اگر به طراحی الکترونیک و برد مدار علاقه داشته باشید، احتمالاً با اصطلاح "برد مدار چاپی انعطاف پذیر سفت و سخت" برخورد کرده اید. PCB های انعطاف پذیر صلب به دلیل انعطاف پذیری، دوام و قابلیت های صرفه جویی در فضا محبوبیت پیدا می کنند. با ترکیب بسترهای انعطاف پذیر و سفت و سخت بر روی یک تخته، طراحان می توانند عملکرد دستگاه های خود را به حداکثر برسانند و در عین حال محدودیت های اندازه را به حداقل برسانند. در اینجا در این راهنمای جامع، Capel به مراحل اساسی و بهترین روش‌ها برای طراحی PCB انعطاف‌پذیر صلب می‌پردازد. چه یک حرفه ای و باتجربه باشید و چه در طراحی PCB تازه کار باشید، این مقاله دانش و ابزارهایی را که برای ایجاد موفقیت آمیز PCB های انعطاف پذیر سفت و سخت مقاوم و قابل اعتماد نیاز دارید، در اختیار شما قرار می دهد.

فهرست مطالب:

آشنایی با برد مدارهای Rigid-Flex

مزایای برد PCB انعطاف پذیر صلب

ملاحظات طراحی برای PCBهای انعطاف پذیر صلب

فرآیند طراحی PCB انعطاف پذیر صلب

ابزارها و نرم افزارها برای طراحی PCB انعطاف پذیر سخت

تست و ساخت PCBهای انعطاف پذیر سخت

در نتیجه

درک Pcb Rigid Flex:

قبل از فرو رفتن در فرآیند طراحی، بسیار مهم است که درک روشنی از چیستی PCB انعطاف پذیر سخت داشته باشید. PCB انعطاف‌پذیر صلب یک برد مدار هیبریدی است که بسترهای انعطاف‌پذیر و صلب را در یک ساختار واحد ترکیب می‌کند. این بردها با ادغام مدارهای چاپی انعطاف پذیر با قطعات سفت و سخت، قابلیت اطمینان، کاهش اندازه و افزایش دوام را در مقایسه با PCB های سنتی افزایش می دهند. نواحی انعطاف پذیر امکان پیکربندی سه بعدی را فراهم می کند، در حالی که قطعات سفت و سخت، ثبات و پشتیبانی از مجموعه را فراهم می کنند.

مزایای برد فلکس سخت:

استفاده از PCB های انعطاف پذیر صلب مزایای متعددی را به همراه دارد که آنها را به انتخابی جذاب برای بسیاری از کاربردها تبدیل می کند. این مزایا

شامل:

صرفه جویی در فضا:یکی از مزایای اصلی PCB های انعطاف پذیر صلب، توانایی آنها در صرفه جویی در فضا است. این بردها با حذف کانکتورها و سیم کشی، چندین برد را در یک ساختار جمع و جور ادغام می کنند. این نه تنها اندازه کلی دستگاه الکترونیکی را کاهش می دهد، بلکه وزن آن را نیز کاهش می دهد و آن را برای کاربردهای قابل حمل فشرده مناسب می کند.

قابلیت اطمینان افزایش یافته:PCB های انعطاف پذیر صلب در مقایسه با PCB های معمولی قابلیت اطمینان بالاتری دارند. ترکیبی از بسترهای انعطاف پذیر و سفت و سخت، پایداری مجموعه را فراهم می کند و خطر شکستگی یا خرابی را کاهش می دهد. بخش انعطاف پذیر تنش های مکانیکی را جذب می کند و از آسیب ناشی از لرزش، ضربه یا تغییرات دما جلوگیری می کند. این قابلیت اطمینان افزایش یافته تضمین می کند که دستگاه های الکترونیکی حتی در شرایط محیطی چالش برانگیز همچنان عملکردی دارند.

انعطاف طراحی:بردهای مدار انعطاف پذیر سخت انعطاف پذیری طراحی بی نظیری را ارائه می دهند. آنها از پیکربندی‌های سه بعدی و طرح‌بندی‌های پیچیده پشتیبانی می‌کنند و طراحان را قادر می‌سازند راه‌حل‌های خلاقانه و فشرده برای دستگاه‌های الکترونیکی پیچیده ایجاد کنند. این انعطاف پذیری امکان طراحی های منحصر به فرد و سفارشی متناسب با کاربردهای خاص را باز می کند.

دوام بهبود یافته:با حذف کانکتورها و کابل ها، PCB های انعطاف پذیر صلب خطرات مرتبط با اتصالات شل یا خستگی سیم را به حداقل می رساند. عدم وجود قطعات متحرک دوام را بیشتر می کند زیرا نقاط خرابی کمتری وجود دارد. علاوه بر این، بخش انعطاف پذیر PCB دارای مقاومت عالی در برابر لرزش، شوک و تغییرات شدید دما است که آن را برای محیط های سخت مناسب می کند.

مقرون به صرفه:در حالی که هزینه اولیه بردهای مدار فلکس سخت ممکن است کمی بیشتر از PCBهای صلب سنتی باشد، آنها می توانند در دراز مدت در هزینه صرفه جویی کنند. حذف اتصالات و سیم کشی پیچیدگی مونتاژ و زمان را کاهش می دهد که هزینه های نیروی کار را کاهش می دهد. علاوه بر این، قابلیت اطمینان و دوام تخته‌های انعطاف‌پذیر سفت و سخت می‌تواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری و تعمیر را کاهش دهد و کارایی کلی هزینه را در دراز مدت بهبود بخشد.

ملاحظات طراحی برای راهنمای طراحی انعطاف پذیر سفت و سخت:

طراحی یک PCB انعطاف پذیر صلب نیاز به بررسی دقیق عوامل مختلف برای اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه دارد.

در اینجا برخی از ملاحظات کلیدی طراحی وجود دارد که باید در نظر داشته باشید:

الف محدودیت های مکانیکی:درک و تجزیه و تحلیل محدودیت های مکانیکی تجهیزات. ناحیه خمش مورد نیاز، زاویه تا شدن، و هر اتصال دهنده یا اجزایی که ممکن است به پشتیبانی اضافی نیاز داشته باشد را تعیین کنید. بخش‌های انعطاف‌پذیر به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در برابر خم شدن و تا شدن مکرر بدون به خطر انداختن عملکرد آنها مقاومت کنند.

ب مسیریابی ردیابی:از مسیریابی ردیابی مناسب برای حفظ یکپارچگی سیگنال اطمینان حاصل کنید. برای به حداقل رساندن خطر اتصال کوتاه یا تداخل سیگنال، از قرار دادن آثار در نزدیکی مناطق خمیده خودداری کنید. برای جلوگیری از تداخل و تخریب سیگنال، فاصله مناسب بین ردیابی ها را حفظ کنید. برای به حداقل رساندن انعکاس سیگنال و تلفات، از ردیابی های کنترل شده با امپدانس برای سیگنال های پرسرعت استفاده کنید.

ج جایگذاری اجزا:برای اطمینان از پایداری و جلوگیری از تداخل با نواحی منحنی، قرار دادن قطعات را بهینه کنید. اندازه، وزن و ویژگی های حرارتی اجزا را در نظر بگیرید تا از غلظت تنش در مناطق انعطاف پذیر جلوگیری کنید. برای پایداری، اجزای سنگین‌تر را روی بخش‌های سفت قرار دهید و از قرار دادن قطعات بلندی که ممکن است در خم شدن یا تا شدن تخته اختلال ایجاد کنند، خودداری کنید.

د انتخاب مواد:مواد مناسب برای قسمت های انعطاف پذیر و صلب PCB را انتخاب کنید. انعطاف پذیری، مقاومت در برابر حرارت و سازگاری با فرآیندهای تولید را در نظر بگیرید. مواد منعطف باید انعطاف پذیری و دوام خوبی داشته باشند، در حالی که مواد سفت و سخت باید از استحکام مکانیکی کافی برخوردار باشند. اطمینان حاصل کنید که مواد انتخاب شده با فرآیند مونتاژ و لحیم کاری سازگار است.

ه. تعادل مس:توزیع متعادل مس را روی PCB برای جلوگیری از تاب برداشتن، ترک خوردن یا سایر خرابی های مکانیکی حفظ می کند. از ضخامت مس و توزیع الگوی مناسب برای به حداقل رساندن غلظت تنش استفاده کنید. برای جلوگیری از تنش و شکست مکانیکی، از آثار مس سنگین یا چگالی مس بالا در مناطق انعطاف پذیر خودداری کنید.

F. طراحی برای قابلیت ساخت:برای اطمینان از ساخت PCB های انعطاف پذیر سخت، در طول فرآیند طراحی با تولیدکنندگان همکاری نزدیک داشته باشید. قابلیت ها و محدودیت های فرآیندهای تولید و مونتاژ مانند لمینیت، حفاری و اچینگ را در نظر بگیرید. بهینه سازی طرح ها برای ساده سازی ساخت، مونتاژ و آزمایش.

فرآیند طراحی PCB انعطاف پذیر صلب:

طراحی یک PCB انعطاف پذیر مقاوم شامل چندین مرحله حیاتی برای اطمینان از طراحی موفق و قابل اعتماد است. در اینجا یک گام به گام ارائه شده است.

راهنمای فرآیند طراحی:

تعریف الزامات طراحی:با تعریف واضح الزامات پروژه، از جمله عملکرد مورد نظر، مشخصات الکتریکی و محدودیت های مکانیکی، شروع کنید. این یک پایه محکم برای فرآیند طراحی فراهم می کند.

طراحی شماتیک:برای ایجاد اتصالات الکتریکی و قرار دادن قطعات، شماتیک مدار ایجاد کنید. این مرحله به تعیین طرح کلی PCB کمک می کند و اطمینان می دهد که تمام اجزای لازم گنجانده شده است.

تعریف شکل تابلو:اندازه و شکل کلی تخته انعطاف پذیر سخت را تعیین کنید. اندازه تجهیزات و هرگونه محدودیت مکانیکی، مانند فضای موجود یا الزامات نصب خاص را در نظر بگیرید.

محل قرارگیری اجزا:قطعات را روی یک بخش سفت و سخت از تخته قرار دهید و از فاصله کافی برای آثار مسی اطمینان حاصل کنید. مدیریت حرارتی را در نظر بگیرید و از قرار دادن قطعاتی که ممکن است با قطعات انعطاف پذیر تداخل داشته باشند خودداری کنید. این مرحله به بهینه سازی چیدمان برای عملکرد و قابلیت ساخت کمک می کند.

مسیریابی ردیابی:مسیرهای مسی را روی برد قرار دهید و سیگنال‌های مهم را تا حد امکان روی اجزای سفت و سخت قرار دهید. به تطابق امپدانس، مدیریت نویز و اجتناب از عبور سیگنال با سرعت بالا توجه زیادی داشته باشید. بهترین روش‌ها را برای یکپارچگی سیگنال دنبال کنید و هر الزام خاصی را برای طراحی‌های انعطاف‌پذیر صلب در نظر بگیرید.

طراحی انعطاف پذیر:پس از اتمام سیم کشی سفت و سخت، روی سیم کشی قسمت انعطاف پذیر بردهای مدار چاپی تمرکز کنید. به بسته بندی، عرض ردیابی، و الزامات فاصله ارائه شده توسط سازنده توجه کنید. اطمینان حاصل کنید که طراحی از دستورالعمل های طراحی PCB انعطاف پذیر سازنده پیروی می کند تا از قابلیت اطمینان و دوام اطمینان حاصل شود.

تایید طرح:با استفاده از ابزارهای نرم افزاری مناسب یک بررسی کامل طراحی انجام دهید. این شامل بررسی قوانین طراحی (DRC)، بررسی قوانین الکتریکی (ERC) و تجزیه و تحلیل یکپارچگی سیگنال است. بررسی کنید که طرح تمام الزامات را برآورده می کند و عملکرد مناسب را تضمین می کند.

تولید اسناد ساخت:تمام اسناد تولیدی لازم را مطابق با الزامات سازنده تولید کنید. این شامل ایجاد فایل های Gerber، فایل های مته و نقشه های مونتاژ می شود. اطمینان حاصل کنید که اسناد ساخت به طور دقیق منعکس کننده طرح هستند و تمام اطلاعات مورد نیاز برای ساخت و مونتاژ را ارائه می دهند.

بررسی با سازنده:برای بررسی طرح و اطمینان از مطابقت با قابلیت های تولید و مونتاژ آن، با سازنده انتخابی خود همکاری نزدیک داشته باشید. برای رفع هرگونه سوال یا نگرانی و انجام تنظیمات لازم در طراحی، با سازنده همکاری کنید.

ابزارها و نرم افزارهای طراحی مدار چاپی سخت انعطاف پذیر:

طراحی مدارهای انعطاف پذیر سخت مستلزم استفاده از ابزارها و نرم افزارهای تخصصی برای اطمینان از نتایج دقیق و قابل اعتماد است. اینجا هستند

برخی از نرم افزارهای محبوب مورد استفاده در صنعت:

الف طراح آلتیوم:Altium Designer که به دلیل قابلیت های طراحی جامع خود شناخته شده است، مدل سازی سه بعدی، بررسی قوانین طراحی، تجزیه و تحلیل یکپارچگی سیگنال و یک رابط کاربر پسند را ارائه می دهد.

ب کادنس آلگرو:Cadence Allegro مجموعه ای قدرتمند از ابزارها را برای طراحی PCB های انعطاف پذیر صلب فراهم می کند. قابلیت های پیشرفته ای را برای مسیریابی، طراحی با سرعت بالا و مدیریت محدودیت ها ارائه می کند.

ج Mentor Xpedition:Mentor Xpedition به طور گسترده ای برای طراحی های پیچیده PCB، از جمله PCB های انعطاف پذیر صلب استفاده می شود. این یک کتابخانه اجزای گسترده، بررسی قوانین طراحی جامع و تجزیه و تحلیل یکپارچگی سیگنال را فراهم می کند.

د Eagle PCB:Eagle PCB یک انتخاب محبوب برای مبتدیان و پروژه های کوچک است. این یک رابط بصری، ویرایشگرهای تصویربرداری و طرح بندی شماتیک، و پیکربندی قانون طراحی انعطاف پذیر را ارائه می دهد.

ه. OrCAD:OrCAD PCB Designer یک بسته نرم افزاری همه کاره است که از طراحی کامل PCB از جمله PCB انعطاف پذیر صلب پشتیبانی می کند. ویژگی هایی مانند بررسی طراحی برای تولید (DFM)، بازخورد طراحی بلادرنگ و مسیریابی با سرعت بالا را ارائه می دهد.

f. سالیدورکس:این یک نرم افزار طراحی مکانیکی محبوب است که می تواند همراه با نرم افزار طراحی PCB برای ایجاد مدل های سه بعدی دقیق از اجزای PCB flex استفاده شود. این امکان تجسم PCB را به شکل مونتاژ شده فراهم می کند و به شناسایی هرگونه تداخل بالقوه یا مشکلات نصب کمک می کند.

g. پدها:PADS یک نرم افزار طراحی PCB از Mentor Graphics است که توابع طراحی و شبیه سازی جامعی را ارائه می دهد. ویژگی‌هایی را ارائه می‌کند که برای طراحی PCB انعطاف‌پذیر صلب، از جمله بررسی قوانین طراحی انعطاف‌پذیر و تجسم سه بعدی پویا، طراحی شده است.

ساعت KiCad:KiCad یک نرم افزار طراحی PCB منبع باز است که ابزارهای طراحی جامعی را برای طراحی PCB انعطاف پذیر و انعطاف پذیر فراهم می کند. این یک رابط بصری، ضبط شماتیک و قابلیت های ویرایشگر طرح بندی را ارائه می دهد و از طراحی و مسیریابی PCB انعطاف پذیر پشتیبانی می کند.

من PCB SOLIDWORKS:این نرم‌افزار قابلیت‌های طراحی مکانیکی و الکتریکی را ترکیب می‌کند و آن را برای طراحی بردهای انعطاف‌پذیر سفت و سخت ایده‌آل می‌کند. این امکان همکاری موثر بین تیم های طراحی مکانیکی و الکتریکی را فراهم می کند و یکپارچگی دقیق اجزای انعطاف پذیر و صلب PCB را تضمین می کند.

هنگام انتخاب یک ابزار نرم افزاری برای طراحی PCB انعطاف پذیر صلب، مهم است که عواملی مانند پیچیدگی طراحی، تخصص تیم طراحی و محدودیت های بودجه را در نظر بگیرید. توصیه می شود قبل از تصمیم گیری، ویژگی ها، عملکرد و کاربر پسند بودن ابزارهای مختلف را ارزیابی کنید. Shenzhen Capel از سال 2009 بردهای مدار انعطاف پذیر سفت و سخت تولید می کند.

تست و ساخت PCB نیمه سخت فلکس:

هنگامی که طراحی کامل شد، ترکیب ملاحظات آزمایش و ساخت برای اجرای موفقیت آمیز حیاتی است

از یک PCB انعطاف پذیر صلب. در اینجا چند مرحله کلیدی در فرآیند آزمایش و تولید آورده شده است:

الف توسعه نمونه اولیه:یک نمونه اولیه از طراحی PCB انعطاف پذیر صلب باید قبل از تولید سری ایجاد شود. نمونه سازی آزمایش و اعتبارسنجی کامل طرح ها را امکان پذیر می کند. این کمک می کند تا هر گونه نقص طراحی یا مشکلات احتمالی را زودتر شناسایی کنید تا بتوان اصلاحات لازم را انجام داد.

ب بررسی تولید:با همکاری نزدیک با سازنده، طرح برای اطمینان از قابلیت ساخت و مونتاژ بررسی می شود. در مورد توصیه های تولیدی مانند انتخاب مواد، طراحی پشته و الزامات خاص برای مناطق صلب و انعطاف پذیر بحث کنید. این مرحله برای اطمینان از فرآیند تولید و مونتاژ صاف بسیار مهم است.

ج طراحی برای آزمایش پذیری (DFT):جنبه های طراحی را در نظر بگیرید که تست پذیری PCB های انعطاف پذیر صلب را افزایش می دهد. برای تسهیل تست در طول تولید و در طول چرخه عمر محصول، ویژگی هایی مانند نقاط تست، تابلوهای دسترسی یا خودآزمایی داخلی (BIST) را اجرا کنید. ملاحظات DFT به ساده سازی فرآیند تست و شناسایی هرگونه مشکل احتمالی کمک می کند.

د بازرسی نوری خودکار (AOI):از سیستم AOI برای انجام بازرسی نوری خودکار PCB انعطاف‌پذیر صلب ساخته شده استفاده کنید. سیستم‌های AOI می‌توانند عیوب احتمالی تولید مانند شورت، باز شدن، قطعات نامناسب یا اتصالات لحیم کاری را تشخیص دهند. این مرحله کیفیت و قابلیت اطمینان بردهای تولیدی را تضمین می کند.

ه. تست قابلیت اطمینان:تست قابلیت اطمینان دقیق بر روی تخته انعطاف پذیر صلب ساخته شده انجام می شود. این تست شامل تست استرس محیطی، چرخه حرارتی، تست ارتعاش و تست عملکرد برد می باشد. تست قابلیت اطمینان دوام و عملکرد PCB را در شرایط واقعی تأیید می کند.

F. مستندات طراحی:اسناد طراحی جامع شامل صورتحساب مواد (BOM)، نقشه‌های مونتاژ، نقشه‌های آزمایشی و مشخصات آزمایش را حفظ کنید. این سند برای عیب یابی، تعمیرات و بازبینی های بعدی ضروری است. می توان از آن به عنوان مرجع برای کل چرخه عمر محصول استفاده کرد.

با دنبال کردن این مراحل، تولیدکنندگان PCB Capel می‌توانند از آزمایش و ساخت بردهای انعطاف‌پذیر سفت و سخت اطمینان حاصل کنند که منجر به تولید محصولات با کیفیت و قابل اعتماد می‌شود.

به طور خلاصه:

طراحی و ساخت برد مدار چاپی انعطاف پذیر سفت و سخت مستلزم درک کامل جنبه های مکانیکی، الکتریکی و تولیدی است. با پیروی از اصول ذکر شده در این راهنما، Capel طراحی، آزمایش و ساخت موفقیت آمیز PCB های انعطاف پذیر سخت و قابل اعتماد را تضمین می کند. Rigid-flex باعث صرفه جویی در فضا، افزایش دوام و انعطاف پذیری می شود و آن را به یک راه حل ارزشمند در صنایع مختلف تبدیل می کند. برای استفاده کامل از پتانسیل PCB های انعطاف پذیر سخت و کمک به نوآوری در طراحی الکترونیکی، به روز ماندن با جدیدترین ابزارهای طراحی، مواد و فرآیندهای ساخت مهم است. با اجرای این استراتژی ها، Capel راه حل های پیشرفته PCB را ایجاد می کند که نیازهای در حال تغییر صنعت الکترونیک را برآورده می کند.
Shenzhen Capel Technology Co., Ltd. کارخانه خود را در سال 2009 تاسیس کرد و یک تولید کننده حرفه ای Flex Rigid PCB است. با 15 سال تجربه غنی پروژه، جریان فرآیند دقیق، قابلیت های فنی عالی، تجهیزات اتوماسیون پیشرفته، سیستم کنترل کیفیت جامع، و Capel دارای یک تیم متخصص حرفه ای برای ارائه به مشتریان جهانی با دقت بالا و با کیفیت بالا برد انعطاف پذیر سخت، Hdi Rigid است. فلکس پی سی بی، ساخت پی سی بی فلکس صلب، چرخش سریع صلب فلکس پی سی بی، چرخش سریع نمونه های اولیه pcb. خدمات فنی پاسخگوی پیش فروش و پس از فروش و تحویل به موقع مشتریان ما را قادر می سازد تا به سرعت از فرصت های بازار برای پروژه های خود استفاده کنند.