راهنمای ضروری برای تقویت FPC ها در برابر پارگی

مدارهای چاپی انعطاف پذیر (FPC) به طور گسترده ای در الکترونیک مدرن به دلیل توانایی آنها در قرار دادن در فضاهای جمع و جور و منحنی استفاده می شوند، اما انعطاف پذیری آنها با یک خطر بزرگ همراه است: پاره شدن.مطالعات اخیر نشان می دهد که پاره شدن حدود 50 درصد از تمام شکست های FPC را تشکیل می دهدبرای حفظ FPC ها قوی و قابل اعتماد، تقویت آنها با سخت کننده ها، استفاده از چسب های با کیفیت بالا، پیروی از شیوه های مناسب دستکاری و رسیدگی به آسیب به سرعت بسیار مهم است.این راهنما هر چیزی که شما نیاز به دانستن برای جلوگیری از پاره شدن FPC و افزایش طول عمر آنها را تجزیه می کند.

نکات کلیدی
1.FPC ها را با سخت کننده ها و چسب های قوی در نزدیکی خم ها و کانکتورها تقویت کنید تا در برابر پاره شدن مقاومت کنند.
2به طور دقیق از قوانین شعاع خم (بر اساس تعداد لایه های FPC) برای جلوگیری از ترک ها یا جدا شدن لایه ها پیروی کنید.
3FPC ها را از لبه ها نگه دارید، آنها را در محیط های خشک و ضد استاتیک ذخیره کنید و از استرس بخش های آسیب پذیر اجتناب کنید.
4برای تشخیص زود هنگام مشکلات، بازرسی های منظم برای ترک ها، پد های بلند شده یا قطعات گسسته انجام دهید.
5.شکاف های کوچکی را با جوشاندن، پوشش سیم یا اپوکسی رسانا تعمیر کنید. برای آسیب های شدید با متخصصان مشورت کنید.

انواع FPC و نقاط ضعف

ساختارهای مشترک FPC
FPC ها بر اساس نیازهای انعطاف پذیری و تعداد لایه های خود طبقه بندی می شوند، هر کدام دارای نقاط قوت و موارد استفاده منحصر به فرد هستند:

با تعداد لایه های مس:

a.FPC های تک لایه: ورق مس در یک طرف؛ ساده، کم هزینه، ایده آل برای مدارهای اساسی.
b.FPC های دو لایه: مس در هر دو طرف (با لایه های پوشش) ؛ مناسب برای سیم کشی پیچیده تر.
ج.FPCهای چند لایه ای: لایه های تک/دو لایه ای انباشته شده؛ برای مدارهای با تراکم بالا (به عنوان مثال، دستگاه های پزشکی) استفاده می شود.

انتخاب ورق مس نیز بر دوام تاثیر می گذارد:

a.فشار برقی (RA): انعطاف پذیرتر، مقاوم در برابر ترک مناسب برای FPC های پویا.
ب.پرداخت الکترولیتی (ED) مس: سفت تر، مستعد شکستن در حالت خم شدن مکرر ◄ برای FPC های استاتیک بهتر است.

نکته: برای توزیع مساوی فشار، از طرح های منحنی و قطره ای استفاده کنید تا خطر پاره شدن نقاط اتصال را کاهش دهید.

مناطق مستعد استرس
FPC ها ابتدا در مناطقی که در معرض استرس، گرما یا دستکاری ضعیف قرار دارند شکست می خورند. نقاط ضعف مشترک عبارتند از:

1.دلمینیشن / ترک ها: ناشی از خم کردن مکرر یا گرم کردن نامتناسق (طبقات جدا یا شکسته)
2خراش ها / اکسیداسیون: آسیب به سطح ناشی از دستکاری خشن یا قرار گرفتن در معرض هوا (تکثیر مس را تضعیف می کند).
3عدم تراز قطعات: قطعات نامناسب باعث ایجاد نقاط فشار می شوند که منجر به پاره شدن می شوند.
4نقص های جوش: مقدار کمی جوش یا پل های جوش باعث تضعیف اتصال می شود و باعث می شود که آنها مستعد شکستن باشند.
5استرس حرارتی: چرخه های گرمایش / خنک سازی (به عنوان مثال از جوش) ردپای ترک یا لایه های پوست.
6.شکست های چسبندگی: اتصال ضعیف بین لایه ها باعث پوست شدن می شود ، به ویژه در نزدیکی خم ها.
7.شکستن دی الکتریک: ولتاژ بالا باعث آسیب به عایق می شود، که منجر به شکست کوتاه و ردیابی می شود.

این مشکلات را با بازرسی های بصری (گلاس بزرگ کننده) ، اشعه ایکس (برای آسیب های لایه پنهان) ، آزمایش های خم (تجسم استفاده واقعی) و آزمایش های چرخه حرارتی (بررسی مقاومت گرما) تشخیص دهید.

مواد تقویت کننده

گزینه های سخت کننده
سخت کننده ها پشتیبانی ساختاری را به مناطق آسیب پذیر FPC (به عنوان مثال، خم ها، کانکتورها) اضافه می کنند. مواد مناسب بستگی به مقاومت گرما، قدرت و هزینه دارد:

نکات مهم:

1از FR4 یا سخت کننده های فولادی در نزدیکی مفاصل جوش استفاده کنید تا از خم شدن در هنگام جوش جلوگیری شود.
2برای قطعات متحرک (به عنوان مثال، چرخدسته های تلفن تاشو) ، سخت کننده های PI را انتخاب کنید.
3از FR4 در محیط های مرطوب اجتناب کنید: آب را جذب می کند و با گذشت زمان چسبندگی را تضعیف می کند.

چسب ها و چسب ها
چسب های قوی اطمینان می دهند که سخت کننده ها حتی در معرض خم شدن یا گرما به FPC ها متصل می شوند. گزینه های کلیدی عبارتند از:

توجه: اکثر FPC ها برای جلوگیری از جدایی نیاز به چسب هایی با مقاومت پوست بیش از 3 N / cm دارند. همیشه چسب را با سخت کننده و مواد FPC خود مطابقت دهید (به عنوان مثال،استفاده از tesa® 8857 برای سخت کننده های آلومینیوم و FPC های پلی آمید).

استفاده از سخت کننده

مراحل آماده سازی
آماده سازی مناسب تضمین می کند که سفت کننده ها به طور ایمن به هم متصل شوند و با نیازهای FPC هماهنگ شوند:

1.FPC لایه ها را تکمیل کنید: لایه های پایه FPC (سنگ، دی الکتریک) را قبل از اضافه کردن سخت کننده ها تکمیل کنید.
2. مواد سخت کننده را انتخاب کنید: با مورد استفاده شما مطابقت داشته باشید (به عنوان مثال، PI برای خم های پویا، FR4 برای جوشاندن).
3برش دقیق: استفاده از برش لیزر برای شکل های دقیق
4آماده سازی سطح: تمیز کردن یا خشن کردن سطح سخت کننده (به عنوان مثال، آلومینیوم شن) برای بهبود چسبندگی چسب.
5.بررسی تراز: سوراخ ها / لبه های سخت کننده را با طرح FPC مطابقت دهید (تغییر تراز باعث استرس می شود).

فرآیند پیوستن
روش اتصال را بر اساس نیاز به قدرت و قابلیت استفاده مجدد انتخاب کنید:

1چسب: از چسب آکریلیک / اپوکسی استفاده کنید؛ شکل های چسب برش برای پوشش صاف و مساوی. ایده آل برای چسب دائمی.
2.طلای گیری: استفاده از خمیر جوش برای سخت کننده های فلزی (الومینیوم / فولاد) ؛ کنترل گرما (از آسیب رساندن به لایه های FPC اجتناب کنید). بهترین برای مناطق دارای قدرت بالا و در معرض گرما است.
3.Press-In: سخت کننده های فلزی با تب های فشرده شده در سوراخ های FPC قفل می شوند؛ قابل استفاده مجدد (برای تعمیر آسان است).
4کلیپ ها / پیچ ها: کلیپ های فلزی یا پیچ های کوچک، سخت کننده ها را در جای خود نگه می دارند؛ عالی برای پشتیبانی موقت یا سنگین.

تزئین و پایان دادن
1.Trim Excess Stiffener: استفاده از برش های لیزر یا ابزار تیز برای حذف overhang ✅ لبه های تیز می تواند FPC ها را پاره کند یا به اجزای نزدیک آسیب برساند.
2لبه های صاف: نقاط خشن فیل یا شن برای جلوگیری از غلظت استرس.
3بررسی شکاف ها: بررسی مناطق بدون پیوند (از یک شیشه بزرگ کننده استفاده کنید) ؛ در صورت لزوم چسب را دوباره اعمال کنید.
4تمیز کردن: گرد و غبار یا چسب اضافی را با الکل ایزوپروپیل پاک کنید تا از آلودگی جلوگیری شود.

جلوگیری از پاره شدن FPC
نگهبانان اشک
محافظ های اشک به عنوان "شیلد" برای مناطق پر استرس عمل می کنند و از گسترش ترک ها جلوگیری می کنند. راه حل های رایج:

a. لایه های اضافی: لایه های فیبر پلی آمید، پارچه شیشه ای یا آریامید را به گوشه ها یا گوشه های داخلی اضافه کنید.
ب- سوراخ/جایگاه های تخلیه استرس: سوراخ های کوچک یا سوراخ های برش در گوشه ها برای توزیع نیروی (از نقاط تنش تیز اجتناب می شود).
c. گوشه های گرد: گوشه های تیز 90 درجه را با منحنی ها جایگزین کنید. این باعث توزیع فشار به طور مساوی و کاهش خطر پاره شدن تا 40٪ می شود.

دستورالعمل شعاع خم
شعاع خم (کوچکی ترین منحنی که یک FPC می تواند بدون آسیب تحمل کند) بسیار مهم است. نقض آن باعث ترک یا جداسازی می شود. از استاندارد IPC-2223 پیروی کنید:

نکات:

1محور خنثی (مرکز FPC) را در مرکز قرار دهید تا استرس خم شدن را کاهش دهد.
2.از عبور از مسیرها در ناحیه های منحنی بالا اجتناب کنید
3استفاده از مس رومیزی (RA) برای FPC های پویا

استفاده از بهترین روش ها
دستکاری نادرست یکی از علل اصلی پاره شدن FPC است.

1از لبه ها نگه دارید: هرگز به مرکز FPC دست نزنید (از خم شدن یا آلودگی اثر انگشت جلوگیری می کند).
2ذخیره سازی: FPC ها را در محیط های خشک و با دمای پایدار (40٪ رطوبت 60٪، 15٪ 25 °C) در کیسه های ضد استاتیک نگهداری کنید.
3. مراقبت از مونتاژ:
در انتهای کانکتور، کشش را کاهش دهید (سخت کننده ها / چسب انعطاف پذیر).
در مناطق خم شده، ویاس ها، پد ها یا قطعات را قرار ندهید.
برای مسیرهای ردیابی از شعاع های بزرگ گوشه (≥1mm) استفاده کنید.
4بررسی های قبل از مونتاژ: قبل از نصب، بررسی شکاف ها، پد های بلند شده یا لایه برداری.
5ابزار شبیه سازی: استفاده از نرم افزار (به عنوان مثال، ANSYS) برای آزمایش خم FPC در محیط های مجازی

تعمیر پاره شدن FPC
اشک های کوچک را می توان با روش های DIY تعمیر کرد؛ آسیب های شدید نیازمند کمک حرفه ای است. در زیر راه حل های مرحله به مرحله وجود دارد:

1. کنده کردن و جوشاندن (آثر کوچک / شکستگی پد)
بهترین برای آسیب های جزئی (به عنوان مثال، ردپای ترک خورده، پد بلند شده). ابزار مورد نیاز: آهن جوش، فلکس، سیم جوش، پینت، شیشه بزرگ کننده، الکل ایزوپروپیل.

a. تشخیص: از یک مولتی متر برای بررسی ردپای شکسته استفاده کنید. با یک شیشه بزرگ برای ترک ها بررسی کنید.
ب. آماده کنید: دستگاه را جدا کنید، ناحیه آسیب دیده را با الکل ایزوپروپیل تمیز کنید و بگذارید خشک شود.
c.Expose Copper: به آرامی ماسک جوش را پاک کنید (با استفاده از یک چاقوی تیز) تا ردیابی مس را نشان دهد.
د.آنجاره: فلوکس اعمال می شود، سپس با استفاده از یک آهن جوش برای اضافه کردن یک لایه نازک از جوش به مس در معرض.
e. ترمیم: یک قطعه مس کوچک (از یک PCB ذخیره) را بر روی شکاف (پای بند برای قدرت) جوش دهید.
f.Test: با الکل تمیز کنید، از یک مولتی متر برای بررسی پیوستگی استفاده کنید، سپس دوباره جمع کنید و عملکرد را بررسی کنید.

2تعمیرات سیم پیچ/پوشاندن (فراغ های بزرگ)
برای آسیب های بزرگتر (به عنوان مثال، بخش از دست رفته).

Wire-Wrap: استفاده از یک سیم جمپر نازک (28 ′′ 30 AWG) برای اتصال دو انتهای ردیابی شکسته. نوار، قلع، و جوش سیم به مس؛ عایق با نوار کپتون.
همپوشانی: یک نوار / نوار مس نازک را برش دهید، آن را روی شکاف قرار دهید (هر دو سر را پوشش می دهد) ، آن را به پایین بریزید و عایق بندی کنید.

3نوارهای epoxy/ZEBRA (تعمیرات انعطاف پذیر/بدون جوش)
اپوکسی رسانا: طبق دستورالعمل مخلوط کنید، به شکاف های کوچک با یک چکش دندان استفاده کنید، و برای 24 ساعت درمان کنید.
نوارهای زبرا: نوارهای انعطاف پذیر و رسانا برای تعمیر پد های اتصال. بین FPC و کانکتور هماهنگ کنید، برای برقراری ارتباط دوباره فشار دهید.

مقایسه روش ترمیم

هشدار: در صورت از هم پاشیدن شدید یا آسیب به لایه داخلی، با یک متخصص مشورت کنید

نکات طراحی برای دوام

قرار دادن تقویت کننده
نقاط آسیب پذیر را سفت کنید: سفت کننده ها را در نزدیکی خم ها، کانکتورها و قطعات سنگین (به عنوان مثال تراشه ها) اضافه کنید.
مسیریابی قطعات: قطعات را از مناطق خم شدن بالا دور نگه دارید؛ شکاف های 2 × 3 میلی متر بین قطعات و خم ها را ترک کنید.
تطبیق مواد: از پلی آمید برای لایه های انعطاف پذیر، FR4 برای مناطق سفت استاتیک استفاده کنید.

توازن بین انعطاف پذیری و قدرت
انتخاب مس: استفاده از مس RA برای FPC های پویا؛ مس ED برای جامد.
طراحی رد: رد ها را در نزدیکی خم ها (≥ 0.2 میلی متر) گسترش دهید تا استرس را گسترش دهید؛ از پیچ های تیز اجتناب کنید.
تقارن لایه ها: لایه ها را به طور مساوی در اطراف محور خنثی بسازید تا از انحراف جلوگیری شود.
انتخاب چسب: از چسب مبتنی بر پلی آمید برای پیوند انعطاف پذیر که در برابر خستگی مقاومت می کند استفاده کنید.

هزینه ها و نگهداری

انتخاب های مقرون به صرفه
سخت کننده ها: از پلی آمید (هزینه پایین، انعطاف پذیر) به جای FR4 / فلز برای مناطق غیر گرمایی استفاده کنید؛ PET برای مدارهای اساسی.
چسب ها: از نوار tesa® 8857 (با قیمت مناسب و مقاومت در برابر حرارت بالا) به جای اپوکسی های ویژه استفاده کنید.
سفارش انبوه: برای کاهش هزینه های واحد، سخت کننده ها/ چسب ها را انبوه خریداری کنید.
اندازه های استاندارد: از شکل های سخت کننده سفارشی اجتناب کنید √ اندازه های استاندارد هزینه های طراحی و برش را صرفه جویی می کنند.

بازرسی و نگهداری
بررسی های منظم: هر ماه (یا قبل از استفاده) برای پیدا کردن ترک ها، بادکنک های بلند شده و اتصال های گسسته، بررسی کنید. از یک شیشه بزرگ و یک برس نرم برای تمیز کردن گرد و غبار استفاده کنید.
نگهداری: FPC ها را در کیسه های ضد ایستاتیک، دور از رطوبت و دمای شدید نگه دارید.
تعمیر سریع: پاره های کوچک را فوراً اصلاح کنید - تاخیر منجر به آسیب های بزرگتر و گران تر می شود.

سوالات عمومی
1موثرترین روش برای جلوگیری از پاره شدن FPC چیست؟
ترکیب سخت کننده ها (PI / FR4) در نزدیکی خم ها / کانکتورها ، رعایت دقیق قوانین شعاع خم و استفاده ملایم. این خطر پاره شدن را بیش از 60٪ کاهش می دهد.

2مي تونم يه FPC پاره شده رو در خونه تعمير کنم؟
بله، اشک های کوچک را می توان با جوشاندن، پوشش سیم یا اپوکسی رسانا تعمیر کرد. برای آسیب های شدید، یک متخصص استخدام کنید.

3چقدر بايد FPC ها رو بازرسي کنم؟
هر ماه برای استفاده منظم و قبل از هر استفاده برای دستگاه های حیاتی (به عنوان مثال تجهیزات پزشکی) بررسی کنید.

4کدوم ماده سخت کننده برای تلفن های تاشو بهتره؟
پلی آمید انعطاف پذیر است و می تواند هزاران خم را تحمل کند و در برابر فرسایش مکرر مقاومت می کند.

نتیجه گیری
پاره شدن FPC یک مشکل قابل پیشگیری است، با تقویت، دستکاری و طراحی مناسب، می توانید طول عمر FPC را 2 ٪ 3 برابر افزایش دهید.

a.به طور هوشمندانه تقویت کنید: از سخت کننده ها (PI برای مناطق پویا، FR4 برای جوش) و چسب های با قدرت پوست بالا برای حمایت از نقاط آسیب پذیر استفاده کنید.
ب. جلوگیری از آسیب: از قوانین شعاع خم پیروی کنید، FPC ها را از لبه ها استفاده کنید و در محیط های خشک و ضد ایستاتیک نگهداری کنید.
ج.اصلاح زودهنگام: قبل از گسترش اشک های کوچک را با جوشاندن یا اپوکسی اصلاح کنید؛ برای آسیب های شدید با متخصصان مشورت کنید.
د.طراحی برای دوام: انعطاف پذیری و قدرت را با مس RA، رد های منحنی و لایه های تقارن آمیز متعادل کنید.

با ادغام این شیوه ها در طراحی و نگهداری روال FPC،شما مدار هایی را می سازید که در برابر نیازهای الکترونیک مدرن مقاومت می کنند از تلفن های تاشو تا ماشین آلات صنعتی در حالی که از خرابی های پرهزینه اجتناب می کنیدبرای راهنمایی بیشتر، به استاندارد IPC-2223 مراجعه کنید یا برای راه حل های سفارشی با تامین کنندگان مواد FPC مشورت کنید.