Il metodo di calcolo del raggio di curvatura di fpc

Quando il circuito flessibile FPC viene piegato, i tipi di sollecitazione su entrambi i lati della linea centrale sono diversi.

Ciò è dovuto alle diverse forze che agiscono all'interno e all'esterno della superficie curva.

Sul lato interno della superficie curva, l'FPC è soggetto a sollecitazioni di compressione. Questo perché il materiale viene compresso e schiacciato mentre si piega verso l'interno. Questa compressione può causare la compressione degli strati all'interno dell'FPC, causando potenzialmente la delaminazione o la rottura del componente.

All'esterno della superficie curva l'FPC è sottoposto a sollecitazione di trazione. Questo perché il materiale viene allungato quando viene piegato verso l'esterno. Tracce di rame ed elementi conduttori sulle superfici esterne possono essere sottoposti a tensioni che possono compromettere l'integrità del circuito. Per alleviare lo stress sull'FPC durante la flessione, è importante progettare il circuito flessibile utilizzando materiali e tecniche di fabbricazione adeguati. Ciò include l'utilizzo di materiali con flessibilità adeguata, spessore appropriato e considerando il raggio di curvatura minimo dell'FPC. È inoltre possibile implementare strutture di rinforzo o di supporto sufficienti per distribuire lo stress in modo più uniforme attraverso il circuito.

Comprendendo i tipi di sollecitazione e prendendo adeguate considerazioni di progettazione, è possibile migliorare l'affidabilità e la durata dei circuiti stampati flessibili FPC quando piegati o flessi.

Di seguito sono riportate alcune considerazioni di progettazione specifiche che possono aiutare a migliorare l'affidabilità e la durata dei circuiti stampati flessibili FPC quando vengono piegati o flessi:

Selezione del materiale:La scelta del materiale giusto è fondamentale. Dovrebbe essere utilizzato un substrato flessibile con buona flessibilità e resistenza meccanica. La poliimmide flessibile (PI) è una scelta comune grazie alla sua eccellente stabilità termica e flessibilità.

Disposizione del circuito:Il corretto layout del circuito è importante per garantire che le tracce e i componenti conduttivi siano posizionati e instradati in modo da ridurre al minimo le concentrazioni di stress durante la piegatura. Si consiglia di utilizzare angoli arrotondati anziché spigoli vivi.

Strutture di rinforzo e supporto:L'aggiunta di strutture di rinforzo o di supporto lungo le aree critiche di piegatura può aiutare a distribuire lo stress in modo più uniforme e prevenire danni o delaminazione. È possibile applicare strati o nervature di rinforzo su aree specifiche per migliorare l'integrità meccanica complessiva.

Raggio di curvatura:I raggi minimi di curvatura dovrebbero essere definiti e considerati durante la fase di progettazione. Il superamento del raggio di curvatura minimo comporterà concentrazioni eccessive di sollecitazioni e guasti.

Protezione e incapsulamento:Protezioni come rivestimenti conformi o materiali di incapsulamento possono fornire ulteriore resistenza meccanica e proteggere i circuiti da elementi ambientali come umidità, polvere e sostanze chimiche.

Test e convalida:L'esecuzione di test e convalide completi, inclusi test meccanici di piegatura e flessione, può aiutare a valutare l'affidabilità e la durata dei circuiti stampati flessibili FPC in condizioni reali.

L'interno della superficie curva è sotto pressione, mentre l'esterno è sotto tensione. L'entità dello stress è correlata allo spessore e al raggio di curvatura del circuito flessibile FPC. Uno stress eccessivo renderà la laminazione flessibile del circuito FPC, la frattura del foglio di rame e così via. Pertanto, la struttura di laminazione del circuito flessibile FPC dovrebbe essere ragionevolmente disposta nel progetto, in modo che le due estremità della linea centrale della superficie curva siano il più possibile simmetriche. Allo stesso tempo, il raggio minimo di curvatura dovrebbe essere calcolato in base alle diverse situazioni applicative.

Situazione 1. La flessione minima di un circuito stampato flessibile FPC su un solo lato è mostrata nella figura seguente:

Il suo raggio minimo di curvatura può essere calcolato con la seguente formula: R= (c/2) [(100-Eb) /Eb]-D
Il raggio minimo di curvatura di R=, lo spessore della pelle di rame c= (unità m), lo spessore della pellicola di copertura D= (m), la deformazione ammissibile della pelle di rame EB= (misurata in percentuale).

La deformazione della pelle di rame varia a seconda dei diversi tipi di rame.
La deformazione massima del rame A e pressato è inferiore al 16%.
La deformazione massima del rame B ed elettrolitico è inferiore all'11%.

Inoltre, anche il contenuto di rame dello stesso materiale è diverso a seconda delle diverse occasioni di utilizzo. Per una flessione una tantum viene utilizzato il valore limite dello stato critico di frattura (il valore è 16%). Per la progettazione dell'installazione a flessione, utilizzare il valore di deformazione minimo specificato da IPC-MF-150 (per il rame laminato, il valore è 10%). Per le applicazioni flessibili dinamiche, la deformazione della pelle di rame è dello 0,3%. Per l'applicazione della testa magnetica, la deformazione della pelle di rame è dello 0,1%. Impostando la deformazione ammissibile della pelle di rame, è possibile calcolare il raggio minimo di curvatura.

Flessibilità dinamica: la scena di questa applicazione della pelle di rame è realizzata mediante deformazione. Ad esempio, il proiettile al fosforo nella scheda IC è la parte della scheda IC inserita nel chip dopo l'inserimento della scheda IC. Durante il processo di inserimento, il guscio si deforma continuamente. Questa scena applicativa è flessibile e dinamica.

Il raggio minimo di curvatura di un PCB flessibile su un solo lato dipende da diversi fattori, tra cui il materiale utilizzato, lo spessore della scheda e i requisiti specifici dell'applicazione. Generalmente, il raggio di piegatura del circuito flessibile è circa 10 volte lo spessore del pannello. Ad esempio, se lo spessore del pannello è 0,1 mm, il raggio minimo di curvatura è di circa 1 mm. È importante notare che piegare la scheda al di sotto del raggio di curvatura minimo può provocare concentrazioni di sollecitazioni, sollecitazioni sulle tracce conduttive e possibili rotture o delaminazioni della scheda. Per mantenere l'integrità elettrica e meccanica del circuito, è fondamentale rispettare i raggi di curvatura consigliati. Si consiglia di consultare il produttore o il fornitore del pannello flessibile per linee guida specifiche sul raggio di curvatura e per garantire che i requisiti di progettazione e applicazione siano soddisfatti. Inoltre, l'esecuzione di test e validazioni meccaniche può aiutare a determinare lo stress massimo che una scheda può sopportare senza comprometterne la funzionalità e l'affidabilità.

Situazione 2, scheda a doppia faccia del circuito flessibile FPC come segue:

Tra questi: R= raggio minimo di curvatura, unità m, c= spessore della pelle di rame, unità m, D= spessore del film di copertura, unità mm, EB= deformazione della pelle di rame, misurata in percentuale.

Il valore di EB è lo stesso di quello sopra.
D= interstrato di medio spessore, unità M

Il raggio di curvatura minimo di un circuito stampato flessibile FPC (Flexible Print Circuit) a doppia faccia è solitamente maggiore di quello di un pannello a singola faccia. Questo perché i pannelli bifacciali presentano tracce conduttive su entrambi i lati, che sono più suscettibili allo stress e alla tensione durante la piegatura. Il raggio di curvatura minimo di una scheda PCB flessibile FPC a doppia faccia è solitamente circa 20 volte lo spessore della scheda. Utilizzando lo stesso esempio di prima, se la piastra ha uno spessore di 0,1 mm, il raggio di curvatura minimo è di circa 2 mm. È molto importante seguire le linee guida e le specifiche del produttore per la piegatura delle schede PCB FPC a doppia faccia. Il superamento del raggio di curvatura consigliato può danneggiare le tracce conduttive, causare la delaminazione degli strati o causare altri problemi che influiscono sulla funzionalità e sull'affidabilità del circuito. Si consiglia di consultare il produttore o il fornitore per linee guida specifiche sul raggio di curvatura e di eseguire test e verifiche meccaniche per garantire che la tavola possa resistere alle curve richieste senza compromettere le sue prestazioni.