Wat is Rigid Flex PCB-stackup

In de snelle technologische wereld van vandaag worden elektronische apparaten steeds geavanceerder en compacter. Om aan de eisen van deze moderne apparaten te voldoen, blijven printplaten (PCB's) evolueren en nieuwe ontwerptechnieken integreren. Eén van die technologieën is de rigide flex-pcb-stackup, die veel voordelen biedt op het gebied van flexibiliteit en betrouwbaarheid.Deze uitgebreide gids onderzoekt wat een rigid-flex printplaatstapeling is, de voordelen ervan en de constructie ervan.

Voordat we ingaan op de details, laten we eerst de basisprincipes van PCB-stapeling doornemen:

PCB-stapeling verwijst naar de opstelling van verschillende printplaatlagen binnen een enkele PCB. Het gaat om het combineren van verschillende materialen om meerlaagse platen te creëren die voor elektrische verbindingen zorgen. Traditioneel worden bij een stijve PCB-stapeling alleen stijve materialen gebruikt voor het hele bord. Met de introductie van flexibele materialen ontstond er echter een nieuw concept: rigid-flex PCB-stapeling.

Wat is precies een rigid-flex laminaat?

Een rigid-flex PCB-stackup is een hybride printplaat die stijve en flexibele PCB-materialen combineert. Het bestaat uit afwisselend stijve en flexibele lagen, waardoor de plaat naar behoefte kan buigen of buigen, terwijl de structurele integriteit en elektrische functionaliteit behouden blijven. Deze unieke combinatie maakt rigid-flex PCB-stackups ideaal voor toepassingen waarbij ruimte cruciaal is en dynamisch buigen vereist is, zoals wearables, ruimtevaartapparatuur en medische apparatuur.

Laten we nu eens kijken naar de voordelen van het kiezen van een rigid-flex PCB-stapeling voor uw elektronica.

Ten eerste zorgt de flexibiliteit ervoor dat het bord in krappe ruimtes past en zich aanpast aan onregelmatige vormen, waardoor de beschikbare ruimte wordt gemaximaliseerd. Deze flexibiliteit vermindert ook de totale omvang en het gewicht van het apparaat door de noodzaak voor connectoren en extra bedrading te elimineren. Bovendien minimaliseert de afwezigheid van connectoren potentiële storingspunten, waardoor de betrouwbaarheid toeneemt. Bovendien verbetert de vermindering van de bedrading de signaalintegriteit en vermindert het problemen met elektromagnetische interferentie (EMI).

De constructie van een rigid-flex PCB-stapeling omvat verschillende sleutelelementen:

Het bestaat meestal uit meerdere stijve lagen die met elkaar zijn verbonden door flexibele lagen. Het aantal lagen hangt af van de complexiteit van het circuitontwerp en de gewenste functionaliteit. Stijve lagen bestaan ​​doorgaans uit standaard FR-4- of hogetemperatuurlaminaten, terwijl flexibele lagen polyimide of soortgelijke flexibele materialen zijn. Om een ​​goede elektrische verbinding tussen stijve en flexibele lagen te garanderen, wordt een uniek type lijm gebruikt, genaamd anisotrope geleidende lijm (ACA). Deze lijm zorgt voor zowel elektrische als mechanische verbindingen, waardoor betrouwbare prestaties worden gegarandeerd.

Om de structuur van een rigid-flex PCB-stapeling te begrijpen, volgt hier een overzicht van de 4-laags rigid-flex PCB-bordstructuur:

Toplaag:
Groen soldeermasker is een beschermlaag aangebracht op PCB (Printed Circuit Board)
Laag 1 (signaallaag):
Basis koperlaag met vergulde kopersporen.
Laag 2 (binnenlaag/diëlektrische laag):
FR4: Dit is een veelgebruikt isolatiemateriaal dat wordt gebruikt in PCB's en dat mechanische ondersteuning en elektrische isolatie biedt.
Laag 3 (Flexlaag):
PP: Polypropyleen (PP) lijmlaag kan bescherming bieden aan de printplaat
Laag 4 (Flexlaag):
Deklaag PI: Polyimide (PI) is een flexibel en hittebestendig materiaal dat wordt gebruikt als beschermende toplaag in het flexibele gedeelte van de printplaat.
Afdeklaag AD: biedt bescherming aan het onderliggende materiaal tegen schade door de externe omgeving, chemicaliën of fysieke krassen
Laag 5 (Flexlaag):
Basiskoperlaag: een andere laag koper, meestal gebruikt voor signaalsporen of stroomverdeling.
Laag 6 (Flexlaag):
PI: Polyimide (PI) is een flexibel en hittebestendig materiaal dat wordt gebruikt als basislaag in het flexibele gedeelte van de printplaat.
Laag 7 (Flexlaag):
Basiskoperlaag: nog een koperlaag, meestal gebruikt voor signaalsporen of stroomdistributie.
Laag 8 (Flexlaag):
PP: Polypropyleen (PP) is een flexibel materiaal dat wordt gebruikt in het flexibele gedeelte van de PCB.
Cowerlayer AD: biedt bescherming aan het onderliggende materiaal tegen schade door de externe omgeving, chemicaliën of fysieke krassen
Deklaag PI: Polyimide (PI) is een flexibel en hittebestendig materiaal dat wordt gebruikt als beschermende toplaag in het flexibele gedeelte van de printplaat.
Laag 9 (binnenlaag):
FR4: Er is nog een laag FR4 toegevoegd voor extra mechanische ondersteuning en elektrische isolatie.
Laag 10 (onderste laag):
Basis koperlaag met vergulde kopersporen.
Onderste laag:
Groen soldeermasker.

Houd er rekening mee dat het voor een nauwkeurigere beoordeling en specifieke ontwerpoverwegingen wordt aanbevolen om een ​​PCB-ontwerper of -fabrikant te raadplegen die gedetailleerde analyses en aanbevelingen kan geven op basis van uw specifieke vereisten en beperkingen.

Samengevat:

Rigid flex PCB stackup is een innovatieve oplossing die de voordelen van stijve en flexibele PCB-materialen combineert. De flexibiliteit, compactheid en betrouwbaarheid maken het geschikt voor diverse toepassingen die ruimteoptimalisatie en dynamisch buigen vereisen. Als u de basisprincipes van rigid-flex stackups en hun constructie begrijpt, kunt u weloverwogen beslissingen nemen bij het ontwerpen en produceren van elektronische apparaten. Naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen, zal de vraag naar rigid-flex PCB-stapeling ongetwijfeld toenemen, wat de verdere ontwikkeling op dit gebied zal stimuleren.