Opzioni di espansione per rigidi

Ken Ghadia | 10 marzo 2023

Costruire componenti elettronici in fattori di forma non convenzionali con elevata densità di imballaggio è possibile grazie alla progettazione di circuiti tridimensionali che utilizzano circuiti stampati (PCB) flessibili e rigido-flessibili. Le applicazioni avanzate nei dispositivi medici, nelle automobili e nei sistemi aerospaziali dipendono in gran parte dalla flessibilità e dalla stabilità offerte dai circuiti stampati flessibili (FPC). Questi vantaggi li hanno resi popolari anche nel settore dei dispositivi indossabili e nell’elettronica miniaturizzata. Il rapido progresso nei materiali delle schede e nelle tecnologie di produzione ha consentito una miriade di configurazioni nei progetti PCB flessibili e rigido-flessibili.

In base alla piegabilità richiesta del tuo prodotto, puoi scegliere PCB flessibili o rigido-flessibili per il tuo progetto. La complessità implicata nell'accogliere più funzionalità richiederà livelli di segnale più elevati nello stack-up del PCB. Un nastro flessibile trasferisce il segnale tra le schede e presenta uno stack simile a quello della sezione rigida. Utilizzando gli strumenti di progettazione e layout più recenti, puoi facilmente creare l'impilamento necessario per il tuo prodotto. Si parte da una struttura simmetrica a strati uniformi fino a una costruzione avanzata di strati flessibili con intercapedine d'aria. Discuteremo alcune delle configurazioni utilizzate negli attuali progetti elettronici.

Un semplice PCB rigido-flessibile inizia con due strati rigidi e uno flessibile. Questa configurazione può fornire solo funzionalità limitate ed è difficilmente utilizzata nei gadget odierni. Una struttura più tipica comprende quattro strati rigidi con due strati flessibili. La tabella 1 rappresenta uno stack simmetrico e a strati uniformi in grado di supportare tracce controllate dall'impedenza.

FR4 è il materiale isolante rigido comunemente utilizzato per i PCB. IPC 2221 fornisce un elenco di materiali suggeriti in base alle classificazioni dei prodotti. I nastri sono realizzati in poliimmide flessibile. Sono più sottili rispetto alle schede che collegano. Ma il loro accumulo sarà simile agli strati interni del PCB rigido. Il coverlay nell'area flessibile ha la stessa funzionalità della maschera di saldatura della sezione rigida. Una maschera di saldatura liquida fotoimaging (LPI) è ampiamente utilizzata nella fabbricazione di PCB rigido-flessibili.

Quattro strati rigidi con due strati flessibili

RIGIDO

FLETTERE

RIGIDO

Maschera di saldatura

Maschera di saldatura

STRATO di rame 1

STRATO di rame 1

Substrato FR4

Substrato FR4

Prepreg

Copertura

Prepreg

Adesivo per copertura

STRATO di rame 2

STRATO di rame 1

STRATO di rame 2

Nucleo in poliimmide - Senza adesivo

Nucleo in poliimmide - Senza adesivo

Nucleo in poliimmide - Senza adesivo

STRATO di rame 3

STRATO di rame 2

STRATO di rame 3

Prepreg

Adesivo per copertura

Prepreg

Copertura

Substrato FR4

Substrato FR4

STRATO di rame 4

STRATO di rame 4

Maschera di saldatura

Maschera di saldatura

Tabella 1

Nella Tabella 1 sopra, sono presenti quattro strati di segnale nella sezione rigida e due strati di segnale nella sezione flessibile. Possono essere presenti fino a 20 strati rigidi e circa sei strati flessibili in qualsiasi progetto PCB rigido-flessibile generalmente utilizzato.

Si può notare che gli strati flessibili sono posizionati esattamente al centro dello stack-up per creare un design simmetrico. Ciò è preferibile per ottenere la stabilità meccanica del PCB. Sebbene alcune applicazioni richiedano strutture asimmetriche, un impilamento bilanciato può ridurre al minimo possibili torsioni o problemi di deformazione della scheda.

I connettori ZIF (Zero Insertion Force) vengono spesso utilizzati per fissare cavi a nastro delicati come i cavi FPC. Per evitare un circuito flessibile separato per i connettori ZIF, puoi estendere direttamente il tuo progetto con una costruzione della coda ZIF. Ciò consente di risparmiare una buona quantità di spazio nelle aree rigide del PCB e migliora la connettività del segnale.

Considerando lo stesso esempio di un impilamento simmetrico a strati uniformi con quattro strati rigidi con due strati flessibili, è possibile modificare la sezione destra dell'impilamento per integrare una costruzione della coda ZIF come mostrato nella Tabella 2 di seguito.