Flexibele printplaten (FPC's) maken gebruik van flexibele substraten zoals polyimide om buigen, vouwen of draaien mogelijk te maken, waardoor ze breed toepasbaar zijn voor integratie met hoge dichtheid en dynamische buigscenario's. Belangrijkste kenmerken zijn:
- Lichtgewicht en dun: 60% minder gewicht en ruimte in vergelijking met stijve printplaten.
- Dynamisch buigvermogen: Bestand tegen maximaal 500 miljoen herhaalde buigingen (360° volledige hoek).
- Aanpassingsvermogen aan de omgeving: Bestand tegen hoge temperaturen (tot 400 °C), trillingen en chemische corrosie.
Vergelijking van flexibele PCB-types
Belangrijkste technische parameters
1. Berekening van de buigradius
Formule: Minimale buigradius = (plaatdikte × flexibiliteitscoëfficiënt) / 2
- Typische waarde: Een plaat met een dikte van 0,4 mm kan een buiging van 90° bereiken.
- Veiligheidsrichtlijn: Aanbevolen buigradius ≤1 mm; voor bochten van 180° is een speciaal ontwerp vereist.
2. Materiaalsamenstelling
- Substraat: Voornamelijk polyimide (PI), uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen.
- Geleider: Gewalst gegloeid koper (dynamisch buigen) versus elektrolytisch afgezet koper (statische toepassingen).
- Kleefstoffen: Laminaten van acryl/epoxyharssysteem.
Richtlijnen voor het ontwerp van verstijvers
Functional Positioning:
┌──────────────────────────────┐
│ Mechanical Support │ Prevents connector area deformation │
├──────────────────────────────┤
│ Stress Dispersion │ Reduces mechanical stress on solder joints │
├──────────────────────────────┤
│ Mounting Positioning │ Provides rigid mounting interface │
└──────────────────────────────┘
Common Materials: FR4 (0.2-0.5mm), stainless steel (high-frequency applications).
Ontwerprichtlijnen (gestructureerde checklist)
Trace-indeling
- Vermijd haakse lijnen (gebruik gebogen overgangen).
- Verspring de traceerposities op de bovenste en onderste lagen voor dubbelzijdige printplaten.
- Voeg druppelvormige kussentjes toe aan kritieke gebieden ter versteviging.
Afhandeling in de bocht
- Gebruik gearceerde vullingen in plaats van effen koperen vullingen.
- Verbied via's/pads in gebogen gebieden.
- De overlayopening moet 10% groter zijn dan de geleiderlaag.
Overwegingen met betrekking tot de productie
- Bij de montage van de panelen moet een ruimte van 5 mm worden vrijgelaten voor de rand.
- Geef de diktetolerantie van ±0,1 mm op voor ZIF-connectoren.
- Voeg optische uitlijningsmarkeringen toe.
Analyse van voordelen en beperkingen
Voordelen:
- ✅ Driedimensionale routeringsmogelijkheid (bespaart 40% ruimte).
- ✅ Weerstand tegen mechanische vermoeidheid (3x langere levensduur in trillingsscenario's).
- ✅ Hoge temperatuurstabiliteit (Tg-waarde >200 °C).
Beperkingen van de toepassing:
- ⚠️ De kosten zijn 30-50% hoger dan bij stijve printplaten.
- ⚠️ Moeilijk te repareren (vereist gespecialiseerde apparatuur).
- ⚠️ Gevoelig voor krassen (vereist zwavelvrije verpakking).
Industriële toepassing Distributie
Typische scenario's:
- Smartwatches: 360° buigbare displayverbindingen.
- ADAS-systemen: Trillingsbestendige sensorschakelingen.
- Endoscopen: Biologische signaaloverdracht met hoge dichtheid.
Speciale opmerkingen over het productieproces
- Dynamische toepassingen: Gewalst gegloeid (RA) koper voor betere ductiliteit.
- Statische toepassingen: Elektrolytisch afgezet (ED) koper voor lagere kosten.
- ENIG: Beste betrouwbaarheid van soldeerverbindingen.
- OSP: Geschikt voor korte opslagcycli.
- Hard vergulden: Speciaal voor ZIF-connectoren.
- Buigtest: Gecontroleerd volgens de IPC-6013-norm.
- Thermische stresstest: soldeerweerstand bij 288 °C.
- Impedantiecontrole: tolerantievereiste van ±10%.
Waarom zijn ze niet geschikt voor alle scenario's?
Ondanks aanzienlijke voordelen worden rigide oplossingen aanbevolen voor:
Professioneel advies: Door tijdens de conceptuele ontwerpfase met fabrikanten te overleggen over DFM (Design for Manufacturability) kunnen ontwikkelingsrisico's met meer dan 30% worden verminderd en kunnen de productiekosten worden geoptimaliseerd. Het succesvol toepassen van flexibele printplaten hangt af van een nauwkeurige afstemming tussen materiaalkeuze, mechanisch ontwerp en productieprocessen.