PCB های سفت و انعطاف پذیر: استخوان و رباط دستگاه های تاشو

تصاویر مجاز مشتری

محتویات

• نکته های کلیدی
• PCB های سخت و انعطاف پذیر چیست؟
• چگونه PCB های سفت و انعطاف پذیر قدرت و انعطاف پذیری را ترکیب می کنند
• کاربرد های حیاتی: از تلفن های تاشو تا فضاپیما
• PCB های سخت و انعطاف پذیر در مقابل PCB های سنتی: یک تجزیه و تحلیل مقایسه
• چالش طول عمر خم شدن: آزمایش برای 100،000 تا
• مواد و تولید: ساخت سازه های محکم و انعطاف پذیر
• نوآوری های آینده در تکنولوژی رید فلیکس
• سوالات عمومی

نکته های کلیدی
1PCB های جامد و انعطاف پذیر بستر های جامد (برای پشتیبانی ساختاری) و لایه های انعطاف پذیر (برای توانایی خم شدن) را به یک واحد ادغام می کنند.برگهای بدون دنده که هم به عنوان "استانها" و هم به عنوان "رباط ها" در دستگاه های تاشو عمل می کنند.
2آنها در مقایسه با PCB های سفت با کابل ها، 30 تا 50 درصد صرفه جویی در فضا را امکان پذیر می کنند، وزن را کاهش می دهند و قابلیت اطمینان را در الکترونیک فشرده بهبود می بخشند.
3برای تلفن های تاشو (مانند سامسونگ گلکسی Z فولد) ، فضاپیماها و ابزارهای پزشکی ، PCB های سخت و انعطاف پذیر باید بدون شکست در برابر 100،000+ تاپیک مقاومت کنند.
4چالش ها شامل خستگی مواد و دوام مفاصل جوش است که با استفاده از مواد پیشرفته مانند پلی آمید و تولید دقیق حل می شود.

PCB های سخت و انعطاف پذیر چیست؟
PCB های جامد و انعطاف پذیر صفحه های مداری ترکیبی هستند که بخش های جامد (که ثبات ساختاری را فراهم می کنند) و بخش های انعطاف پذیر (که امکان خم کردن مکرر را دارند) را در یک طراحی یکپارچه ترکیب می کنند.برخلاف تنظیمات سنتی که در آن PCB های سفت از طریق کابل ها یا کانکتورها متصل می شوند، صفحه های سفت و انعطاف پذیر ارتباطات خارجی را از بین می برند.، ایجاد یک راه حل قوی تر و فشرده تر.
این ادغام آن ها را برای دستگاه هایی که نیاز به ثبات (برای نگهداری تراشه ها، باتری ها) و انعطاف پذیری (برای تاپیک، پیچ و خم و یا متناسب با فضاهای تنگ) دارند، ایده آل می کند.به آن ها به عنوان "اکسلت" الکترونیک فکر کنید: قسمت های سفت مانند استخوان ها عمل می کنند، که اجزای سنگین را پشتیبانی می کنند، در حالی که لایه های انعطاف پذیر مانند رباط ها عمل می کنند، که حرکت بدون شکستن را امکان پذیر می کند.

چگونه PCB های سفت و انعطاف پذیر قدرت و انعطاف پذیری را ترکیب می کنند
جادويي PCB هاي سخت و انعطاف پذير در ساخت لايه دار آنهاست:
بخش های سفت: ساخته شده از FR-4 یا مواد با دمای بالا، این مناطق از اجزای مانند پردازنده ها، صفحه نمایش ها و باتری ها پشتیبانی می کنند. آنها ثبات مکانیکی را فراهم می کنند،جلوگیری از انحراف تحت فشار.
بخش های انعطاف پذیر: از زیربناهای نازک پلی آمید (PI) با ردپای مس تشکیل شده است، این لایه ها امکان خم شدن را فراهم می کنند. پلی آمید در برابر گرما، مواد شیمیایی و خستگی مقاوم است که برای حرکت مکرر حیاتی است.
لایه بندی یکپارچه: لایه های سفت و انعطاف پذیر با استفاده از چسب های با دمای بالا در طول تولید به یکدیگر متصل می شوند و یک صفحه واحد و یکپارچه بدون نقاط ضعیف ایجاد می کنند.

این طراحی نیاز به کانکتورها، کابل ها یا پیچ ها را از بین می برد. نقاط شکست رایج در دستگاه های سنتی.

کاربرد های حیاتی: از تلفن های تاشو تا فضاپیما

گوشی های هوشمند تاشو
دستگاه هایی مانند سامسونگ گالکسی Z فولد و موتورولا رازر به PCB های سخت انعطاف پذیر برای فعال کردن عملکرد جمع شدن امضای خود تکیه می کنند. بخش های سخت پردازنده اصلی، ماژول های دوربین و باتری را در خود جای می دهند.در حالی که لایه های انعطاف پذیر نصف صفحه نمایش را به هم متصل می کننداین طراحی اجازه می دهد تا تلفن را به صورت صاف (کم کردن اندازه 50٪) و در عین حال حفظ جریان سیگنال بدون وقفه بین اجزای.

فضاپیماها و ماهواره ها
در فضاپیما، وزن و قابلیت اطمینان بسیار مهم است. PCB های سفت و انعطاف پذیر جایگزین سیم های سنگین کابل در ماهواره ها و مریخ نوردها می شوند و جرم را تا 40٪ کاهش می دهند.طراحی بی سیم آن ها در برابر لرزش های شدید در هنگام پرتاب و تشعشعات در فضا مقاومت می کند، اطمینان از عملکرد بدون وقفه سیستم های حیاتی (مانند ماژول های ارتباطی)

اندوسکوپ هاي پزشکي
اندوسکوپ ها برای حرکت در بدن به دستگاه های کوچک و انعطاف پذیر نیاز دارند. PCB های سفت و انعطاف پذیر محفظه های سنسور سفت (برای دوربین ها / LED ها) را با بخش های انعطاف پذیر که در اطراف اندام خم می شوند، ادغام می کنند.آنها در برابر مواد شیمیایی استریلیزه کننده مقاومت می کنند و سلامت سیگنال را حفظ می کنند، که آنها را برای روش های حداقل تهاجمی ضروری می کند.

PCB های سخت و انعطاف پذیر در مقابل PCB های سنتی: یک تجزیه و تحلیل مقایسه ای

چالش طول عمر خم شدن: آزمایش برای 100،000 تا

مهمترین مورد نیاز برای PCB های سخت و انعطاف پذیر دوام خم است، به ویژه در دستگاه های مصرفی. یک تلفن تاشو، به عنوان مثال، باید بیش از 100،000 تاپیک (حدود 5 سال استفاده) را بدون:
    ترکیدن آثار مس: لایه های انعطاف پذیر از مس نازک (12-18μm) برای مقاومت در برابر خستگی استفاده می کنند؛ مس ضخیم تر مستعد شکستن است.
    شکست مفصل جوش: اجزای نزدیک به منطقه خم شدن از ماسک های جوش انعطاف پذیر برای جذب استرس استفاده می کنند.
    اشک های زیربنایی: لایه های پلی آمید با فیبرهای شیشه ای تقویت می شوند تا از شکستگی جلوگیری شود.
تولید کنندگان PCB های سخت و انعطاف پذیر را با استفاده از ماشین آلات خودکار آزمایش می کنند که صفحه را با سرعت 60 چرخه در دقیقه جمع / باز می کنند و سال های استفاده را در هفته ها شبیه سازی می کنند. تنها صفحه هایی که از این آزمایش عبور می کنند به تولید می رسند.

مواد و تولید: ساخت سازه های محکم و انعطاف پذیر
سبسترات های انعطاف پذیر: پلی آمید (PI) استاندارد طلا است ️ این مقاومت در برابر -269 درجه سانتیگراد تا 400 درجه سانتیگراد، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و حفظ انعطاف پذیری پس از 100،000+ تاپیک است.
زیربناهای سفت: FR-4 (برای دستگاه های مصرفی) یا مواد راجرز (برای استفاده در فضای هوایی با فرکانس بالا) سفتی را فراهم می کنند.
چسب ها: چسب های مبتنی بر اپوکسی بدون از دست دادن انعطاف پذیری لایه ها را پیوند می دهند و تضمین می کنند که تخته به طور یکنواخت خم می شود.
پوشش: پوشش طلا غوطه ور شدن نیکل بدون برق (ENIG) از ردپای مس در محیط های مرطوب (مانند تلفن های هوشمند) در برابر خوردگی محافظت می کند.

نوآوری های آینده در تکنولوژی رید فلیکس
مواد خود سازنده: تحقیقات در مورد پلیمرهایی که در هنگام خم کردن ترک های کوچک را ترمیم می کنند، می تواند طول عمر را تا 500،000+ تا افزایش دهد.
یکپارچه سازی سه بعدی: لایه های سخت و انعطاف پذیر انباشته شده، اجزای بیشتری را در فضاهای کوچکتر، که برای فولدر های نسل بعدی حیاتی است، امکان پذیر می کند.
جوهر های رسانا: جوهر های انعطاف پذیر چاپ شده می توانند هزینه های تولید را کاهش دهند در حالی که انعطاف پذیری را بهبود می بخشند.

سوالات عمومی
PCB های سخت و انعطاف پذیر در تلفن های تاشو چقدر دوام می آورند؟
مدل های برتر (مانند Galaxy Z Fold) بدون از دست دادن عملکرد، به 200،000 تا برابر 100 تا در روز برای 5 سال آزمایش می شوند.
آیا PCB های سخت و انعطاف پذیر گران تر از PCB های سنتی هستند؟
بله، آنها به دلیل لایه بندی و آزمایش پیچیده 20-50٪ بیشتر هزینه می کنند. با این حال، صرفه جویی از کابل ها / کانکتورهای کاهش یافته این هزینه را در تولید حجم بالا جبران می کند.
آیا می توان PCB های سخت و انعطاف پذیر را تعمیر کرد؟
آسیب محدود به لایه های انعطاف پذیر اغلب نیاز به تعویض کامل دارد، زیرا طراحی یکپارچه جایی برای تثبیت جوش نمی گذارد.
چرا در فضاپیما به جای کابل استفاده می شود؟
کابل ها می توانند در جاذبه صفر نرم شوند یا در هنگام پرتاب لرزش کنند. PCB های سخت انعطاف پذیر این خطر را از بین می برند و ارتباطات بدون وقفه را تضمین می کنند.

PCB های سخت و انعطاف پذیر قهرمانان ناشناخته الکترونیک انعطاف پذیر مدرن هستند، ترکیب قدرت و سازگاری برای امکان دستگاه هایی که قبلاً غیرممکن تصور می شد.,این "حجرات و رباط های" مدارها فقط به طور ضروری بیشتر می شوند، ثابت می کنند که آینده الکترونیک هم سفت و هم انعطاف پذیر است.