Entwerfen flexibler Leiterplatten

Flexible Leiterplatten für allgemeine Zwecke sind solche mit elektronischen Komponenten, die gebogen werden können, um in enge Räume zu passen. Die meisten sind nur ein oder zwei Schichten dick und sind dafür gedacht " Flex zu installieren " Anwendungen, da sie begrenzte Flexzyklen tolerieren. Leiterplatten wie diese finden sich häufig in einer Vielzahl von medizinischen und Konsumgütern.

Die schwierigeren flexiblen Schaltungen bestehen aus drei oder mehr Schichten und basieren auf Spezifikationen, die beispielsweise hohe Biegezyklen erfordern oder Leiterplatten, die gebogen oder gebogen werden müssen, um in ungewöhnliche Verpackungen zu passen. Was macht hohe Flexzyklen aus? Es ist schwer zu sagen? Es wurden Tests in der kommerziellen Industrie durchgeführt, bei denen sie weit in 100K-Biegungszyklen liegen, aber es hängt alles von der Länge, der Art des Materials, dem Kupfergewicht auf den Platten, der Art der Biegungen usw. ab und verwendet viele flexible Schaltungen, die sich in einmaligen Biegungen und hohen Biegungszyklen befinden. Elektrotechniker werden so kreativ, dass viele neue flexible Schaltkreise mit ungewöhnlichen Eigenschaften ausgestattet werden, die ein wenig Forschung und Experiment erfordern, bevor sie in großen Stückzahlen hergestellt werden. Dieser Artikel erzählt von einer solchen flexiblen Schaltung, und obwohl es sich nicht um ein medizinisches Produkt handelt, könnte es für medizinische Anwendungen verwendet werden.

Einige ungewöhnliche Schaltungen

Die meisten Leute denken an eine flexible Schaltung als Platine, die aus Leitern besteht, die zwischen Schichten aus Isoliermaterial angeordnet sind. Diese Beschreibung passt zwar zu vielen Arten flexibler Schaltungen. Ein paar Beispiele wären:

1) Einseitige flexible Schaltungen, die eine leitfähige Kupferschicht auf einem dielektrischen (isolierenden) Material aufweisen. Diese Schaltungen sind einfache Schaltungen, die in einer Scharnierschaltung eines Laptops oder möglicherweise am Scharnier eines Klapptelefons verwendet werden können. Diese können von verschiedenen Herstellern hergestellt werden.

2 ， Doppelseitige Schaltungen mit Kupfer auf beiden Seiten des Dielektrikums. Diese haben ähnliche Anwendungen wie oben, werden jedoch dort verwendet, wo auf kleinem Raum mehr Verbindungen erforderlich sind.

3 ， Flexible Schaltungen mit mehreren Schichten. Jede wird mit den anderen Schichten registriert und mit einer geeigneten, gehärteten Klebstoffschicht miteinander verbunden. Die Schichten sind alle durch plattierte Durchgangslöcher miteinander verbunden. Die Anzahl der flexiblen Schichten kann sich nach den Vorstellungen des Ingenieurs richten, aber zu viele Schichten und zu viel Kupfer machen sie zu einer starren Platte.

4 ， Bei den skulpturierten flexiblen Schaltungen handelt es sich um ein- oder doppelseitige Ausführungen mit dickerem Kupfer, um Verbindungen wie Finger oder Pads als starre Verlängerungen der flexiblen Leiter zu ermöglichen. Diese Schaltkreise sind an freiliegenden Stellen, in denen die Leiter in einen Gegenstecker eingesetzt werden könnten, mit dickerem Kupfer beschichtet.

5 ， Molded flex sind flexible Schaltungen, die thermisch zu einfachen Formen geformt werden. Ein gutes Beispiel dafür wäre eine ausgebildete Kuppel auf einer flexiblen Schaltung.

6 ， Mehrlagige, starre Flex-Leiterplatten kombinieren flexible Schaltungen und starre Platinen, bei denen die flexible Schaltung vom starren Leiterplattenbereich ausgeht. Diese Platinen sind die komplexesten und werden verwendet, um zwei oder mehr starre oder mehrschichtige Platinen miteinander zu verbinden.

Das Fermi National Accelerator Lab - Oratorium beherbergt den Tevatron, einen Teilchenbeschleuniger mit einer Geschwindigkeit von vier Meilen. Das Labor benötigte eine flexible Schaltung für eine ungewöhnliche Anwendung - einen Partikeldetektor im Beschleuniger. Die Schaltung musste als gesteuerte Impedanzplatine mit einem Material mit geringem Verlust arbeiten, da die Schaltung Signale mit niedriger Amplitude erfassen würde. Die Schaltung vertrug auch keine Ausgasung, da die Forscher von Fermi nicht wollten, dass der Detektor Partikel fand, die außerhalb der Schaltung entgast worden waren. Außerdem musste die Schaltung flexibel genug sein, um in ein Gehäuse eingesetzt zu werden.

Das Labor benötigte eine gesteuerte Impedanzplatine, die flexibel war, obwohl für das Design vier Kupferschichten erforderlich waren - zwei Signalschichten und zwei Schichten Abschirmung. Darüber hinaus müsste die Schaltung dem Löten standhalten, um alle elektrischen Verbindungen herzustellen.