Quali sono le linee guida di progettazione per prevenire la fessurazione nelle aree di piegatura rigido-flessa?

Il flessibile è fantastico fino a quando il primo ritorno di campo non si presenta con una traccia aperta proprio in corrispondenza della curva. Il più delle volte non si tratta di “danni misteriosi”. Si tratta di sollecitazioni che si accumulano dove la scheda non è in grado di gestirle: rame, placcature e brusche variazioni di rigidità.

Se costruite prodotti rigidi-flessibili per prodotti pieghevoli, sostituzioni di cablaggi mobili o involucri stretti, questa guida vi aiuterà a mantenere viva l'area di piegatura attraverso le rotazioni dei prototipi e la produzione di massa. Se avete bisogno di un produttore che sia in grado di eseguire produzioni in tempi rapidi e volumi stabili di OEM/ODM, iniziate dalle specifiche e dal flusso DFM sul nostro sito web Cina PCB B2B fabbrica homepage.

Aree di piegatura rigide-flesse: perché si verificano le fessurazioni

La fessurazione inizia solitamente come microfratture nel rame o nella placcatura. Poi le vibrazioni, i cicli di calore o le ripetute piegature trasformano le microfratture in vere e proprie aperture.

Riconoscerete le cause comuni:

• Il raggio di curvatura è troppo stretto per lo spessore della pila.
• All'interno della zona di flessione si collocano le passerelle, i rilievi o gli elementi placcati.
• La transizione da rigido a flessibile agisce come una cerniera.
• Il percorso delle tracce rende il flex più rigido di quanto si pensi.
• La finitura della superficie o la scelta del materiale non corrispondono al ciclo di piegatura.

Se volete una visione di alto livello di ciò che possiamo costruire (stackup, opzioni di flessibilità e limiti di processo), controllate Capacità.

Raggio di curvatura

Scegliere prima un raggio di curvatura sicuro, quindi tracciare il percorso

Iniziare con il raggio di curvatura. Tutto il resto dipende da questo.

Cosa fare

• Bloccare il raggio di curvatura in anticipo, prima di “finire la fresatura”.”
• Dite al vostro fab che la curva è statico (si piega una volta e rimane fermo) o dinamico (si piega più volte).

Regola empirica (punto di partenza)

• Curva statica: molte squadre iniziano intorno ~10× lo spessore del flex.
• Curvatura dinamica: aumentare il raggio. Più cicli ci sono, più raggio è necessario.

Scena del mondo reale Un modulo pieghevole sembra perfetto in CAD, ma la cerniera costringe la flessione ad avvolgersi più strettamente del previsto. Questo è il momento in cui si manifesta l'affaticamento del rame. Se il team meccanico non è in grado di garantire il raggio, aggiungete un fermo rigido nell'involucro o riprogettate il percorso di piegatura.

Per la costruzione di prodotti rigidi e flessibili e per i circuiti pieghevoli, consultate il nostro sito Pagina del produttore di PCB rigidi-flessibili.

Vias nelle aree di curva

Tenere i vias / PTH / componenti fuori dalla zona di piegatura

Un foro passante placcato in un'area di piegatura è come fare un foro in una graffetta e poi piegarla. Non vi ricambierà.

Cosa fare

• Tenere PTH, microvias, piastre di prova e componenti fuori dalla zona di flessione.
• Se è necessario passare gli strati, farlo nella sezione rigida o in una zona di “atterraggio” senza curve.

Scena del mondo reale Si sta eseguendo il routing di un connettore stretto e l'unica via di fuga pulita mette le vias proprio dove il cavo si piega. Il prototipo potrebbe passare. Poi, dopo una prova di caduta, quel barile di via diventa il punto di rottura.

Se avete bisogno di un supporto per le regole di fab e i controlli DFM su layout complessi, il nostro Servizio di fabbricazione di PCB è un buon punto di partenza.

Mantenimento della transizione da rigido a flessibile

Aggiungete un fermo vicino al confine tra rigido e flessibile.

Il confine tra rigidità e flessione è una scogliera di rigidità. Se la curva avviene troppo vicino, la flessione si “piega” proprio sul bordo.

Cosa fare

• Definire un'area di esclusione attorno al confine per i vias, le modifiche al rame e le piazzole dei componenti.
• La curvatura deve avvenire al centro della campata di flessione, non alla transizione.

Regola empirica (punto di partenza)

• Molti negozi utilizzano una distanza di sicurezza dell'ordine di ~1 mm+ a seconda della costruzione, del peso del rame e del design dell'irrigidimento. Trattatelo come un elemento di DFM, non come un'ipotesi.

Bordo di irrigidimento

Vias di controllo vicino agli irrigidimenti

Gli irrigidimenti sono utili, ma i loro bordi sono fonte di stress. Spesso le viuzze “appena fuori” dal bordo di un irrigidimento si rompono per prime.

Cosa fare

• Se si utilizzano i rinforzi, tenere gli elementi sensibili lontani dal bordo del rinforzo.
• Evitare di collocare campi via densi proprio accanto al confine dell'irrigidimento.

Scena del mondo reale Il flex di un modulo per fotocamera utilizza un irrigidimento sotto il connettore. Il connettore sopravvive alla rifusione, ma il flex si rompe durante l'assemblaggio perché la piegatura inizia proprio sul bordo dell'irrigidimento. Spostando la linea di piegatura di qualche millimetro e aggiungendo una maggiore diffusione della deformazione, si risolve il problema.

Per le costruzioni rigide-flessibili in poliimmide che includono sezioni di cavo flessibile, vedere PCB rigido-flessibile in poliammide con cavo FPC.

Tracciamento del percorso nell'area della curva

Tracciare le tracce tenendo conto della curva: ortogonale/perpendicolare + evitare la rigidità della “trave a I”.

Lo stile di instradamento può trasformare accidentalmente il vostro flex in una trave.

Cosa fare

• Nella zona della curva, le tracce del percorso perpendicolare alla linea di curvatura quando possibile.
• Se si dispone di più strati flessibili, tracce sfalsate tra gli strati attraverso la curva. Non impilateli perfettamente l'uno sull'altro. Il rame impilato si comporta come una “trave a I”.”

Utilizzate curve, non angoli a 90°; aggiungete goccioline/filtri in corrispondenza di pad e vias.

Gli angoli vivi concentrano le sollecitazioni. La geometria liscia le distribuisce.

Cosa fare

• Utilizzate archi e curve dolci nella zona di flessione.
• Aggiungete delle goccioline nel punto in cui una traccia sottile incontra un pad o una via di terra.
• Evitare salti di larghezza improvvisi nell'area della curva.

Scena del mondo reale Un sensore flessibile indossabile si guasta ogni volta sullo stesso cuscinetto. La soluzione non era un rame più spesso. Si trattava di gocce a goccia e di un angolo di ingresso più morbido nel cuscinetto, che riduceva il picco di sollecitazione.

Se il vostro progetto include sezioni FPC, potete anche fare riferimento al nostro sito web Pagina del produttore di FPC personalizzati.

Piani di rame in flex

Trattare con attenzione i piani di rame in fase di flessione: preferire i piani tratteggiati/incrociati in fase di flessione.

I piani solidi aggiungono rapidamente rigidità. Ciò può essere positivo nelle aree rigide. Nella zona di flessione, può essere una trappola per l'affidabilità.

Cosa fare

• Utilizzare la terra tratteggiata nell'area di piegatura se il budget per l'integrità del segnale lo consente.
• Tenere i grandi versamenti di rame fuori dalla zona di piegatura, a meno che non siano veramente necessari.
• Se dovete trasportare corrente, considerate più conduttori stretti invece di un'unica lastra enorme.

Coprire e scaricare la tensione

Rinforzare correttamente i rilievi/caratteristiche con il rivestimento e l'ancoraggio

Le rotture per distacco e sollevamento sono frequenti quando i tamponi si trovano in una zona in movimento.

Cosa fare

• Utilizzare aperture di copertura che non espongano più rame del necessario.
• Aggiungere elementi di ancoraggio nei punti in cui le piazzole o i vias si trovano in prossimità di zone di movimento.
• Se possibile, tenere i giunti di saldatura fuori dalla sezione di flessione.

Aggiungere uno scarico della deformazione in prossimità dell'interfaccia rigido-flessibile quando si verificano curve nelle vicinanze

Lo scarico della deformazione distribuisce la forza. Si tratta di rimuovere il “punto di cerniera”.”

Cosa fare

• Aggiungere uno scarico della trazione nella transizione quando la copertura costringe a una curva vicino al bordo rigido.
• Evitare brusche variazioni di spessore durante l'arco di curvatura.

Se la vostra costruzione necessita anche di un supporto per l'assemblaggio (SMT, tecnica mista, chiavi in mano), consultate Assemblaggio di PCB.

Finitura superficiale ENIG

Non piegare le aree di contatto/dita placcate in ENIG

Se la zona di piegatura comprende dita placcate o strati pesanti di nichel, il rischio di crepe aumenta.

Cosa fare

• Mantenere le dita ENIG e le zone di contatto con l'oro in sezioni non piegate.
• Se avete bisogno di dita d'oro, progettate la meccanica in modo che quelle aree non si flettano mai.

Scelta del materiale: rame laminato e bonificato

Scegliere i materiali per il profilo di movimento: Rame RA per flessioni ripetute

Il tipo di rame conta più di quanto si pensi.

Cosa fare

• Per la flessione dinamica, utilizzare possibilmente rame laminato-anellato (RA).
• Mantenere la pila di flessione sottile e costante per tutta la durata della curva.

Tabella delle linee guida per la progettazione

Produzione e CQ

È possibile progettare una zona di piegatura perfetta e perdere comunque affidabilità se il controllo del processo è approssimativo. Per le costruzioni B2B, si desidera una laminazione uniforme, una registrazione pulita del coverlay e una qualità di foratura/placcatura stabile.

Se volete vedere come controlliamo i prototipi e i volumi, andate su Qualità. Se siete pronti a inviare uno stackup, note di piegatura e Gerber per un feedback DFM, contattateci tramite Contatto.