Milloin käyttää joustavia ja jäykkiä piirilevyjä: Todellisia sovelluksia puettavissa ja lääkinnällisissä laitteissa

Aiotko käyttää projekteissasi taipuisia piirilevyjä? Etkö osaa päättää, pitäisikö niissä käyttää taipuisia vai jäykkiä joustavia piirilevyjä. Tämän artikkelin pitäisi auttaa sinua päätöksenteossa.

Nykyaikaiset taipuisat piirilevyt syntyivät, kun polyimidikalvoja kehitettiin 1960-luvulla. Tämän myötä monikomponenttisten taipuisien piirien valmistuksesta tuli totta. Levyssä hyödynnetään kuparin, liiman ja polyamidin yhdistelmää, joka on edelleen olemassa.

80-luvulla kehitettiin kuitenkin SMT-prosessi. Samana aikana syntyivät sekä monikerroksiset taipuisat että jäykät taipuisat piirit. Tämä menetelmä mahdollisti taipuisien piirien asentamisen laitteisiin, joissa oli ahtaita tiloja, kuten matkapuhelimiin, kannettaviin tietokoneisiin ja lääkinnällisiin laitteisiin.

Täältä opit lisää siitä, milloin joustavia ja jäykkiä piirilevyjä käytetään ja miten niitä käytännössä käytetään puettavissa laitteissa ja lääkinnällisissä laitteissa. Jos sinulla on kysyttävää joustavista ja jäykistä piirilevyistä, UET PCB (https://uetpcb.com/flexible-pcbs/) on aina täällä auttamassa. UET on asiantuntija joustavien ja jäykkien piirilevyjen valmistuksessa ja on toiminut tällä alalla yli 20 vuotta.

Taipuisat piirilevyt (usein lyhennettynä FPC:t tai myös taipuisat piirilevyt) ovat piirilevyjä, joita voidaan taivuttaa, koska ne on valmistettu polymeerikalvoista tavallisten jäykkien osien sijaan. Niissä on joustava alusta, joka on yleensä valmistettu polyimidistä, polyesteristä tai jopa PEEK:stä (polyeetteri-eetteri-ketoni). Niiden pinottavassa peitekalvossa (suojakalvossa) on yleensä polyamidieriste, liimaosat, hehkutetut johtavat kuparikerrokset ja valinnaiset jäykisteet.

Jäykät-joustavat piirilevyt yhdistävät jäykät (esim. FR4-pohjaiset) ja joustavat piirilevyt. Sekä jäykkä että taipuisa osa on laminoitu yhteen yhdeksi kappaleeksi, joten liittimiä ei tarvita. Taipuisa osa on tavanomainen, ja se on valmistettu polyamidista. Jäykkä osa peittää taipuisan osan sisäkerrosten läpi ja toimii johtavana sisäkerroksena. Jäykät-joustavat piirilevyt poistavat kalliit FPC-liittimet tuotantolinjoilta.

Sekä taipuisilla että jäykillä joustavilla piirilevyillä on omat etunsa ja haittansa tuotteissa käytettäessä. Kaikki riippuu muodosta, toiminnasta, signaalin eheydestä, valmistuskustannuksista, huollettavuudesta ja kokoonpanoprosessista.

Joustavat piirilevyt tekevät piiristäsi modulaarisen ja joustavan. Jos työskentelet ahtaassa tilassa kotelon sisällä ja tarvitset pienen tilan taivutuksille, joustavien piirilevyjen käyttö on oikea valinta. Lisäksi ihmiskeho on muotoiltu ja voi liikkua merkittävästi, mikä tekee siitä ihanteellisen ratkaisun joustaville piirilevyille. Löydät monia joustavia piirejä, joita käytetään taivutustilanteissa puetuissa laitteissa ja muilla alueilla, kuten:

● Sykeanturit

● EKG-elektrodit

● Puettavat hihnat

● Älykkäät vaatteet

● Näytön joustavat kaapelit

● Tärinämoottorin joustavat kaapelit

Koska jäykissä joustavissa piirilevyissä on sisäänrakennettuja joustavia piirilevyjä, jäykkä jousto soveltuu yleensä useimpiin sovelluksiin, joissa joustavat piirilevytkin pystyvät. Tilanne ei kuitenkaan ole yksinkertainen; jäykän jouston käyttämisessä joustavien piirilevyjen sijaan (tai päinvastoin) on enemmänkin kyse. Pohjimmiltaan se tiivistyy seuraavaan:

1. Piirin tekemisen kokonaiskustannukset

2. Kokoonpano- tai rakennuskustannukset

3. Osakokoonpanojen toimittajat

4. Signaalin eheys

5. Korjattavuus ja huolto

6. Tuotteen luotettavuus ja vaatimustenmukaisuus

7. Osien vaihto

Huomaa, että jäykän ja joustavan piirilevyn hinta on korkeampi kuin jäykän ja joustavan piirilevyn (liittimineen). Tämä johtuu joustavan materiaalin ja jäykän materiaalin yhdistämisen kustannuksista yhdellä laminointikerralla. Huomaa kuitenkin, että joskus on katsottava kokonaiskuvaa. Halvoilla FPC-liittimillä varustetut piirilevyt on ehkä koottava käsin kokoonpanolinjalla. Lopulta saatat huomata, että jäykän ja joustavan piirilevyn valmistuskustannukset kasvavat, kun tuotteitasi skaalataan tuhansiin.

Toinen huomioon otettava asia on, että liittimien poistaminen voi parantaa nopeiden signaalien luotettavuutta. Lisäksi DVT-yhteensopivuuden osalta sinulla voi olla kestävämpi lopputuote, joka kestää tärinätestejä.

Hyväkin tuote voi vikaantua elinkaarensa aikana. Tämän vuoksi sinun pitäisi pystyä huoltamaan sitä. Osien huolto ja vaihto on helpompaa, jos sinulla on joustava piirilevy, johon on kytketty liitin kyseistä osaa varten. Tällaisia ​​osia ovat esimerkiksi moottorit, kamerat, CD/Blu-ray-objektiivit ja muut piirilevyt. Se voi olla hankalaa ja aikaa vievää, jos valmistaja jättää liittimen pois joustavan osan mukana.

Jäykkiä ja taipuisia piirilevyjä käytetään sitä vastoin yleisemmin tuotteissa, joita ei voida huoltaa. Tämä tilanne osoittaa, että tuotteella odotetaan olevan alhainen vikaantumisaste ja korkea luotettavuus koko sen käyttöiän ajan. Nämä tuotteet ovat yleensä suljettuja, vedenpitäviä, pölytiiviitä ja jopa mekaanisesti vakaita. Vaikka näiden tuotteiden valmistus voi olla kalliimpaa, niiden odotetaan kestävän koko käyttöiän.

Käytä jäykkää ja joustavaa piirilevyä

Älykellon piirilevy vaatii lähes aina jäykän ja joustavan piirilevyn. Syynä on se, että jäykkä ja joustava rakenne poistaa liittimet. Liittimet ovat yksi suurimmista vikaantumiskohdista älykello-sovelluksissa ja jopa joissakin puettavissa laitteissa.

Älykellot ovat alttiita hiolle, kylmyydelle, kuumuudelle, tärinälle, toistuville liikkeille, iskuille ja hapettumiselle, jotka voivat aiheuttaa merkittävää kulumista. Tämä tilanne on täydellinen sovellus jäykille ja taipuisille piirilevyille, koska ne ovat tiiviitä, mekaanisesti vakaita, vedenpitäviä ja pölytiiviitä. Tämän mukaisesti älykellojen odotetaan vikaantuvan vähän ja kestävän pitkään.

Tässä on joitakin älykellojen suunnitteluun liittyviä huomioita:

● SoC- ja virranhallintaosat on sijoitettu jäykkään piirilevyosaan.

● Joustavia piirilevyjä käytetään akun, näytön, antureiden jne. liittämiseen.

● RF-osat ovat jäykällä piirilevyllä, jonka impedanssi on kontrolloitu.

● Luotettavuuden parantamiseksi ei käytetä FPC-liittimiä.

Käytä Flex-piirilevyä

Elektroninen EKG-laastari voi hyötyä joustavasta piirilevystä, koska sitä käytetään potilaan rintakehässä. EKG-anturi voidaan liittää joustavaan, taipuisaan piirilevyyn, joka mukautuu ihmiskehon muotoihin. Lisäksi joustavan osan tulee olla myrkytön ja käyttää vähän sytotoksisuutta aiheuttavaa polyimidimateriaalia. Tämä EKG-laastari on tarkoitettu kertakäyttöiseksi.

Suunnittelussa huomioonotettavia seikkoja:

● Täytyy läpäistä ISO10993-sytotoksisuustesti.

● Käytä nikkelitöntä materiaalia pinnoilla, jotka koskettavat ihmiskehoa.

● Kevyt ja taipuisa.

● Käytä edullisia materiaaleja, koska ne ovat kertakäyttöisiä.

Lisäksi muut lääkinnälliset laitteet, kuten verensokerianturit, raskaustestiliuskat ja kertakäyttöiset lääketieteelliset anturit, voivat käyttää kertakäyttöisiä joustavia piirilevyjä.

Joustaville ja jäykille piirilevyille on useita käytännön sovelluksia puettavissa ja lääkinnällisissä laitteissa. Tässä artikkelissa esitellään joitakin niistä ja korostetaan sekä joustavan että jäykän joustavan rakenteen käytön etuja ja haittoja. Lopuksi, UET PCB on kokenut piirilevyjen/piirilevyjen valmistaja, joka voi auttaa valmistamaan lääketieteellisiä/puettavia laitteitasi näitä joustavia piirejä käyttäen.