Flexibla kretskort (FPC) använder flexibla substrat som polyimid för att klara böjning, vikning eller vridning, vilket gör dem mycket användbara för högdensitetsintegration och dynamiska böjningsscenarier. Viktiga egenskaper är:
- Lätt och tunn: 60 % minskning av vikt och utrymme jämfört med styva kretskort.
- Dynamisk böjningsförmåga: Tål upp till 500 miljoner upprepade böjningar (360° full vinkel).
- Anpassningsförmåga till miljön: Tål höga temperaturer (upp till 400 °C), vibrationer och kemisk korrosion.
Jämförelse av flexibla PCB-typer
Viktiga tekniska parametrar
1. Beräkning av böjningsradie
Formel: Minsta böjradie = (brädans tjocklek × flexibilitetskoefficient) / 2
- Typisk värde: En 0,4 mm tjock skiva kan böjas 90°.
- Säkerhetsriktlinjer: Rekommenderad böjradie ≤1 mm; 180° böjar kräver specialkonstruktion.
2. Materialets sammansättning
- Substrat: Främst polyimid (PI), utmärkt högtemperaturbeständighet.
- Ledare: Valsad glödgad koppar (dynamisk böjning) jämfört med elektropläterad koppar (statiska tillämpningar).
- Lim: Laminat av akryl-/epoxiharts.
Riktlinjer för utformning av förstyvningar
Funktionell positionering:
┌──────────────────────────────┐
│ Mekaniskt stöd │ Förhindrar deformation av anslutningsområdet │
├──────────────────────────────┤
│ Stressfördelning │ Minskar mekanisk belastning på lödpunkter │
├──────────────────────────────┤
│ Monteringspositionering │ Ger ett stabilt monteringsgränssnitt │
└──────────────────────────────┘
Vanliga material: FR4 (0,2–0,5 mm), rostfritt stål (högfrekventa tillämpningar).
Designriktlinjer (strukturerad checklista)
Spårlayout
- Undvik rätvinkliga spår (använd böjda övergångar).
- Förskjut spårpositionerna på de övre och undre skikten för dubbelsidiga kort.
- Lägg till droppformade kuddar på kritiska områden för förstärkning.
Böjningsområde Hantering
- Använd streckade fyllningar istället för solida kopparfyllningar.
- Förbjud via/pads i böjda områden.
- överläggets öppning bör vara 10 % större än ledarskiktet.
Tillverkningsaspekter
- En marginal på 5 mm måste reserveras för kanten vid montering av panelen.
- Ange tjocklekstoleransen ±0,1 mm för ZIF-kontakter.
- Lägg till optiska justeringsmärken.
Analys av fördelar och begränsningar
Fördelar:
- ✅ Tredimensionell routningsfunktion (sparar 40 % utrymme).
- ✅ Motståndskraft mot mekanisk utmattning (3 gånger längre livslängd i vibrationsscenarier).
- ✅ Hög temperaturstabilitet (Tg-värde >200 °C).
Begränsningar för användningen:
- ⚠️ Kostnaden är 30–50 % högre än för styva kretskort.
- ⚠️ Svårt att reparera (kräver specialutrustning).
- ⚠️ Känslig för repor (kräver svavelfri förpackning).
Branschapplikationsdistribution
Typiska scenarier:
- Smartklockor: 360° böjbara skärmanslutningar.
- ADAS-system: Vibrationsbeständiga sensorkretsar.
- Endoskop: Högdensitetsöverföring av biologiska signaler.
Särskilda anmärkningar om tillverkningsprocessen
- Dynamiska tillämpningar: Valsad glödgad (RA) koppar för bättre duktilitet.
- Statiska tillämpningar: Elektropläterad (ED) koppar för lägre kostnad.
- ENIG: Bästa tillförlitlighet för lödförband.
- OSP: Lämplig för korta lagringscykler.
- Hård guldplätering: Avsedd för ZIF-kontakter.
- Böjprovning: Verifierad enligt standarden IPC-6013.
- Termisk stresstestning: Lödmotstånd vid 288 °C.
- Impedanskontroll: ±10 % toleranskrav.
Varför passar de inte för alla scenarier?
Trots betydande fördelar rekommenderas fasta lösningar för:
Professionell rådgivning: Att diskutera DFM (Design for Manufacturability) med tillverkare under konceptdesignfasen kan minska utvecklingsriskerna med över 30 % och optimera tillverkningskostnaderna. En framgångsrik tillämpning av flexibla kretskort kräver en noggrann samordning av materialval, mekanisk design och tillverkningsprocesser.