Integrità strutturale e difficoltà nel progetto di circuiti PCB rigido-flessibili

Rigid flex circuit board up close

Grazie alla tecnologia rigido-flessibile siamo in grado di racchiudere più componenti, in uno spazio ancora più piccolo, di quanto fosse possibile fare in passato. Oltre a questo i modelli rigido-flessibili offrono un netto vantaggio rispetto ai modelli rigidi in termini di peso e affidabilità. Potrei scrivere un intero blog sui vantaggi del rigido-flessibile ma lo farò un’altra volta. Il rigido-flessibile è ottimo, ma ci sono alcune cose di cui bisogna essere consapevoli quando lo si utilizza. Quello su cui vorrei soffermarmi in questo articolo sono le difficoltà di instradamento sui progetti rigido-flessibili. Se volete ulteriori informazioni sulle altre problematiche vi invito a leggere attentamente la nostra guida a riguardo.

Progettare la zona flessibile

Quando si affronta il problema dell’instradamento della zona flessibile del vostro progetto PCB ci sono vari fattori da tenere in considerazione. Ovviamente, la differenza principale tra la progettazione di un modello flessibile e quella di uno rigido è che la parte flessibile può essere in movimento.

In particolare i circuiti flessibili hanno requisiti di piegatura che rientrano in tre categorie principali, come definito dalla normativa IPC 2223C Design Standard for Flex Printed Boards. Ognuna di queste categorie ha propri requisiti e limiti.

  • Flessione durante l’Installazione

  • Flessione Dinamica

  • Flessione Singola

Ognuna di queste categorie ha una specifica minima di flessione e flessione rigido-flessibile, che viene calcolata come fattore di deformazione del rame sottoposto a sollecitazione, come multiplo dello spessore della flessione finita e come numero di strati.

Questo significa che non sussistono solo considerazioni elettriche, ma anche fisiche. Infatti ci si deve preoccupare anche della deformazione del rame in relazione alla rottura e allo strappo, il che limita ulteriormente ciò che si può e non si può fare.

Ad esempio, si possono avere parecchie VIA (connessioni elettriche tra gli strati) ma non è consigliabile posizionarle vicino alle zone dove si verificano le flessioni a causa delle sollecitazioni che esse impongono al conduttore. Inoltre, per lo stesso motivo, dovrete collegare le VIA utilizzando i teardrop.

Quando si tratta di cambiare la larghezza è necessario farlo gradualmente, mai bruscamente. Ogni volta che si ha una pista che entra in un pad, in particolare quando esiste una fila di essi allineati, come in un terminatore di circuito flessibile (mostrato sotto), si crea un punto debole dove il rame è soggetto ad affaticamento nel tempo. A meno che non si applichi un rinforzo o non sia prevista una sola piega, è vivamente sconsigliato assottigliare i pad.

Assottigliamento dei bordi per incrementare la resistenza

Quando si lavora con circuiti flessibili è necessario pensare a come ridurre le sollecitazioni nelle aree di piegatura. Per poter alleviare i punti di pressione si consiglia di distribuire le piste in modo uniforme su tutta la scheda. Inoltre, l'aggiunta di ampi connettori vicino alle parti esterne della vostra scheda flessibile fornisce maggiore forza alla scheda stessa evitando possibili strappi.

Piste di rame poste una sopra l’altra (sopra) e alternate verticalmente (sotto)

Se avete bisogno di realizzare un instradamento flessibile su due lati assicuratevi di alternare le vostre piste invece di disporle una sopra l'altra. Questo vi aiuterà a ridurre la tensione nel vostro circuito permettendovi di avere un prodotto più affidabile.

L'argomento del design rigido-flessibile è molto ampio e ci sarebbero molte altre cose da tenere in considerazione, tuttavia, se dovessi riassumere il concetto in una sola frase, questa sarebbe: "Piegatela, non rompetela". Per scoprire di più sulle problematiche legate alla creazione di un circuito rigido-flessibile date un'occhiata a questo documento tecnico gratuito sul superamento delle difficoltà durante la progettazione di circuiti PCB rigido-flessibili.

 

Informazioni sull'autore

Alexsander Tamari

Alexsander joined Altium as a Technical Marketing Engineer and brings years of engineering expertise to the team. His passion for electronics design combined with his practical business experience provides a unique perspective to the marketing team at Altium. Alexsander graduated from one of the top 20 universities in the world at UCSD where he earned a Bachelor’s degree in Electrical Engineering.

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