Styva flex kretskortanvänds ofta inom konsumentelektronik, bilelektronik, flyg och andra områden på grund av deras förmåga att tillhandahålla stabilt mekaniskt stöd i stela områden och flexibla böjningsanslutningar i flexibla områden. Från den vikbara skärmanslutningen av smartphones till den komplexa kabeldragningen inuti bilmotorutrymmen spelar styva flex-kretskort en avgörande roll. I dess design- och tillverkningsprocess är kontroll av böjningsradie ett centralt element för att säkerställa produktens prestanda och tillförlitlighet. Felaktig böjningsradie kan orsaka en rad allvarliga problem, såsom sprickbildning i kopparfolie, avskalning av dielektriska skikt, kretsbrott, etc., vilket kan leda till att hela den elektroniska produktens funktion misslyckas.
1, styv flex kretskortstruktur och böjningsprincip
1. Strukturell sammansättning
Ett styvt flexibelt tryckt kretskort består av ett styvt område, ett flexibelt område och ett övergångsområde mellan de två. Styva basmaterial som FR-4 används vanligtvis i styva områden, och fler-kopparfolier och dielektriska lager är överlagrade, precis som det traditionella flerlagers tryckta kretskortet, för att ge en solid grund för installation av komponenter. Det flexibla området är tillverkat av polyimid som underlag, kombinerat med kopparfolie och täckfilm, vilket ger brädans böjningsförmåga. Övergångszonen är en nyckeldel för att uppnå en smidig koppling mellan styvhet och flexibilitet. Genom specifika lamineringsprocesser säkerställs kontinuiteten i elektriska anslutningar och mekaniska egenskaper mellan olika zoner.
2. Böjningsprincip
När det flexibla området på det styva flex-kretskortet böjs, utsätts det inre materialet för tryckspänning och det yttre materialet utsätts för dragpåkänning. När graden av böjning ökar, ackumuleras spänningen kontinuerligt. Det finns en gräns för den påfrestning som material tål, och när denna gräns överskrids kan det orsaka materiella skador. Ju mindre böjradie, desto större spänningsskillnad mellan materialets inre och yttre sida, och desto högre är risken för skador. Till exempel, i bärbara enheter, måste styva flex-kretskort ofta böjas. Om böjningsradien inte är korrekt utformad kan kopparfolien gå sönder på kort tid, vilket gör att enheten inte fungerar.
2, Nyckelfaktorer som påverkar böjradien
1. Materialegenskaper
kopparfolie
Kopparfolie, som det huvudsakliga ledande skiktet, har en betydande inverkan på dess böjningsprestanda på grund av dess tjocklek. Tjock kopparfolie (35 μm eller tjockare) genererar större dragspänning och är benägen att spricka när den böjs på grund av dess höga styvhet. Fler-kopparfoliestrukturen kommer att öka den totala tjockleken på det flexibla området, vilket ökar den erforderliga böjradien. Till exempel kräver tjocka kopparfolie styv flex tryckta kretskort som används i vissa kraftkretsar en större böjradie för att säkerställa tillförlitlighet jämfört med kort med vanlig kopparfolietjocklek.
substrat
Tjockleken på PI-filmsubstrat som vanligtvis används i flexibla områden är nyckelfaktorn som bestämmer dess böjningsprestanda. Tunna substrat (25 μm eller mindre) är lämpliga för konstruktioner med liten böjradie, men deras mekaniska hållfasthet är dålig och långvarig-böjning är benägen till utmattningsbrott. Tjocka underlag (50 μm eller högre) har hög mekanisk hållfasthet, men dålig böjningsprestanda och kräver en större böjradie. I den mycket utrymmeskrävande interna kabeldragningen av smartphones används ofta tunna PI-substrat för att uppnå böjning med liten böjningsradie och uppfylla kraven på kompakt utrymmeslayout.
täckfilm
Täckfilmens tjocklek och materialegenskaper påverkar spänningsfördelningen vid böjning. Tunn täckfilm kan förbättra böjningsprestandan för flexibla områden, men slitstyrkan och isoleringsprestandan kan minska. Tjock täckfilm ökar böjstyvheten, vilket kräver en större böjradie. I det styva flexibla kretskortet som används för att ansluta fordonssensorer, för att säkerställa långsiktig tillförlitlighet i komplexa miljöer, väljs en något tjockare och-högpresterande täckfilm, och följaktligen måste designen av böjradien ökas.
2. Styrelsens struktur
antal lager
Ju fler lager det finns i den flexibla delen, desto större blir den totala tjockleken och desto sämre blir böjningsprestandan. Överdriven stapling kan öka den inre stressen, vilket gör den mer benägen för problem under böjning. Därför bör antalet flexibla skikt vid design minimeras så mycket som möjligt för att förbättra böjningsprestandan.
Symmetrisk stapling
Symmetrin hos laminerade strukturer i flexibla områden är avgörande. Asymmetriska strukturer, såsom kopparfolietjocklek eller substrattjockleksasymmetri, kan generera spänningskoncentration under böjning, vilket kraftigt ökar risken för sprickbildning eller delaminering. Endast genom att säkerställa symmetrisk stapling kan spänningen fördelas jämnt och god böjningsprestanda garanteras.
3, Böjradiekontrollstandarder och beräkningsmetoder
1. Branschstandarder
Branschstandarder som IPC-2223 ger vägledning om böjningsradien för styva flex-kretskort. Generellt sett är den rekommenderade böjradien 10 till 15 gånger tjockleken på den flexibla skivan för att undvika sprickor och mekaniska fel. Men olika tillämpningsscenarier har olika krav på tillförlitlighet och standarder kan också variera. Inom områden med höga krav på tillförlitlighet, såsom flyg- och rymdfart, är normerna för böjradie ofta strängare.
2. Empirisk formelberäkning
Enkel böjning
Baserat på omfattande praktisk erfarenhet är formeln för att beräkna den minsta böjningsradien under en enstaka bockning: Rmin1=k1 × T, där Rmin1 är den minsta böjningsradien under en enstaka bockning, T är den flexibla delens totala tjocklek, och k1 är den enkla böjningskoefficienten, vanligtvis från 6 till 10. Till exempel, om den totala delens tjocklek är 8,2 mm är 0 mm. Rmin1=8 × 0.2=1.6mm.
upprepad böjning
För applikationsscenarier som kräver frekvent böjning är formeln för att beräkna den minsta böjningsradien för upprepad böjning: Rmin2=k2 × T. Rmin2 är den minsta böjningsradien för upprepad bockning, och k2 är koefficienten för upprepad bockning, vanligtvis mellan 12 och 20. Om den flexibla delens totala tjocklek fortfarande är inställd på 1 k2} och Rmin 0,2 mm och Rmin 0,2 mm 0.2=3mm.
4, Optimeringsåtgärder för böjradie
1. Ledningsoptimering
Undvik rätvinkliga svängar
I krökta områden bör signalledningar undvika rätvinkliga svängar och använda en böjd övergångsledningsmetod. I räta vinklar uppstår spänningskoncentration medan cirkulära övergångar effektivt kan sprida spänningar och minska risken för sprickbildning av kopparfolie.
Distribuerad ledning
Undvik att koncentrera flera signallinjer i krökta områden för att minska lokal stress. Rimlig planering av ledningar för att jämnt fördela signaler kan bidra till att förbättra böjningssäkerheten.
Justera linjebredd och avstånd
Linjebredden i det krökta området bör breddas på lämpligt sätt (vanligtvis 1,5 gånger den konventionella linjebredden), och linjeavståndet bör ökas för att förhindra kortslutning eller sprickbildning under böjning och säkerställa stabil elektrisk prestanda.
2. Layered design optimering
Minska antalet lager
Förenkla antalet flexibla lager, minska den totala tjockleken, förbättra böjningsprestanda och minska inre spänningsgenerering.
Säkerställ symmetrisk stapling
Se strikt till den symmetriska staplingen av kopparfolie och täckfilm för att jämnt fördela spänningen under böjning och undvika olika problem orsakade av spänningskoncentration.
3. Optimering av täckfilm
Välj material med hög duktilitet
Användning av polyimid med hög duktilitet och andra täckfilmsmaterial för att förbättra böjningsprestandan hos flexibla områden och förbättra brädans hållbarhet.
Rimlig fönsterdesign
Fönsterdesign bör appliceras på täckfilmen i det krökta området för att minska spänningskoncentrationen, men det bör säkerställas att fönstret inte påverkar den elektriska isoleringsprestandan.
4. Optimering av design av bockningsyta
Sätt upp en böjd buffertzon
Designa buffertzoner runt det krökta området för att undvika överdriven signalledningar och vias i detta område och minska stressinterferens.
Definiera tydligt böjningsriktningen
Definiera tydligt böjriktningen för den flexibla delen, undvik komplex spänningsfördelning och säkerställ en stabil och pålitlig böjningsprocess.
5. Stresshantering genom hål
Minska antalet genomgående hål
Genomgående hål i krökta områden kommer att öka lokal spänning, och inställningen av genomgående hål bör minimeras så mycket som möjligt för att minska spänningskoncentrationspunkter.
Använder förbättrad genom-hålteknik
Genom att använda processen att fylla genom hål eller blinda nedgrävda genom hål, kan stabiliteten hos de genomgående hålen under böjning förbättras för att förhindra sprickbildning.
Standarden för styrning av böjningsradien för styva flex-kretskort är avgörande för att säkerställa deras prestanda och tillförlitlighet. Genom att på djupet förstå materialegenskaperna och skiktstrukturfaktorerna som påverkar böjningsradien, noggrant beräkna böjningsradien med hjälp av industristandarder och empiriska formler, och vidta en rad effektiva åtgärder såsom ledningsoptimering och staplingsoptimering, kan böjningsprestandan hos styva flextryckta kretskort förbättras avsevärt.