Quais são as diretrizes de conceção para evitar fissuras em áreas de dobragem rígida-flexível?

O Rigid-flex é fantástico até ao momento em que o primeiro retorno de campo aparece com um traço aberto mesmo na curva. Na maioria das vezes, não se trata de “danos misteriosos”. É tensão acumulada onde a placa não consegue lidar com ela: cobre, revestimento e mudanças bruscas de rigidez.

Se constrói rigid-flex para produtos dobráveis, substituições de arneses móveis ou caixas apertadas, este guia ajudá-lo-á a manter a área de dobragem viva através de protótipos e produção em massa. Se também precisa de um fabricante que possa executar construções rápidas e um volume OEM/ODM estável, comece pelas especificações e pelo fluxo DFM no nosso Página inicial da fábrica de PCB B2B da China.

Zonas de dobragem rígidas-flexíveis: por que razão ocorre a fissuração

A fissuração começa normalmente como micro-fracturas no cobre ou no revestimento. Depois, a vibração, os ciclos de calor ou a dobragem repetida transformam as microfracturas em verdadeiras aberturas.

Causas de raiz comuns que reconhecerá:

• O raio de curvatura é demasiado apertado para a espessura da pilha.
• Vias, almofadas ou elementos revestidos situam-se dentro da zona de flexão.
• A transição de rígido para flexível actua como uma dobradiça.
• O traçado do traço torna a flexibilidade mais rígida do que se pensa.
• O acabamento da superfície ou a escolha do material não corresponde ao ciclo de dobragem.

Se pretender uma visão de alto nível do que podemos construir (empilhamentos, opções flexíveis e limites de processo), consulte Capacidades.

Raio de curvatura

Escolher primeiro um raio de curvatura seguro, depois o percurso

Comece pelo raio de curvatura. Tudo o resto depende disso.

O que fazer

• Bloqueie o raio de curvatura com antecedência, antes de “terminar a fresagem”.”
• Diga à sua fábrica que a curva é estático (dobra-se uma vez, fica parado) ou dinâmico (dobra-se várias vezes).

Regra geral (ponto de partida)

• Curva estática: muitas equipas começam por volta de ~10× a espessura flexível.
• Curvatura dinâmica: maior. Quanto mais ciclos, mais raio é necessário.

Cena do mundo real Um módulo dobrável parece bem em CAD, mas a dobradiça força o cabo flexível a ficar mais apertado do que o planeado. É nessa altura que a fadiga do cobre se manifesta. Se a sua equipa mecânica não conseguir garantir o raio, adicione um batente rígido na caixa ou redesenhe o caminho da dobra.

Para construções de produtos rígidos-flexíveis e circuitos dobráveis, consulte a nossa Página do fabricante de PCB Rigid-Flex.

Vias em zonas de curvatura

Manter as vias / PTH / componentes fora da zona de curvatura

Um furo de passagem chapeado numa área de dobragem é como fazer um furo num clip de papel e depois dobrá-lo. Ele não o vai amar de volta.

O que fazer

• Mantenha o PTH, as microvias, as almofadas de teste e os componentes fora da zona de flexão.
• Se tiver de fazer a transição de camadas, faça-a na secção rígida ou numa zona de “aterragem” sem dobras.

Cena do mundo real Está a encaminhar um conetor apertado, e o único caminho de fuga limpo coloca vias mesmo onde o cabo se dobra. O protótipo pode passar. Depois, um teste de queda mais tarde, essa via torna-se o ponto de falha.

Se precisar de apoio para regras de fabrico e verificações DFM em esquemas complexos, o nosso Serviço de fabrico de PCB é um bom ponto de partida.

Manutenção da transição rígido-flexível

Acrescentar um "keep-out" perto do limite rígido-flexível

O limite entre rígido e flexível é um precipício de rigidez. Se a curvatura ocorrer demasiado perto, a flexão “dobra-se” mesmo no limite.

O que fazer

• Defina uma zona de exclusão em torno do limite para vias, alterações de cobre e almofadas de componentes.
• Faça com que a curvatura ocorra no meio do vão flexível, não na transição.

Regra geral (ponto de partida)

• Muitas lojas utilizam uma distância de segurança da ordem de ~1 mm+ dependendo da construção, do peso do cobre e do design do reforço. Trate isto como um item DFM, não como uma suposição.

Aresta de reforço

Vias de controlo perto de reforços

Os reforços são úteis, mas os seus bordos são factores de aumento de tensão. As vias “fora” de uma borda de reforço geralmente racham primeiro.

O que fazer

• Se utilizar reforços, mantenha os elementos sensíveis afastados do bordo do reforço.
• Evitar colocar campos de via densos mesmo junto ao limite do reforço.

Cena do mundo real O módulo flexível de uma câmara utiliza um reforço por baixo do conetor. O conetor sobrevive ao refluxo, mas o cabo flexível racha durante a montagem porque a curvatura começa exatamente na extremidade do reforço. Deslocar a linha de dobragem alguns milímetros e adicionar uma dispersão de tensão mais ampla resolve o problema.

Para construções rígidas-flexíveis de poliimida que incluem secções de cabos flexíveis, ver Placa de circuito impresso rígida-flexível em poliimida com cabo FPC.

Encaminhamento de traços na área de curvatura

Traçar os traços tendo em conta a curva: ortogonais/perpendiculares + evitar a rigidez da viga em “I

O estilo de encaminhamento pode transformar acidentalmente o seu cabo flexível numa viga.

O que fazer

• Na zona de curvatura, os traços de rota perpendicular à linha de curvatura sempre que possível.
• Se tiver várias camadas flexíveis, traços de escalonamento entre as camadas através da dobra. Não as empilhe perfeitamente umas em cima das outras. Esse cobre empilhado comporta-se como uma viga em “I”.”

Utilizar curvas, não cantos de 90°; adicionar gotas de lágrima/perfis nas almofadas e vias

Os cantos afiados concentram o stress. A geometria suave espalha-o.

O que fazer

• Utilizar arcos e curvas suaves na zona de flexão.
• Acrescentar gotas de lágrima onde um traço fino se encontra com uma almofada ou via terrestre.
• Evitar saltos bruscos de largura na zona de curvatura.

Cena do mundo real Um sensor flexível para usar no corpo falha sempre na mesma almofada. A solução não foi um cobre mais espesso. Foram gotas de lágrima e um ângulo de entrada mais suave na almofada, o que reduziu o pico de tensão.

Se o seu projeto incluir secções do FPC, poderá também consultar a nossa Página do fabricante do FPC personalizado.

Planos de cobre em flexão

Tratar os planos de cobre com cuidado em flexão: preferir hachurado/cruzado quando se trata de flexão

Os planos sólidos acrescentam rigidez rapidamente. Isso pode ser bom em áreas rígidas. Na zona de flexão, pode ser uma armadilha de fiabilidade.

O que fazer

• Utilize uma ligação à terra hachurada na área de curvatura se o seu orçamento para a integridade do sinal o permitir.
• Mantenha os grandes derrames de cobre fora da zona de dobragem, a menos que seja realmente necessário.
• Se tiver de transportar corrente, considere vários condutores mais estreitos em vez de uma placa enorme.

Cobertura e alívio de tensão

Reforçar corretamente as almofadas/caraterísticas com cobertura e ancoragem

As falhas de descolagem e elevação são comuns quando as almofadas se encontram numa região em movimento.

O que fazer

• Utilizar aberturas de cobertura que não exponham mais cobre do que o necessário.
• Adicionar caraterísticas de ancoragem onde as almofadas ou vias se encontram perto de zonas de movimento.
• Manter as juntas de solda fora da secção de flexão sempre que possível.

Adicionar alívio de tensão perto da interface rígido-flexível quando ocorrerem dobras nas proximidades

O alívio de tensão espalha a força. Pense nisso como a remoção do “ponto de articulação”.”

O que fazer

• Acrescente um alívio de tensão na transição quando o seu armário obrigar a uma dobragem perto do bordo rígido.
• Evitar alterações bruscas de espessura ao longo do vão de curvatura.

Se a sua construção também necessitar de apoio à montagem (SMT, tecnologia mista, chave na mão), consulte Montagem de PCB.

Acabamento da superfície ENIG

Não dobrar as áreas de contacto/dedo revestidas com ENIG

Se a sua zona de dobragem incluir dedos revestidos ou camadas pesadas de níquel, o risco de fissuração aumenta.

O que fazer

• Manter os dedos ENIG e as zonas de contacto de ouro em secções não dobradas.
• Se precisar de dedos dourados, conceba a mecânica de modo a que essas áreas nunca se flexionem.

Escolha do material: cobre laminado e recozido

Selecionar materiais para o perfil de movimento: Cobre RA para flexões repetidas

O tipo de cobre é mais importante do que se espera.

O que fazer

• Para flexão dinâmica, utilizar cobre laminado recozido (RA) sempre que possível.
• Manter a pilha de flexão fina e consistente ao longo da extensão da dobra.

Tabela de diretrizes de conceção

Fabrico e controlo de qualidade

É possível conceber uma zona de dobragem perfeita e, ainda assim, perder a fiabilidade se o controlo do processo for desleixado. Para as construções B2B, pretende-se uma laminação consistente, um registo limpo do coverlay e uma qualidade estável de perfuração/galvanização.

Se quiser ver como controlamos isso através do protótipo e do volume, vá a Qualidade. Se estiver pronto para enviar um stackup, notas de dobragem e Gerbers para feedback DFM, contacte-nos através de Contactar-nos.