PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่น: เปิดเผยโครงสร้าง ประโยชน์ และเหตุผลที่มันเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย

รูปภาพที่สร้างขึ้นโดยลูกค้า

ในยุคที่อิเล็กทรอนิกส์ต้องการการใช้งานที่เล็กกว่า ความทนทานสูงกว่าและการทํางานที่เรียบร้อย จากสมาร์ทโฟนที่พับได้ไปยังเครื่องปลูกทางการแพทย์ที่ช่วยชีวิต PCBs ที่แข็งแรงและยืดหยุ่นได้ปรากฏขึ้นเป็นเทคโนโลยีที่เปลี่ยนแปลงไม่เหมือนกับ PCBs แข็งแรงดั้งเดิม (จํากัดรูปทรงคง) หรือ PCBs ยืดหยุ่น (ขาดการสนับสนุนโครงสร้าง) PCBs แข็งแรง-ยืดหยุ่นผสมผสานชั้นที่แข็งแกร่งและมิตรกับองค์ประกอบส่วนที่ประหยัดพื้นที่ในแผ่นบูรณาการเดียวตลาดสะท้อนความต้องการนี้: ภายในปี 2034 ตลาด PCB แข็งแรงและยืดหยุ่นทั่วโลกคาดว่าจะบรรลุ ** 77.7 พันล้านดอลลาร์** โดยภูมิภาคเอเชียและแปซิฟิกเป็นผู้นําในปี 2024 (หุ้นตลาด 35%รายได้ 9 พันล้านดอลลาร์).

คู่มือนี้ล้างความลึกลับของ PCB ที่แข็งแรงและยืดหยุ่น: โครงสร้างหลักของมัน, วิธีที่มันแตกต่างจาก PCB แบบดั้งเดิม, ข้อดีสําคัญ, การใช้งานในโลกจริง, และข้อพิจารณาการออกแบบที่สําคัญด้วยตารางที่ใช้ข้อมูล, ความรู้จากอุตสาหกรรม และคําแนะนําที่สามารถนําไปใช้ได้ มันทําให้คุณสามารถนําเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในการออกแบบอิเล็กทรอนิกส์ของคุณ

ประเด็นสําคัญ
a.โครงสร้าง = ความแข็งแรง + ความยืดหยุ่น: PCBs Rigid-flex ประกอบด้วยชั้น FR4/Teflon ที่แข็งแกร่ง (สําหรับการสนับสนุนองค์ประกอบ) และชั้น polyimide ที่ยืดหยุ่น (สําหรับการบิด) โดยกําจัดความต้องการของเครื่องเชื่อม / เคเบิล
b.ประสิทธิภาพการใช้จ่ายในระยะยาว: ขณะที่ค่าใช้จ่ายในการผลิตล่วงหน้าสูงกว่า PCB แบบดั้งเดิม 20~30% แต่มันลดค่าใช้จ่ายในการประกอบ 40% และลดค่ารักษาความปลอดภัย 50% มากกว่าอายุการใช้งาน 5 ปี
c.ความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง: มันทนต่อการหมุนเวียนของความร้อน (-40 °C ถึง + 150 °C), การสั่นสะเทือน (10 ‰ 2000 Hz) และความชื้น เหมาะสําหรับการใช้งานด้านอากาศยานยนต์และการแพทย์
d. ความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ: การเชื่อมต่อชั้นตรงลด EMI 30% และการสูญเสียสัญญาณ 25% เมื่อเทียบกับ PCB แบบมีเคเบิลดั้งเดิม
e. การเติบโตของตลาดโดยการนวัตกรรม: 5G อุปกรณ์ที่พับได้ และรถยนต์อิเล็กทรอนิกส์กําลังกระตุ้นความต้องการ

PCB ที่แข็งแรงและยืดหยุ่นคืออะไร? (นิยามและลักษณะหลัก)
บอร์ดวงจรพิมพ์แบบแข็ง-ยืดหยุ่น (PCB) เป็นการประกอบแบบไฮบริดที่บูรณาการชั้นพื้นฐานที่แข็ง (สําหรับการติดตั้งองค์ประกอบ เช่น ชิปและเครื่องเชื่อม) และชั้นพื้นฐานที่ยืดหยุ่น (สําหรับการพับการบิดการออกแบบนี้กําจัดความจําเป็นของ PCB ที่แยกแยกที่เชื่อมต่อด้วยสายไฟหรือเครื่องเชื่อม, สร้างวิธีการที่คอมพัคต์, น่าเชื่อถือและเบากว่า.

คุณลักษณะหลักของ PCBs Rigid-Flex

Rigid-Flex vs. PCBs แบบดั้งเดิม ความแตกต่างที่สําคัญ
ข้อดีใหญ่ที่สุดของ PCB แข็งและยืดหยุ่นอยู่ที่ความสามารถในการสมดุลรูปแบบและฟังก์ชันการเปรียบเทียบข้างๆ

ตัวอย่างจากโลกจริง: สมาร์ทโฟนที่พับได้ โดยใช้ PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นบางกว่า 30% เมื่อเทียบกับเครื่องที่มี PCB และสายไฟแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ยังมีการร้องเรียนการรับประกันน้อยกว่า 2 เท่าเนื่องจากความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับเครื่องเชื่อม

โครงสร้างของ PCBs กระชับ-ยืดหยุ่น: ชั้นและการเชื่อมต่อ
ผลงานของ PCBs หนาแน่น-ยืดหยุ่นขึ้นอยู่กับโครงสร้างชั้นของมันและวิธีการเชื่อมส่วนแข็ง / ยืดหยุ่น. แต่ละชั้นมีวัตถุประสงค์เฉพาะเจาะจงและการออกแบบที่ไม่ดีในที่นี้อาจนําไปสู่ความล้มเหลวก่อนกําหนด

1ผิวแข็ง: "กระดูกสันหลัง" ของ PCB
ชั้นที่แข็งแรงให้การสนับสนุนโครงสร้างสําหรับองค์ประกอบที่หนักหรือผลิตความร้อน (เช่น เครื่องประมวลผล, เครื่องควบคุมพลังงาน)พวกเขาใช้พื้นฐานที่แข็งแรง ที่ทนอุณหภูมิการผสมและความเครียดทางกล.

คุณสมบัติสําคัญของชั้นแข็ง

บทบาทของชั้นแข็ง
a. การติดตั้งส่วนประกอบ: ฐานที่มั่นคงสําหรับส่วนประกอบ SMT (เช่น BGA, QFP) และเครื่องเชื่อมรูผ่าน
b. การระบายความร้อน: FR4 / Teflon ที่มีความสามารถในการนําความร้อนสูง (0.3 ~ 0.6 W / mK) กระจายความร้อนจากองค์ประกอบพลังงาน
c. การควบคุมสัญญาณ: ระดับพื้นดินและชั้นพลังงานในส่วนที่แข็งกระชับลด EMI และรักษาความอับอัด

2ชั้นยืดหยุ่น: ส่วนที่ปรับตัวได้
ชั้นยืดหยุ่นสามารถบิดและสอดคล้องกับรูปร่างไม่เรียบร้อย (เช่นรอบกรอบของอุปกรณ์ที่ใส่ได้หรือภายในดาวเทียม)วัสดุทนทานที่ยังคงมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าหลังจากบิดซ้ํา ๆ.

คุณสมบัติหลักของชั้นยืดหยุ่น

บทบาทของชั้นยืดหยุ่น
a.ประหยัดพื้นที่: บิดรอบอุปสรรค (เช่น ภายในแทชบอร์ดรถยนต์) เพื่อหลีกเลี่ยงสายไฟฟ้าที่ใหญ่ขนาด
b.การลดน้ําหนัก: ชั้น PI นุ่ม (0.05 มม.) น้ําหนักน้อยกว่า 70% กว่าส่วน FR4 แข็งแรงเท่ากัน
c.ความน่าเชื่อถือ: ไม่มีเครื่องเชื่อมที่ลดหรือล้มเหลว หลักสําหรับเครื่องปลูกและระบบอากาศ

3. การจัดตั้งชั้น: วิธีการรวมส่วนแข็งและยืดหยุ่น
วิธีการที่ชั้นถูกวางไว้กันจะกําหนดฟังก์ชันของ PCB. การตั้งค่าทั่วไปประกอบด้วย:
a. ((1F + R + 1F): หนึ่งชั้นยืดหยุ่นบน / ด้านล่างของแกนแข็ง (เช่น เครื่องสวมง่าย)
b. ((2F + R + 2F): สองชั้นยืดหยุ่นด้านบน / ด้านล่าง (ตัวอย่างเช่น โทรศัพท์พับได้ที่มีจอสอง)
c.Flexible Layers ที่ติดตั้ง: ช่องส่วนยืดหยุ่นระหว่างชั้นแข็ง (ตัวอย่างเช่น เครื่องรับสัญญาณดาวเทียม)

กติกาการออกแบบที่สําคัญสําหรับค้อนชั้น
a.Symmetry: การสอดคล้องความหนาของทองแดงบนชั้นบน / ด้านล่างเพื่อป้องกันการบิดระหว่างการหมุนเวียนความร้อน
b การแยกส่วนยืดหยุ่น: รักษาชั้นยืดหยุ่นให้พ้นจากองค์ประกอบ (น้ําหนักทําให้เครียด)
c. การวางเครื่องแข็ง: เพิ่มเครื่องแข็ง FR4 ละอ่อน (0.1 มิลลิเมตร) ณ การเปลี่ยนที่แข็งและยืดหยุ่นเพื่อลดความเครียด

4. การเชื่อมต่อ: การเชื่อมต่อส่วนแข็งและยืดหยุ่น
การเชื่อมต่อระหว่างชั้นแข็งและชั้นยืดหยุ่นคือ "สายที่อ่อนแอที่สุด" ใน PCB ที่แข็งและยืดหยุ่นการเชื่อมต่อที่ไม่สมบูรณ์แบบทําให้เกิดการลดแผ่นหรือสูญเสียสัญญาณ ดังนั้นผู้ผลิตจึงใช้วิธีเฉพาะเจาะจงเพื่อรับประกันความแข็งแรงและการนําสัญญาณ.

วิธีการเชื่อมต่อร่วมกัน

ความท้าทายในการออกแบบ Interconnect
a.CTE Mismatch: FR4 ที่แข็งแกร่ง (CTE: 18 ppm/°C) และ PI ที่ยืดหยุ่น (CTE: 12 ppm/°C) ขยายต่างกัน
การแก้ไข: ใช้ยาแน่น CTE ต่ํา (1012 ppm/°C) เพื่อสมดุลการขยายตัว
b.ความเครียดทางเครื่องจักร: การบิดทําให้ความเครียดมุ่งเน้นในช่วงการเปลี่ยนแปลง
แก้ไข: เพิ่มขอบกลม (รัศมี ≥ 0.5 มม.) และลดความเครียด

ข้อดีของการเชื่อมต่อกันอย่างต่อเนื่อง

ข้อดีสําคัญของ PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่น
PCBs ที่แข็งแรงและยืดหยุ่นแก้ปัญหาการเจ็บปวดที่สําคัญในอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย จากข้อจํากัดพื้นที่ไปยังปัญหาความน่าเชื่อถือ ด้านล่างนี้คือประโยชน์ที่มีผลมากที่สุดของพวกเขา ที่ได้รับการสนับสนุนจากข้อมูล

1ความประสิทธิภาพของพื้นที่และน้ําหนัก
สําหรับอุปกรณ์ที่ขนาดมีความสําคัญ (เช่น เครื่องสวม, ดาวเทียม) PCBs ที่แข็งแรงและยืดหยุ่นไม่มีคู่แข่ง พวกเขาแทน PCBs และสายไฟหลายสายแบบดั้งเดิมด้วยบอร์ดเดียวที่สามารถบิดได้
ประหยัดพื้นที่/น้ําหนักตามอุตสาหกรรม

ตัวอย่าง: เครื่องขี่อวกาศดาวอังคารของนาซ่า ใช้ PCBs ที่แข็งแรงและยืดหยุ่น เพื่อลดน้ําหนักของระบบสื่อสารของมันลงถึง 35% ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญสําหรับขั้นต่ําของภาระประโยชน์ในการเปิดตัว

2. ความทนทานและความน่าเชื่อถือที่ดีขึ้น
พีซีบีแบบดันแข็งถูกสร้างขึ้นเพื่ออยู่รอดในสภาพที่ยากลําบาก หมุนเวียนทางอุณหภูมิ ความสั่นสะเทือน ความชื้น ที่พีซีบีแบบดั้งเดิมไม่สามารถอยู่รอดได้

ผลการทดสอบความทนทาน

3. การประกอบที่เรียบง่ายและส่วนประกอบที่ลดลง
PCB แบบดั้งเดิมต้องการเครื่องเชื่อม, สายเคเบิล และฮาร์ดแวร์การติดตั้ง ซึ่งทั้งหมดเพิ่มค่าใช้จ่ายและจุดล้มเหลว. PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นกําจัดสิ่งเหล่านี้ ทําให้การผลิตเรียบง่ายขึ้น.
การเปรียบเทียบประสิทธิภาพการประกอบ

ผลกระทบต่อค่าใช้จ่าย: ผู้ผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภคที่ผลิตนาฬิกาฉลาด 1 ล้านชุดต่อปี ประหยัดแรงงานในการประกอบ 2 ล้านดอลลาร์ โดยเปลี่ยนไปใช้ PCB ที่แข็งและยืดหยุ่น

4คุณภาพสัญญาณสูงกว่า
สายเคเบิลและสายเชื่อมใน PCBs แบบดั้งเดิมทําหน้าที่เป็นแอนเทนเน่ EMI ทําให้คุณภาพสัญญาณลดลง PCBs แบบแข็ง-ยืดหยุ่น
เมทริกการทํางานของสัญญาณ

ผลกระทบต่อ 5G: สถานีฐาน 5G ที่ใช้ PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่น จะรักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณได้ถึง 39 GHz ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญสําหรับการถ่ายทอดข้อมูล mmWave

ความ ท้าทาย ของ PCB ที่ กระชับ กระชับ (และ วิธี การ ชนะ พวก เขา)
ขณะที่ PCB ที่แข็งแรงและยืดหยุ่นนําเสนอข้อดีอันใหญ่หลวง แต่มันมาพร้อมกับโจทย์ยากลําบากอันพิเศษที่สามารถเพิ่มต้นทุนหรือช้าการผลิต ด้านล่างนี้คือปัญหาและการแก้ไขที่พบบ่อยที่สุด

1ค่าผลิตต้นทุนสูงกว่า
PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นมีค่าใช้จ่ายในการผลิตสูงขึ้น 20~30% กว่า PCB FR4 แบบดั้งเดิม เนื่องจากวัสดุเฉพาะ (โพลีไมด์, ผสมผสมระดับสูง) และกระบวนการที่ซับซ้อน (การผสมเรียง)
ค่าใช้จ่ายและการแก้ไข

ประหยัดระยะยาว: ขณะที่ PCB แบบแข็งและยืดหยุ่นมีราคา 5 ดอลลาร์ เทียบกับ 3 ดอลลาร์สําหรับ PCB แบบดั้งเดิม

2. การออกแบบและการสร้างต้นแบบ ความซับซ้อน
การออกแบบ PCBs แข็งแกร่ง-ยืดหยุ่นต้องการความเชี่ยวชาญในกฎ PCBs แข็งแกร่งและยืดหยุ่น
กฎ การ ออกแบบ เพื่อ หลีกเลี่ยง ความ ผิดพลาด

คําแนะนําในการสร้างต้นแบบ
a. ใช้เครื่องมือจําลอง (เช่น Altium Designer, Cadence Allegro) เพื่อทดสอบความเครียดการบิดก่อนการผลิต
b.สั่ง 5 หน่วยต้นแบบ 10 หน่วยแรกเพื่อยืนยันรูปแบบ / ความเหมาะสม / ฟังก์ชัน

3. ปัญหาการมีวัสดุ
วัตถุดิบหลัก (โพลีไมด์, ทองแดงม้วน) มีปัญหาเรื่องการขัดแย้งในโซ่การจําหน่าย (ตัวอย่างเช่น การขาดแคลนในโลก, ค่าธรรมเนียมการค้า) ส่งผลให้มีการช้า
กลยุทธ์ลดลด
a. พาร์ทเนอร์กับผู้จําหน่ายที่ได้รับการรับรอง 2 ٪ 3 สําหรับวัสดุสําคัญ (เช่น DuPont สําหรับพอลิยมิด, Furukawa สําหรับทองแดงม้วน)
b. ระบุวัสดุทางเลือก (ตัวอย่างเช่น โพลีเอสเตอร์แทน PI สําหรับการใช้งานในอุณหภูมิต่ํา) เพื่อหลีกเลี่ยงการล่าช้า
c.คลังวัสดุสําหรับโครงการปริมาณสูง (เช่น การผลิตส่วนประกอบ EV) 3-6 เดือน

4ความเครียดทางกลในโซนยืดหยุ่น
การบิดซ้ําหรือรัศมีที่แคบทําให้ทองแดงแตก, delamination ชั้น, หรือวงจรเปิด ผิดปกติในการใช้งานแบบไดนามิก
เทคนิค ลด ความ กดดัน

การใช้งานของ PCBs ที่แข็ง-ยืดหยุ่นในอุตสาหกรรมต่างๆ
PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่นถูกใช้ทุกที่ที่พื้นที่ น้ําหนัก และความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสําคัญ ด้านล่างนี้คือกรณีการใช้งานที่มีผลกระทบมากที่สุดของพวกเขา

1อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค
การเพิ่มขึ้นของโทรศัพท์ที่พับได้ เครื่องที่ใส่ได้ และคอมพิวเตอร์พกพาบาง ทําให้ PCB ที่แข็งและยืดหยุ่น เป็นเครื่องมือหลักในเทคโนโลยีผู้บริโภค
การประยุกต์ใช้และประโยชน์หลัก

ตัวอย่าง: Galaxy Z Fold5 ของ Samsung ใช้ PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่น 6 ชั้น เพื่อทําให้จอพับได้ โดยลดพื้นที่ภายใน 25% เมื่อเทียบกับการออกแบบแบบที่มีเคเบิลก่อนหน้านี้

2อุปกรณ์การแพทย์
อุปกรณ์ทางการแพทย์ต้องการ PCBs ขนาดเล็ก, สแตริล, และน่าเชื่อถือ PCBs rigid-flex ตอบโจทย์ทุก 3 ข้อความต้องการ
การประยุกต์ใช้และประโยชน์หลัก

การใช้งาน	ข้อดีของ PCB แบบแข็ง-ยืดหยุ่น	การปฏิบัติตามกฎหมาย
เครื่องกําหนดหัวใจ/เครื่องปลูก	สะ ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา ส่งเดี๋ยวนี้ โทรศัพท์：001-512-7443871 อีเมล：sales@ltcircuit.com เกี่ยวกับเรา โปรไฟล์บริษัท ทัวร์โรงงาน การควบคุมคุณภาพ แผนผังเว็บไซต์ เหตุการณ์ที่เกิดขึ้น ข่าว กรณี LT CIRCUIT CO.,LTD. เราจะติดต่อคุณเร็วที่สุดเท่าที่จะทําได้ โปรดอธิบายความต้องการของคุณโดยสังเขป ลงชื่อ นโยบายความเป็นส่วนตัว จีน คุณภาพดี บอร์ด HDI PCB ผู้จัดจําหน่าย.ลิขสิทธิ์ 2024-2025 LT CIRCUIT CO.,LTD. . สงวนลิขสิทธิ์.