Zaloguj
Elastyczne obwody drukowane spotykamy obecnie praktycznie we wszystkich gałęziach współczesnej elektroniki. Płytki drukowane typu flex oraz rigid-flex są bowiem „elastyczne” nie tylko w znaczeniu mechanicznym, ale także aplikacyjnym – pozwalają na użytkowanie niemal 100% przestrzeni dostępnej wewnątrz najbardziej nawet kompaktowych urządzeń, stąd tak często można je znaleźć m.in. w aparatach cyfrowych (zarówno w body lustrzanek i aparatów bezlusterkowych, jak i w obiektywach), urządzeniach mobilnych czy ubieralnych, aktywnych implantach medycznych oraz setkach innych produktów.
Obwody elastyczne są także niezastąpione w zastosowaniach, które wymagają połączenia dwóch (lub więcej) modułów przemieszczających się względem siebie podczas pracy urządzenia – przykładem mogą być głowice drukarek atramentowych, skanery dokumentów, napędy optyczne komputerów i wiele innych.
Do niedawna użycie obwodu sztywno-giętkiego lub w pełni elastycznego wiązało się z koniecznością poniesienia przez producenta urządzenia sporych kosztów wdrożeniowych – taka implementacja była więc w praktyce opłacalna tylko przy produkcji wielkoskalowej. Sytuacja uległa diametralnej zmianie w momencie wprowadzenia tego rodzaju płytek drukowanych do oferty PCBWay – czołowego producenta PCB oraz dostawcy kompleksowych usług montażowych.
Zalety obwodów drukowanych typu flex i rigid-flex
Elastyczność obwodów z omawianej grupy umożliwia niemal dowolne układanie połączeń oraz rozmieszczanie poszczególnych modułów wewnątrz obudowy urządzenia, nawet o bardzo złożonej geometrii. Bezpośrednie przejście z części sztywnej (zwykle zbudowanej w oparciu o laminat FR4, ale nie tylko) na elastyczną (na podłożu polimerowym) pozwala na całkowitą lub przynajmniej znaczną eliminację konwencjonalnych złączy i wtyków oraz wiązek kablowych, co znakomicie ułatwia integrację docelowego produktu i przynosi niemałe oszczędności związane z uproszczeniem procesu montażu. Cienkie paski obwodów elastycznych (o grubości na poziomie ułamka milimetra) zapewniają także nieporównanie większą trwałość w warunkach powtarzalnego zginania – w porównaniu do najlepszych nawet wiązek kablowych. Znacznie wyższa jest też odporność na udary, wibracje i naprężenia, co ma znaczenie w urządzeniach intensywnie eksploatowanych lub pracujących w szczególnie wymagających środowiskach (np. sprzęt militarny). Obwody elastyczne na podłożach poliimidowych pozwalają na uzyskanie promienia gięcia na poziomie 1 mm, zaś zakres temperatur pracy dochodzi nawet do 200°C. Podłoża poliestrowe (PET) zapewniają natomiast wyższą (w porównaniu do poliimidu) wytrzymałość na rozdarcie (800 g vs 500 g).
Obwody sztywno-giętkie i elastyczne – możliwości technologiczne
PCBWay świadczy kompleksowe usługi w zakresie produkcji elastycznych obwodów drukowanych o liczbie warstw od 1 do 16 (fotografie 1...3), przy czym całkowita grubość PCB może zawierać się w przedziale od 4 do 40 milsów (nie licząc części usztywniającej, np. w przypadku złączy krawędziowych bądź płytek rigid-flex). Tolerancja geometrii obwodów jednowarstwowych wynosi ±1 mils, zaś jeśli chodzi o płytki wielowarstwowe wartość ta jest nieznacznie większa (±1,2 milsa). Największe produkowane obwody mogą dochodzić nawet do 27,5” w najdłuższym wymiarze, co pozwala na realizację najbardziej rozbudowanych projektów.
Minimalny promień gięcia w przypadku obwodu jednowarstwowego wynosi zaledwie 3...6 grubości PCB, przy konstrukcji dwuwarstwowej współczynnik ten rośnie do 7...10, zaś rozbudowane stosy wielowarstwowe mogą być bezpiecznie zginane na promieniu będącym 10...15-krotnością grubości PCB.
W aplikacjach wymagających najwyższego stopnia miniaturyzacji (w szczególności w obwodach HDI) duże znaczenie mają limity produkcyjne dotyczące średnicy otworów oraz szerokości ścieżek i odstępów izolacyjnych. Tutaj także PCBWay ma czym się pochwalić – minimalna średnica otworu może wynosić zaledwie 4 milsy, zaś możliwe do wytworzenia szerokości ścieżek i odstępów zaczynają się już od 2 milsów!
Warto dodać, że PCBWay wytwarza nie tylko obwody standardowe, lecz także płytki przeznaczone do pracy w obwodach radiowych (RF) z impedancją falową kontrolowaną z dokładnością do ±4 Ω (w zakresie do 50 Ω) lub ±7% (przy docelowej wartości impedancji charakterystycznej powyżej 50 Ω).
Na koniec tej części artykułu dodajmy jeszcze informacje na temat wykończenia obwodów elastycznych i sztywno-giętkich. Producent oferuje dwa podstawowe kolory soldermaski (zielony oraz czarny), stosowane w części usztywnionej (tj. przeznaczonej do montażu komponentów SMD). W zakresie zabezpieczenia powierzchni padów firma umożliwia wybór jednej z następujących technologii:
- HASL,
- ENIG,
- ENEPIG,
- pokrycia elektrolityczne nikiel + złoto,
- miękkie złocenie,
- twarde złocenie,
- srebrzenie immersyjne,
- tymczasowe pokrycia organiczne (tzw. OSP),
- cynowanie immersyjne.
Szczegóły dotyczące konstrukcji stosu obwodów wielowarstwowych
W projekcie każdej wielowarstwowej płytki drukowanej jednym z najważniejszych parametrów technologicznych jest konstrukcja stosu. PCBway oferuje szeroką gamę standardowych stosów – przykładowo: w przypadku płytek dwuwarstwowych dostępnych jest aż 19 predefiniowanych opcji o grubości całkowitej od 0,1 mm do 0,38 mm. Obwody elastyczne o 4 warstwach występują w 8 wersjach grubości całkowitej (od 0,2 mm do 0,33 mm), a wciąż mówimy tutaj tylko o płytkach bez części sztywnej – w obszarze konstrukcji hybrydowych część sztywna bazuje na laminacie szklano-epoksydowym FR4, nadającym temu rejonowi płytki grubość finalną 1,549 mm.
Szczególną odmianą wielowarstwowych obwodów elastycznych są konstrukcje ze szczeliną powietrzną (ang. airgap), tj. całkowicie pozbawione warstwy prepregu w części giętkiej. PCBWay wytwarza tego rodzaju płytki drukowane w wersjach 2-, 4- 6- i 8-warstwowych – odpowiednie konstrukcje stosu można zobaczyć na rysunkach.
Podsumowanie
Obwody elastyczne oraz sztywno-giętkie powoli tracą już pozycję symbolu nowoczesności, stając się technologią coraz szerzej rozpowszechnioną, a w wielu zastosowaniach – wręcz konieczną. Z tego względu bogata oferta usług PCBWay obejmuje nie tylko produkcję niemal wszystkich odmian obwodów sztywnych, ale także rozmaitych wykonań elastycznych 1...16-warstwowych. Wieloletnie doświadczenie zespołu PCBWay, w połączeniu z rozbudowanym parkiem maszynowym i najnowocześniejszą aparaturą kontrolno-pomiarową, pozwalają firmie na wytyczanie nowych standardów w zakresie produkcji zaawansowanych obwodów do najbardziej wymagających aplikacji.
