuits flexibles rígids des de 2009. Qualsevol pregunta és benvinguda a contactar amb nosaltres.

Prova i fabricació de PCB flexible semi rígid:

Un cop finalitzat el disseny, la combinació de proves i consideracions de fabricació és fonamental per a la implementació amb èxit

d'un PCB flexible rígid. Aquests són alguns passos clau en el procés de prova i fabricació:

a. Desenvolupament de prototips:S'ha de crear un prototip d'un disseny de PCB rígid flexible abans d'entrar a la producció en sèrie. El prototipatge permet provar i validar els dissenys a fons. Ajuda a detectar amb antelació qualsevol defecte de disseny o possibles problemes perquè es puguin fer les modificacions necessàries.

b. Revisió de fabricació:Treballant estretament amb el fabricant, es revisa el disseny per garantir que és capaç de fabricar i muntar. Discutiu les recomanacions de fabricació, com ara la selecció de materials, el disseny d'apilament i els requisits específics per a àrees rígides i flexibles. Aquest pas és fonamental per garantir un procés de fabricació i muntatge sense problemes.

c. Disseny per a la provabilitat (DFT):Tingueu en compte els aspectes de disseny que milloren la provabilitat de les PCB rígides flexibles. Implementeu funcions com ara punts de prova, taulers d'accés o autoprova integrada (BIST) per facilitar les proves durant la fabricació i durant tot el cicle de vida del producte. Les consideracions de DFT ajuden a simplificar el procés de prova i detectar qualsevol problema potencial.

d. Inspecció òptica automatitzada (AOI):Utilitzeu el sistema AOI per realitzar una inspecció òptica automatitzada del PCB rígid-flex fabricat. Els sistemes AOI poden detectar possibles defectes de fabricació com ara curtcircuits, obertures, components desalineats o juntes de soldadura. Aquest pas garanteix la qualitat i fiabilitat de les plaques fabricades.

e. Prova de fiabilitat:Es realitza una prova de fiabilitat estricta al tauler rígid-flex fabricat. Aquestes proves inclouen proves d'estrès ambiental, cicles tèrmics, proves de vibracions i proves funcionals de la placa. Les proves de fiabilitat verifiquen la durabilitat i el rendiment del PCB en condicions reals.

F. Documentació de disseny:Mantenir una documentació de disseny completa, inclosa la llista de materials (BOM), dibuixos de muntatge, plans de prova i especificacions de prova. Aquest document és essencial per a la resolució de problemes, reparacions i revisions futures. Es pot utilitzar com a referència per a tot el cicle de vida del producte.

Seguint aquests passos, els fabricants de PCB de Capel poden garantir l'èxit de les proves i la fabricació de taulers rígids flexibles, donant lloc a productes d'alta qualitat i fiables.

En resum:

Dissenyar i fabricar una placa de circuit imprès flexible rígid requereix una comprensió a fons dels aspectes mecànics, elèctrics i de fabricació implicats. Seguint els principis descrits en aquesta guia, Capel garanteix el disseny, les proves i la fabricació reeixits de PCB rígids robusts i fiables. Rigid-flex estalvia espai, millora la durabilitat i la flexibilitat, la qual cosa la converteix en una solució valuosa en diverses indústries. És important mantenir-se al dia amb les últimes eines de disseny, materials i processos de fabricació per aprofitar plenament el potencial dels PCB rígids i contribuir a la innovació del disseny electrònic. Amb la implementació d'aquestes estratègies, Capel crea solucions de PCB d'avantguarda que satisfan les necessitats en constant canvi de la indústria electrònica.
Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. va establir la seva pròpia fàbrica de PCB Rigid Flex el 2009 i és un fabricant professional de PCB Flex Rigid. Amb 15 anys d'experiència en projectes rica, flux de processos rigorosos, excel·lents capacitats tècniques, equips d'automatització avançats, sistema de control de qualitat integral i Capel compta amb un equip d'experts professionals per oferir als clients globals un tauler flexible rígid d'alta precisió i alta qualitat, Hdi Rigid. Flex Pcb, Rigid Flex Pcb Fabrication, Fast Turn Rigid Flex Pcb, prototips de PCB de gir ràpid. Els nostres serveis tècnics de prevenda i postvenda sensibles i el lliurament puntual permeten als nostres clients aprofitar ràpidament les oportunitats del mercat per als seus projectes.