Come progettare un PCB rigido e flessibile?
Postato il 09/07/2020Progettare un robot con una scheda PCB rigida senza considerare di proteggere la PCB da guasti dovuti alle vibrazioni causati dalla risonanza meccanica. Questi guasti possono causare seri problemi, come isolanti e condensatori rotti, fili rotti, discontinuità nelle PCB , crepe nei giunti di saldatura, delaminazione di PCB, cortocircuiti elettrici e disconnessione dei cilindri di placcatura ai pad. Per eliminare questi guasti, è necessario utilizzare PCB rigido e flessibile.
Cos'è un PCB rigido e flessibile?
A printed circuit board in which a rigid circuit substrate and a flexible circuit substrate are laminated together to solder the components on the rigid component and replace the wired connection with a bent portion. The rigid part can be like a traditional rigid PCB. The components can be soldered on both sides of the circuit board, and multilayer connections can be made. The flexible part can be connected in multiple layers, but the components can be soldered on it, because the flexible part is used to connect only between the rigid circuit parts.
Eliminating connectors from the design introduces the following attributes in the circuit:
- Signal transmission from one part to another without loss and jitter (noise);
- Eliminate connection problems such as cold junctions;
- Free up space and reduce weight;
- Vibration-proof circuit and can be installed in applications with moving parts;
Design rigid flexible PCB:
A variety of software can be used to design rigid flexible PCB. But it provides the best 3D visualization of rigid flexible PCBs and is strongly recommended. When designing rigid and flexible parts, the most important thing is to choose the copper trace width according to the application. The formula for calculating the trace width of the rigid part is:
However, “I” is the current, “ΔT” is the temperature rise, and “A” is the area of the trace. To calculate the width from the area obtained from the above equation.
Width = area / (thickness * 1.378).
For the inner layer of the PCB, use k = 0.024, for the outer layer use k = 0.048.
Refer to the table below for the copper trace width of the bent part.
Limits in mm for nominal sizes in mmLimits in mm for nominal sizes in mm
| Trace width (inches) | The maximum value. 1 ounce of copper (A) rises by 10ᵒC current | The maximum value. 2oz copper (A) rises 10ᵒC current |
| 0.005 | 0.25 | NA |
| 0.010 | 0.6 | 1.0 |
| 0.015 | 1.1 | 1.8 |
| 0.020 | 1.3 | 2.0 |
| 0.025 | 1.5 | 2.5 |
| 0.030 | 1.8 | 2.9 |
| 0.050 | 2.5 | 4.0 |
| 0.070 | 3.2 | 5.0 |
| 0.100 | 4.0 | 6.9 |
| 0.150 | 9.8 | |
| 0.200 | 6.9 | 12.0 |
| 0.250 | 8.6 | 13.5 |
This indicates that due to the different thickness, area and dielectric constant of the material, different trace widths of the same amount of current must be used in the rigid and curved sections.
Simulation of flexible PCB:
The paper doll prototype is very important when designing flexible circuits. This simple practice can help designers prevent many errors by displaying problems related to bending as early as possible, and can save time and money. This can help designers predict the bending radius and choose the correct direction for the copper traces to prevent tearing or discontinuities.
Design copper traces with offset:
Mantenere rame extra nel design può aumentare la stabilità dimensionale del circuito flessibile. Per i progetti flessibili monostrato e bifacciale, è buona norma compensare il disegno attorno alle tracce di rame. L'aggiunta o la rimozione di rame aggiuntivo dipende solo dall'applicazione. Ma se il progettista ha rame aggiuntivo con offset, la traccia con offset dovrebbe essere preferita per la stabilità meccanica. Inoltre, questo può ridurre la quantità di rame inciso, che è ecologico in termini di utilizzo chimico.
Struttura della cucitrice in flessibilità multistrato:
Il design della lunghezza sfalsata viene solitamente adottato per facilitare la progettazione di circuiti flessibili multistrato. In questa tecnica, il progettista aumenta leggermente la lunghezza di ogni successivo strato flessibile, che di solito è 1,5 volte lo spessore di un singolo strato. Ciò può impedire che il centro dello strato di piegatura in un circuito flessibile multistrato avente strati separati si pieghi. Attraverso questo semplice metodo, è possibile eliminare la deformazione tensoriale e l'effetto I-beam stabilito sullo strato metallico esterno, il che può essere un problema chiave nelle applicazioni dinamiche.
Cablaggio angolo binario:
Alcuni dei problemi associati all'instradamento dei cavi nei circuiti flessibili includono il mantenimento del numero di incroci al minimo in modo che il numero di strati possa essere ridotto per risparmiare sui costi. E il secondo è l'angolo di curvatura della traccia nel progetto del circuito flessibile. La traccia deve essere piegata e piegata agli angoli, perché gli angoli acuti possono catturare la soluzione durante l'attacco e possono essere sovraincisi e sarà difficile da pulire dopo l'elaborazione. Quando sono presenti tracce di rame su entrambi i lati del circuito flessibile, il progettista dovrebbe progettare uno spazio di 2-2,5 volte la larghezza della traccia per evitare qualsiasi cortocircuito elettrico e un'incisione adeguata. La considerazione di queste istruzioni può migliorare la propagazione del segnale e ridurre i riflessi durante la svolta.
Transizione di flessione rigida:
The minimum distance from the rigid to flexible transition area to the edge of the clearance hole and plated through hole should not be less than 0.0748 inches. When designing the distance between the inner and outer edges of non-plated through holes and cuts, the final residual material should not be less than 0.0197 inches.
Rigid-flexible interface plated through holes:
The recommended minimum distance between the rigid section and the plated through hole of the rigid flexible interface is greater than 0.125 inches. Violation of this regulation may affect the reliability of plated through holes.
The engineers of Kingford have high quality and sufficient ability to seek guidance on the design standards of rigid flexible circuits and the effectiveness of the designed circuits. If you need to design rigid flexible PCB, you can contact us directly!