یک مدار چاپی انعطاف پذیر دو طرفه (FPC) نوعی برد مدار است که از یک بستر انعطاف پذیر استفاده می کند ، که معمولاً از فیلم پلی آمید یا پلی استر ساخته شده است ، با آثار مس رسانا از هر دو طرف. بر خلاف FPC های یک طرفه ، که دارای مسیرهای رسانا تنها در یک سطح هستند ، طرح های دو طرفه باعث چگالی مدار بیشتر و اتصال پیچیده تر می شوند. این دو لایه رسانا از طریق سوراخ شده از طریق سوراخ یا VIA به هم متصل می شوند و مسیریابی چند لایه را بدون نیاز به ساختارهای تخته سفت و سخت امکان پذیر می کنند. این ترکیب انعطاف پذیری و پیچیدگی باعث می شود FPC های دو طرفه که به طور گسترده در صنایعی مانند خودرو ، هوافضا ، وسایل پزشکی و الکترونیک مصرفی مورد استفاده قرار می گیرند.
یکی از ویژگی های اصلی FPC های دو طرفه ، توانایی آنها در خم شدن ، تاشو یا پیچش بدون شکستن آثار مس است و آنها را برای برنامه های کاربردی با فضای محدود یا اشکال غیر متعارف ایده آل می کند. با این حال ، در برخی از صنایع - به ویژه ماشین آلات خودرو و صنعتی - در معرض لرزش مداوم و استرس مکانیکی قرار می گیرند. سپس این سؤال مطرح می شود: آیا می توان FPC های دو طرفه را با اطمینان در محیط های پرشور بالا و بدون به خطر انداختن عملکرد یا ماندگاری ، به طور قابل توجهی در محیط های پرشور انجام داد؟ برای پاسخ به این موضوع ، ما باید خصوصیات ساختاری ، مواد و ملاحظات طراحی آنها را با جزئیات بررسی کنیم.
استحکام ساختاری FPC های دو طرفه در برنامه های مستعد ارتعاش
توانایی یک FPC دو طرفه برای مقاومت در برابر شرایط پرشور بالا تا حد زیادی به انتخاب مواد و کیفیت تولید آن بستگی دارد. بستر انعطاف پذیر - از نظر پلی آمید - دارای خواص مکانیکی عالی ، از جمله مقاومت کششی ، مقاومت در برابر اشک و پایداری حرارتی است. چسبندگی فویل مس یک عامل مهم است. اگر لایه مس به طور ایمن به بستر وصل نشود ، لرزش می تواند با گذشت زمان باعث ایجاد میکرو خرد یا لایه لایه شود.
در محیط های پرخطر مانند داشبورد وسیله نقلیه ، ماژول های کنترل فرمان یا پانل های ابزار هواپیما ، FPC های دو طرفه اغلب در معرض حرکت تکراری قرار می گیرند. برای مقابله با این امر ، طراحان از ویژگی هایی مانند سفت کننده , مناطق تسکین دهنده کرنش و شعاع خم کنترل شده برای کاهش استرس موضعی استفاده می کنند. علاوه بر این ، استفاده از Vias از طریق سوراخ به دقت مهندسی می شود تا اطمینان حاصل شود که اتصالات الکتریکی بین دو طرف در زیر لرزش شل و شکستگی نمی شود.
بسیاری از تست های لرزش آزمایشگاهی با قرار دادن نمونه های FPC در پروفایل لرزش سینوسی و تصادفی در فرکانس های مختلف ، شرایط دنیای واقعی را شبیه سازی می کنند. FPC های دو طرفه به خوبی تولید شده با ساختارهای تقویت شده مقاومت بسیار خوبی در برابر این فشارها نشان داده اند ، و حتی پس از چرخه آزمایش طولانی مدت ، تداوم الکتریکی و یکپارچگی سیگنال را حفظ می کنند.
مزایای FPC های دو طرفه در تنظیمات پرشور بالا
هنگام مقایسه FPC های دو طرفه با PCB های سفت و سخت در سناریوهای پرشور بالا ، چندین مزیت آشکار می شود:
انعطاف پذیری غلظت استرس را کاهش می دهد - بر خلاف تخته های سفت و سخت که شکستگی استرس را در نقاط ثابت تجربه می کنند ، مدارهای انعطاف پذیر نیروهای مکانیکی را در کل سطح خود توزیع می کنند و احتمال عدم موفقیت را کاهش می دهند.
طراحی سبک وزن - وزن سبک تر مجامع FPC به معنای نیروی کمتری در هنگام لرزش است که باعث خستگی مؤلفه می شود.
بهره وری فضا بهبود یافته -در برنامه های ارتعاش سنگین مانند تابلوهای کنترل فرمان یا روباتیک صنعتی ، فضا اغلب محدود است. FPC های دو طرفه می توانند بدون عملکرد به خطر بیفتند ، در فضاهای تنگ قرار می گیرند.
عملکرد حرارتی پیشرفته -بسیاری از محیط های پر لرزه ای نیز تغییرات دما را تجربه می کنند. FPC های دو طرفه مبتنی بر پلی آمید ، انبساط حرارتی را بهتر از تخته های سفت و سخت انجام می دهند و از آسیب مفاصل لحیم کاری جلوگیری می کنند.
این عوامل FPC های دو طرفه را نه تنها قابل دوام بلکه در بسیاری از موارد برتر برای برنامه های پرشور بالا می دانند-پیش بینی می شود که دستورالعمل های طراحی مناسب رعایت شود.
طراحی و ملاحظات برای مقاومت در برابر لرزش
عملکرد یک FPC دو طرفه در یک تنظیم پرش بالا صرفاً با انعطاف پذیری ذاتی آن تعیین نمی شود. مهندسی دقیق ضروری است. برخی از مهمترین ملاحظات عبارتند از:
کنترل شعاع خم : خم های بیش از حد محکم می توانند با گذشت زمان ، آثار مس را تضعیف کنند. بهترین روش صنعت توصیه می کند شعاع خم را حداقل ده برابر ضخامت مواد نگه دارید.
قرار دادن سفت کننده : اضافه کردن بخش های سفت و سخت موضعی (سفت کننده ها) در مناطق کانکتور ، فشار مکانیکی را در حین لرزش کاهش می دهد.
از طریق تقویت : از آنجا که VIA ها دو لایه رسانا را به هم وصل می کنند ، باید با مس با کیفیت بالا آبکاری شوند تا در برابر خستگی از حرکت مکرر مقاومت کنند.
پایان سطح : انتخاب یک سطح مناسب مانند Enig (الکترولیک نیکل غوطه وری طلا) مقاومت در برابر خوردگی در محیط های سخت را بهبود می بخشد.
انتخاب چسب : شرایط پرشور بالا می تواند باعث خستگی چسب شود. با استفاده از چسب های درجه حرارت بالا ، مقاوم در برابر لرزش از لایه لایه جلوگیری می کند.
با ترکیب این شیوه های تولیدی با مواد درجه بالا ، FPC های دو طرفه می توانند در شرایط مکانیکی چالش برانگیز به قابلیت اطمینان طولانی مدت دست یابند.
جدول مقایسه عملکرد: FPC های دو طرفه در محیط های مختلف
برنامه کاربردی
سطح ارتعاش سطح
عملکرد دمای
FPC ویژگی های طراحی FPC
عملکرد
فرمان فرمان
عالی
-40 درجه سانتیگراد تا +85 درجه سانتیگراد
سفت کننده ها ، Vias تقویت شده ، پایه پلی آمید
8-10 سال
روباتیک صنعتی
عالی
-20 درجه سانتیگراد تا +90 درجه سانتیگراد
شعاع خم کنترل شده ، پایان enig
7-9 سال
ابزار دقیق
خیلی بلند
-55 درجه سانتیگراد تا +125 درجه سانتیگراد
مسیرهای مسیریابی چند لایه ، کاربری زائد
10+ سال
لوازم الکترونیکی مصرف کننده
معتاد
0 درجه سانتیگراد تا +60 درجه سانتیگراد
طراحی FPC دو طرفه استاندارد
5-7 سال
سؤالات متداول در مورد FPC های دو طرفه در برنامه های لرزش
Q1: آیا FPC های دو طرفه می توانند PCB های سفت و سخت را در تمام سناریوهای مستعد لرزش جایگزین کنند؟ نه همیشه در حالی که FPC های دو طرفه در انعطاف پذیری و مقاومت در برابر لرزش برتری دارند ، تخته های سفت و سخت هنوز ممکن است ترجیح داده شوند که استحکام مکانیکی و جابجایی جریان زیاد اولویت ها باشد.
Q2: FPC های دو طرفه برای مقاومت در برابر لرزش چگونه آزمایش می شوند؟ تولید کنندگان از تجهیزات تست ارتعاش استفاده می کنند که شرایط دنیای واقعی را شبیه سازی می کند و FPC را در پروفایل های ارتعاش خاص در دوره های طولانی قرار می دهد تا ثبات مکانیکی و الکتریکی را ارزیابی کند.
Q3: آیا FPC های دو طرفه برای محیط های پر لرزه به اتصالات ویژه نیاز دارند؟ بله اتصالات با مکانیسم های قفل یا خاتمه انعطاف پذیر اغلب برای حفظ اتصالات ایمن تحت حرکت ثابت استفاده می شوند.
Q4: چه مواد برای FPC های مقاوم در برابر ارتعاش بهترین است؟ پلی آمید متداول است که به دلیل استحکام کششی بالا ، پایداری حرارتی و مقاومت شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد.
Q5: آیا FPC های دو طرفه در صورت آسیب رساندن به لرزش قابل تعمیر هستند؟ خسارت جزئی مانند آثار ترک خورده گاهی اوقات با اپوکسی رسانا قابل ترمیم است ، اما در کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا ، تعویض معمولاً انتخاب ایمن تر است.
پایان
بر اساس خصوصیات مواد ، انعطاف پذیری مهندسی و نتایج آزمایش اثبات شده ، FPC های دو طرفه برای برنامه های پر (VIBRATION بالا مناسب هستند . هنگام طراحی و ساخت صحیح ساختار سبک وزن آنها ، توانایی جذب استرس مکانیکی و فاکتور شکل جمع و جور ، مزایای روشنی نسبت به تخته های سفت و سخت سنتی در سناریوهایی مانند ماژول های کنترل فرمان فرمان خودرو ، ابزار دقیق هوافضا و روباتیک های صنعتی به آنها می دهد.
با این حال ، موفقیت در این محیط ها بدون ملاحظات طراحی دقیق تضمین نمی شود-مانند شعاع خم مناسب ، VIA های تقویت شده ، چسب های با کیفیت بالا و اتصالات مقاوم در برابر لرزش. هنگامی که این عوامل در طراحی محصول ادغام می شوند ، FPC های دو طرفه می توانند سالها عملکرد قابل اعتماد و حتی در سخت ترین شرایط مستعد ارتعاش را ارائه دهند.
