שכבות: 10
סוג רצף: 3+N+3
גימור פני השטח: OSP בחלק העליון, ENIG בחלק התחתון
ויאס: 0.1 מ"מ
עקבות: 0.05 מ"מ
במכלולים אלקטרוניים רבים, הנקודות החלשות ביותר אינן הרכיבים - אלא החיבורים בין הלוחות. כבלים מתרופפים, מחברים נשחקים ומחברי הלחמה הופכים ללא אמינים עם הזמן, במיוחד במערכות החשופות לרעידות או תנועה חוזרת ונשנית.
מעגל מודפס קשיח-גמיש (PCB) מעוצב היטב מסיר את הסיכונים הללו ברמה המבנית. במקום לחבר מספר לוחות באמצעות מחברים או רתמות חיווט, חלקים קשיחים וגמישים בנויים למעגל יחיד. נתיבים חשמליים נשארים רציפים, ללא ממשקים מכניים ביניהם.
עבור מהנדסים, משמעות הדבר היא פחות נקודות כשל. עבור יצרנים, זה מפחית את שלבי ההרכבה ואת הסיכוי לחוסר יישור או מגע לקוי במהלך הייצור.
גמישות לבדה אינה היתרון - תנועה מבוקרת כן.
ביישומים כמו המבנה המוצג לעיל, החלק הגמיש מחבר מספר לוחות קשיחים ומאפשר להם לנוע או להתקפל בטווח מוגדר. מעגל מודפס קשיח-גמיש מתוכנן תוך התחשבות בכך מההתחלה, כולל רדיוס כיפוף, עובי נחושת וחיזוק באזורי עומס.
זה הופך אותו למתאים עבור:
● מכשירים שנפתחים ונסגרים שוב ושוב
●מערכות החשופות לרעידות מתמידות
●מודולים קומפקטיים שבהם תנועה פנימית היא בלתי נמנעת
במקום להתייחס לכיפוף כסיכון, העיצוב הופך אותו לחלק פונקציונלי של המוצר.
מעגלים מודפסים מסורתיים מוגבלים לפריסות שטוחות. ברגע שאזל המקום, האפשרות היחידה היא לערום לוחות ולחבר אותם - מה שמוסיף מורכבות ונפח.
PCB קשיח -גמיש משנה גישה זו. חיבורים גמישים מאפשרים למעגלים להתקפל, להתפתל או לעבור דרך חללים מכניים צרים, ובכך לנצל טוב יותר את הנפח הזמין בתוך ההתקן.
זה שימושי במיוחד ב:
● יחידות בקרה תעשייתיות קומפקטיות
●מכשירים רפואיים עם מגבלות גודל מחמירות
● מודולים לתעופה וחלל ואוויוניקה
● אלקטרוניקה ניידת ולבישה
במקום לתכנן סביב ה-PCB, ה-PCB מסתגל למבנה המוצר.
מערכות אלקטרוניות לא תמיד פועלות בסביבות מבוקרות. תנודות טמפרטורה, רעידות ושעות פעולה ארוכות - כל אלה מפעילים עומס על הלוח.
PCB קשיח-גמיש שהונדס כראוי בנוי להתמודד עם התנאים הבאים:
● חומרים גמישים כגון פוליאימיד שומרים על יציבות בטווח טמפרטורות רחב
● פחות מחברים פירושם פחות נקודות המושפעות מזעזועים או רעידות
● מבנה משולב מפחית את הלחץ המכני בין החלקים
בשימוש בעולם האמיתי, זה מתורגם לביצועים יציבים יותר לאורך זמן, במיוחד בציוד שאינו יכול להרשות לעצמו השבתה בלתי צפויה.
הרכבות מורכבות כרוכות לעיתים קרובות במספר לוחות, כבלים ומחברים. כל חלק נוסף מגדיל את זמן ההרכבה ומביא לנקודה נוספת שבה עלולות להתרחש שגיאות.
על ידי איחוד אלמנטים אלה למבנה אחד, PCB קשיח-גמיש מפשט את כל תהליך הבנייה:
● פחות רכיבים למקור ולניהול
● שלבי הרכבה ידניים מופחתים
● סיכון נמוך יותר לחיבורים שגויים
● תוצאות עקביות יותר בכל אצוות הייצור
בעוד שהתכנון הראשוני עשוי להיות מורכב יותר, תהליך הייצור הכולל הופך להיות יעיל וצפוי יותר.
● חומר קשיח: FR-4
● חומר גמיש: פוליאימיד (PI) / PET
● מספר שכבות: 4–16 שכבות
● עובי קשיח: 0.8 מ"מ – 3.0 מ"מ
● עובי גמיש: 0.10 מ"מ – 0.30 מ"מ
● עובי נחושת: 0.5oz – 3oz
● מרווח/עקבה מינימליים: 0.1 מ"מ / 0.1 מ"מ
● גודל חור מינימלי: 0.15 מ"מ
● גימור פני השטח: LF-HASL, ENIG, ENEPIG, OSP ועוד
יכולות אלו תומכות הן בתצורות סטנדרטיות והן במבנים קשיחים-גמישים מורכבים יותר עם אזורי כיפוף מרובים.
PCB קשיח -גמיש אינו רק היבריד של מעגלים קשיחים וגמישים. זהו פתרון מבני שמפחית בעיות חיבור, מסתגל למרחבים מוגבלים ומשפר את האמינות לטווח ארוך.
עבור יישומים בהם פתרונות מרובי-לוחות מסורתיים מציגים סיכון או מורכבות, עיצוב קשיח-גמיש מציע אלטרנטיבה נקייה ועמידה יותר - הן מבחינת ביצועים והן מבחינת ייצור.
סוג שכבה | חומרים | מאפיינים מרכזיים |
חלקים קשיחים | FR-4, רוג'רס 4350B, טכנולוגיית High-Tg | הרכבת רכיבים; 20+ שכבות |
אזורי גמישות | פוליאימיד (Upilex®), LCP | 25 מיקרומטר דק; מחזורי כיפוף של 500K+ |
דבקים | אקריליק, אפוקסי | התארכות של 300% לכיפוף דינמי |
מיגון | מיקרו-ויאס מלאות נחושת | הפחתת EMI של 40dB |
מִגזָר | שימוש פורץ דרך | קפיצת ביצועים |
רְפוּאִי | נוירוסטימולטורים מושתלים | עובי 0.4 מ"מ; עמיד בפני נוזלי גוף |
תעופה וחלל | בקרי מערך סולארי לווייני | -200°C עד 120°C בוואקום; קל יותר ב-50% |
צַרכָן | צגים מתגלגלים, משקפי מציאות רבודה | קיפולים של 500 אלף ללא עקבות נזק |
רכב | מערכי חיישני גלגל ההגה | עמיד בפני רעידות בטמפרטורה של -40°C עד 150°C |
הֲגָנָה | תקשורת שדה קרב לבישה | מוקשה ב-EMP; עמיד בפני בוץ/מים |