Do's und Don´ts im Design flexibler Schaltungen (Kapitel zwei

Veröffentlichungsdatum:2019-03-07

Um 90 ° gebogene flexible Schaltungen unterliegen einer viel höheren Druck- und Zugkraft, was die Gefahr von Beschädigungen erhöht. Wenn ein Kreis über 90 ° gebogen werden muss, sollte er nur einmal gebogen und dann so montiert werden, dass sich die Krümmung nicht wieder öffnet.


Eine starre Leiterplatte kann viele Merkmale enthalten, die bei einer flexiblen Schaltung vermieden werden sollten. Die meisten dieser "Don'ts" betreffen Merkmale, die Diskontinuitäten im Biegebereich verursachen. Die im Krümmungsbereich vorhandenen Dehnungs- und Druckkräfte konzentrieren sich auf Diskontinuitäten in Material oder Konstruktion. Diese höheren konzentrierten Kräfte können zu Brüchen in den Leitern oder zur Isolierung führen.


Darüber hinaus ist es wichtig, die Leiterbreite oder -richtung in Biegungsbereichen nicht zu ändern. Ein optimaler Flex-Circuit-Entwurf erhält eine einheitliche Breite für alle Leiter, die den Biegungsbereich senkrecht zur Biegung durchqueren.


Dies bedeutet nicht, dass es nicht 0,010 und 0,030 in sein darf. Linien nebeneinander. Das bedeutet nur, dass sich jede Linie im Biegungsbereich nicht ändern darf. Eine Richtungsänderung eines Leiters in einem Biegungsbereich kann möglicherweise einen Spannungskonzentrationspunkt verursachen und sollte vermieden werden.


Stapeln Sie keine Leiter auf mehrschichtigen Platinen. Viele Boarddesigner führen Signal- und Rückleitungen auf benachbarten Schichten übereinander, um elektromagnetische Interferenzen (EMI) zu minimieren. Dadurch wird der gesamte Schaltkreis dicker und es entsteht ein „I-Beam“ -Effekt. Wenn diese Methode der EMI-Reduzierung verwendet wird, sollten Linienpaare gestaffelt werden, um den Effekt zu verringern.


Materialien mit flexibler Schaltung sind einigermaßen reißfest. Sobald jedoch eine Träne beginnt, neigt sie zur Ausbreitung. Eine scharfe innere Ecke der Umrisslinie ist der beste Ort, an dem ein Riss beginnen kann. Es kann als Spannungskonzentrationspunkt wirken, wenn sich die Schaltung in diesem Bereich verbiegt.


Aus diesem Grund muss der Radius aller inneren Ecken auf der Umrisslinie mindestens 0,030 Zoll betragen. Wenn der Platz dies zulässt und der Innenradius auf einen Wert von 0,060 bis 0,075 Zoll verringert werden kann, tun Sie es. Je größer der Radius ist, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Riss an dieser Stelle beginnt.


Es ist bekannt, dass Wärme einen flexiblen Kreislauf weicher macht und das Biegen erleichtert. Während Wärme das Umformen erleichtert, muss sichergestellt werden, dass die Wärmequelle den flexiblen Kreislauf nicht überfordert.


Eine Heißluftpistole ist für extreme Temperaturen geeignet, die deutlich über den maximalen Temperaturen liegen, die eine flexible Schaltung toleriert. Es ist praktisch unmöglich, die Temperatur des Kreislaufs zu regeln. Dies hängt von der Einstellung der Heißluftpistole und der Entfernung ab, die der Flex-Kreislauf von der Düse hat.


Selbst bei einer niedrigen Einstellung kann eine Heißluftpistole Temperaturen erzeugen, die hoch genug sind, um einen Kreislauf zu blasen und zu delaminieren, wenn er zu nahe an der Düse angeordnet ist. Aus diesem Grund sollte man keine Heißluftpistole verwenden, um flexible Schaltkreise zu erwärmen.


Die empfohlene Methode für die Warmumformung besteht darin, zuerst die Kreisläufe mit einem angepassten Formwerkzeug kalt zu formen und dann die Kreisläufe in einen Ofen zu laden, während sie noch im Werkzeug liegen. Wenn sich das Werkzeug und die Kreisläufe ausreichend erwärmt haben, entfernen Sie sie aus dem Ofen und lassen Sie sie abkühlen, während sie noch fest im Werkzeug sitzen.


Seien Sie äußerst vorsichtig, wenn Sie die Heizkreise aus dem Ofen nehmen, da sie sehr weich sind und leicht beschädigt werden können. Die beste Temperatur für die Wärmeformung von Kreisläufen ist die niedrigste Temperatur, die zu guten Ergebnissen führt. Für die meisten Schaltkreise reicht diese Temperatur von 200 bis 275 ° F. Denken Sie daran, dass, wenn die Schaltkreise nach ihrer Bildung erhöhte Temperaturen sehen, aber nicht mehr eingeschränkt sind, sie in einen flachen Zustand zurückkehren.


Verwenden Sie keine starren PCB-Temperaturprofile zum Umfließen von flexiblen oder starren flexiblen Leiterplatten. Ein Reflow-Ofentemperaturprofil für eine starre Leiterplatte liegt höchstwahrscheinlich weit über dem, was eine flexible Schaltung tolerieren kann. Die offensichtlichsten Anzeichen für eine übermäßige Temperatureinwirkung sind Blasenbildung und Delaminierung. Es ist ratsam, sich an einen Flex-Circuit-Hersteller zu wenden, der auch Montagearbeiten durchführt, um Hinweise zu den richtigen Temperaturprofilen zu erhalten.


Breite Leiter, die größer als 0,010 Zoll sind, sind robuster und lassen sich besser biegen als kleine Leiter. Wenn eine Biegung die Grenzwerte für das minimale Biegungsverhältnis einstellt, ist es eine gute Idee, kleine Leiter im Biegungsbereich zu verbreitern.


Da die Kräfte aus einer Biegung über die Biegezone hinaus strahlen können, sollte die Verbreiterung allmählich sein und der Leiter sollte vor dem Eintritt in und nach dem Verlassen des Biegungsbereichs seine maximale Breite von mindestens 0,10 Zoll erreichen.


Zweitens stellt jedes Loch eine mechanische Diskontinuität in der Schaltung dar, die dazu neigt, ein Reißen des äußeren Abdeckungsmaterials zu verursachen. Wenn sich in der äußeren Abdeckung Risse bilden, breiten sich diese mit der Zeit fast sicher aus und können dazu führen, dass das plattierte Loch reißt und versagt.


Flex-Schaltungen mit mehreren Schichten sind dicker und die plattierten Fässer sind tiefer. Die Kombination von tief plattierten Fässern mit höheren Dehnungs- und Kompressionskräften aus der hinzugefügten Dicke verstärkt das Problem. Es ist am besten, die Durchkontaktierungen in Bereichen zu platzieren, in denen während der Installation oder des Services keine oder nur geringe Biegungen auftreten. Versuchen Sie, die Löcher in Bereichen zu platzieren, in denen die geringste Biegung auftritt.


Es wird empfohlen, Filets an allen Anschlüssen und über Pads zu platzieren. Obwohl nicht jedes Design Filets benötigt, um zuverlässig zu funktionieren, haben sie fast nie einen nachteiligen Effekt auf die Schaltung. Rundungen, die um Anschlusspads herum verwendet werden, beseitigen Spannungskonzentrationspunkte, die ansonsten Risse verursachen könnten, wenn der Leiter in das Pad eindringt.


Als abschließenden Ratschlag konsultieren Sie Ihren Flex-Circuit-Hersteller früh und oft. Hersteller von flexiblen Schaltungen sehen jedes Jahr Hunderte, sogar Tausende von Designoptionen. Starten Sie während des Designvorgangs einen Dialog mit einem Flex-Circuit-Hersteller, bevor das Design und die Zeichnung festgehalten und abgemeldet werden. Ihre Erfahrung kann die Chancen, die effizienteste Lösung selbst für die einzigartigsten Designherausforderungen zu finden, erheblich verbessern.  


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