Bevezetés
A kétoldalas, rugalmas nyomtatott áramkör (FPC) egy olyan típusú áramköri lap, amely rugalmas szubsztrátot használ, általában poliimid vagy poliészter filmből, mindkét oldalán vezető vezetőképes réznyomokkal. Az egyoldalas FPC-kkel ellentétben, amelyeknek csak egy felületén vezetőképes útvonalak vannak, a kétoldalas tervek lehetővé teszik a nagyobb áramköri sűrűség és a bonyolultabb összekapcsolódásokat. A két vezetőképes réteg bevont lyukakon vagy VIA-kon keresztül kapcsolódik, lehetővé téve a többrétegű útválasztást anélkül, hogy merev táblák szerkezete lenne. A rugalmasság és a bonyolultság e kombinációja miatt Kétoldalas FPC-k, amelyeket széles körben használnak olyan iparágakban, mint például az autóipar, a repülőgépipar, az orvostechnikai eszközök és a fogyasztói elektronika.
A kétoldalas FPC-k egyik legfontosabb tulajdonsága az, hogy képesek meghajolni, hajtogatni vagy csavarni anélkül, hogy megszakítanák a réznyomokat, és ideálissá teszik őket korlátozott hely vagy nem szokatlan formájú alkalmazásokhoz. Egyes iparágakban - különösen az autóipari és ipari gépek - azonban a munkatársak állandó rezgésnek és mechanikai stressznek vannak kitéve. Ezután felmerül a kérdés: A kétoldalas FPC-k megbízhatóan működhetnek-e nagy vibrációs környezetben anélkül, hogy veszélyeztetnék a teljesítményt vagy a hosszú élettartamot? Ennek megválaszolásához részletesen meg kell vizsgálnunk azok szerkezeti tulajdonságait, anyagait és tervezési megfontolásait.
A kétoldalas FPC-k szerkezeti szilárdsága rezgésre hajlamos alkalmazásokban
A azon képessége, kétoldalas FPC hogy ellenálljon a nagy vibrációs feltételeknek, nagymértékben függ annak anyagválasztásától és gyártási minőségétől. A rugalmas szubsztrát - gyakran poliimid - kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, beleértve a szakítószilárdságot, a könny -ellenállást és a termikus stabilitást. A rézfólia tapadása kritikus tényező; Ha a rézréteget nem rögzítik biztonságosan a szubsztráthoz, akkor a rezgés mikrokréseket vagy delaminációt okozhat az idő múlásával.
Nagy vibrációs környezetben, például a jármű műszerfalai, a kormánykerék-vezérlő modulok vagy a repülőgép műszerpanelei, a kétoldalas FPC-k gyakran ismétlődő mozgásnak vannak kitéve. Ennek ellensúlyozása érdekében a tervezők olyan funkciókat tartalmaznak, mint a merevítők , feszültségcsökkentési zónái és a szabályozott hajlítási sugarak a lokalizált stressz csökkentése érdekében. Ezenkívül az átmenő lyukú VIA-k használatát gondosan úgy fejlesztették ki, hogy biztosítsák, hogy a két oldal közötti elektromos csatlakozások ne lazuljanak meg, és ne törjenek rezgés alatt.
Számos laboratóriumi rezgésvizsgálat szimulálja a valós körülményeket azáltal, hogy az FPC mintákat szinuszos és véletlenszerű rezgésprofiloknak teszik ki különböző frekvenciákon. A jól gyártott, kétoldalas, megerősített szerkezetű FPC-k kiválóan ellenálltak ezeknek a feszültségeknek, megőrizve az elektromos folytonosságot és a jel integritását is hosszabb vizsgálati ciklusok után.
A kétoldalas FPC-k előnyei nagy vibrációs beállításokban
A kétoldalas FPC-k összehasonlításakor a nagy vibrációs forgatókönyvekben a merev PCB-kkel, számos előnye nyilvánvalóvá válik:
A rugalmasság csökkenti a feszültségkoncentrációt - ellentétben a merev táblákkal, amelyek rögzített pontokban tapasztalják a feszültségtöréseket, a rugalmas áramkörök elosztják a mechanikai erőket a teljes felületükön, csökkentve a meghibásodási valószínűségét.
Könnyű kialakítás - Az FPC szerelvények könnyebb súlya kevesebb inerciális erőt jelent a rezgés során, ami minimalizálja az alkatrészek fáradtságát.
Javított helyhatékonyság -A vibráció-nehéz alkalmazásokban, például a kormánykerék-vezérlő táblák vagy az ipari robotika esetén a hely gyakran korlátozott. A kétoldalas FPC-k szoros terekké alakulhatnak, anélkül, hogy kompromittálják a funkciót.
Fokozott hőteljesítmény -Számos nagy vibrációs környezetben szintén a hőmérséklet változásai vannak. A poliimid-alapú kétoldalas FPC-k jobban kezelik a hőtágulást, mint a merev táblák, megakadályozva a forrasztási ízületi károsodást.
Ezek a tényezők a kétoldalas FPC-ket nemcsak életképessé teszik, hanem sok esetben jobbra, mint a nagy tibrációjú alkalmazásokhoz-a megfelelő tervezési iránymutatások betartására.
Tervezési és gyártási szempontok a rezgésállóság szempontjából
A A kétoldalas FPC-t egy nagy vibrációs környezetben nem pusztán a rejlő rugalmasság határozza meg; A gondos tervezés elengedhetetlen. A legfontosabb szempontok közé tartozik:
Hajlási sugárszabályozás : A túl szoros kanyarok idővel gyengíthetik a réznyomokat. Az iparág legjobb gyakorlata azt javasolja, hogy a hajlítási sugarat az anyag vastagságának legalább tízszeresére tartsa.
Merevező elhelyezés : A lokalizált merev metszetek (merevítők) hozzáadása a csatlakozó területein csökkenti a mechanikai feszültséget a rezgés során.
Megerősítés révén : Mivel a VIAS összekapcsolja a két vezetőképes réteget, azokat kiváló minőségű rézzel kell bevonni, hogy ellenálljon az ismételt mozgásból származó fáradtságnak.
Felszíni kivitel : A megfelelő felszíni kivitel kiválasztása, például az ENIG (Electroless Nikkel -merítés arany) javítja a korrózióállóságot durva környezetben.
Ragasztó kiválasztás : A nagy vibrációs körülmények ragasztó fáradtságot okozhatnak; A magas hőmérsékletű rezgés-rezisztens ragasztók felhasználásával megakadályozzák a delaminációt.
Ha ezeket a gyártási gyakorlatokat és a magas fokú anyagokat kombinálja, a kétoldalas FPC-k hosszú távú megbízhatóságot érhetnek el a kihívásokkal teli mechanikai körülmények között.
Teljesítmény-összehasonlító táblázat: Kétoldalas FPC-k különböző környezetben
| alkalmazási környezet |
vibrációs szint |
üzemi hőmérsékleti tartományban |
ajánlott FPC tervezési jellemzők |
várható élettartam |
| Autóipari kormánykerék |
Magas |
-40 ° C - +85 ° C |
Merevítők, megerősített VIA -k, poliimid alap |
8–10 év |
| Ipari robotika |
Magas |
-20 ° C - +90 ° C |
Szabályozott hajlítási sugara, Enig kivitel |
7–9 év |
| Repülőgép -műszerezés |
Nagyon magas |
-55 ° C - +125 ° C |
Többrétegű árnyékolás, felesleges útválasztási útvonalak |
10+ év |
| Fogyasztói elektronika |
Mérsékelt |
0 ° C - +60 ° C |
Standard kétoldalas FPC kialakítás |
5–7 év |
GYIK a kétoldalas FPC-kről rezgési alkalmazásokban
1. kérdés: A kétoldalas FPC-k cserélhetik-e a merev PCB-ket minden rezgésre hajlamos forgatókönyvben?
Nem mindig. Míg A kétoldalas FPC-k kiemelkednek a rugalmasság és a rezgés ellenállás szempontjából, a merev táblák továbbra is előnyben részesíthetők, ha a mechanikai merevség és a nagyáramú kezelhetőség prioritások.
2. kérdés: Hogyan tesztelik a kétoldalas FPC-ket a rezgésállóság szempontjából?
A gyártók olyan rezgési tesztelő berendezéseket használnak, amelyek szimulálják a valós körülményeket, és az FPC-t hosszabb időn belül kitéve az FPC-nek a mechanikai és elektromos stabilitás felmérésére.
3. kérdés: A kétoldalas FPC-k speciális csatlakozókat igényelnek-e a nagy vibrációs környezethez?
Igen. A reteszelő mechanizmusokkal vagy rugalmas végződéssel rendelkező csatlakozókat gyakran használják a biztonságos kapcsolatok állandó mozgás alatt történő fenntartására.
4. kérdés: Milyen anyagok a legjobbak a rezgésálló FPC-khez?
A poliimid a leggyakrabban használt magas szakítószilárdság, hőstabilitás és kémiai ellenállás miatt.
5. kérdés: A kétoldalas FPC-k javíthatók-e, ha a rezgés sérül?
A kisebb károkat, például a repedt nyomokat, néha vezetőképes epoxi-val javíthatók, de a nagy megbízhatóságban a csere általában a biztonságosabb választás.
Következtetés
Az anyagtulajdonságok, a mérnöki rugalmasság és a bevált teszteredmények alapján, A kétoldalas FPC-k megfelelően alkalmasak a nagy vibrációs alkalmazásokhoz, ha helyesen tervezték és gyártják. Könnyű felépítésük, a mechanikai feszültség elnyelésének képessége és a kompakt forma tényező egyértelmű előnyöket biztosít számukra a hagyományos merev táblákkal szemben, mint például az autóipari kormánykerék -vezérlő modulok, az űrrepülés műszerei és az ipari robotika.
Ezekben a környezetekben azonban a siker nem garantálható aprólékos tervezési megfontolások nélkül-például a megfelelő hajlítási sugara, a megerősített VIA-k, a kiváló minőségű ragasztók és a rezgés-rezisztens csatlakozók. Amikor ezeket a tényezőket integrálják a terméktervezésbe, a kétoldalas FPC-k évekig megbízható teljesítményt nyújthatnak, még a legrosszabb rezgésekkel sújtott körülmények között is.
