מתי להשתמש במעגלים מודפסים גמישים וקשיחים-גמישים: יישומים אמיתיים במכשירים לבישים ובמכשירים רפואיים

האם אתם מתכננים להשתמש במעגלים מודפסים גמישים בפרויקטים שלכם? לא מצליחים להחליט אם להשתמש במעגלים מודפסים גמישים או קשיחים-גמישים. מאמר זה אמור לעזור לכם בהחלטה.

מעגלים מודפסים גמישים מודרניים צצו כאשר פותחו סרטי פוליאימיד בשנות ה-1960. עם זאת, ייצור מעגלים גמישים מרובי משתתפים הפך למציאות. הלוח משתמש בשילוב נחושת, דבק ופוליאמיד שעדיין קיים כיום.

עם זאת, במהלך שנות ה-80 פותח תהליך ה-SMT. באותה תקופה, נוצרו גם מעגלים גמישים רב-שכבתיים וגם מעגלים גמישים-קשיחים. שיטה זו אפשרה להתקין מעגלים גמישים על מכשירים עם מגבלות מקום צפופות, כגון טלפונים ניידים, מחשבים ניידים ומכשירים רפואיים.

כאן תלמדו עוד על מתי להשתמש במעגלים מודפסים גמישים וקשיחים-גמישים ועל היישום שלהם בעולם האמיתי במכשירים לבישים ובמכשירים רפואיים. אם יש לכם שאלות בנוגע למעגלים מודפסים גמישים וקשיחים-גמישים, PCB UET (https://uetpcb.com/flexible-pcbs/) תמיד כאן כדי לעזור. UET היא מומחית בייצור מעגלים מודפסים גמישים וקשיחים-גמישים ועוסקת בתעשייה זו למעלה מ-20 שנה.

מעגלים מודפסים גמישים (בקיצור FPC, או גם מעגלים גמישים) הם מעגלים מודפסים הניתנים לכיפוף מכיוון שהם עשויים משכבות פולימר במקום החלקים הנוקשים הרגילים. יש להם מצע גמיש העשוי בדרך כלל מפוליאימיד, פוליאסטר, או אפילו PEEK (פוליאתר-אתר-קטון). בדרך כלל תמצאו בשכבת הכיסוי המגנה שלהם את החומר הדיאלקטרי של פוליאמיד, חלקים דביקים, שכבות מוליכות נחושת מחושלות, ומקשחים אופציונליים.

מעגלים מודפסים קשיחים-גמישים משלבים מעגלים מודפסים קשיחים (למשל, מבוססי FR4) וגמישים. החלקים הקשיחים והגמישים מחוברים יחד לחתיכה אחת; לכן, אין צורך במחברים. החלק הגמיש הוא החלק הרגיל, העשוי מפוליאמיד. החלק הקשיח מצמיד את החלק הגמיש דרך השכבות הפנימיות, ומשמש כשכבה פנימית מוליכה. מעגלים מודפסים קשיחים-גמישים מבטלים את הצורך במחברי FPC יקרים בקווי ייצור.

גם למעגלים מודפסים גמישים וגם למעגלים מודפסים קשיחים-גמישים יש יתרונות וחסרונות משלהם כאשר משתמשים בהם במוצר. הכל מסתכם בצורה, בתפקוד, בשלמות האות, בעלויות הייצור, בנוחות התפעול ובתהליך ההרכבה.

מעגלים מודפסים גמישים יהפכו את המעגל שלכם למודולרי וגמיש. אם אתם עובדים בחלל צפוף בתוך המארז שלכם וצריכים מקום קטן לכיפופים, אז שימוש במעגלים מודפסים גמישים הוא הדרך הנכונה. בנוסף, גוף האדם בעל קווי מתאר ויכול לנוע באופן משמעותי, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור מעגלים מודפסים גמישים. תמצאו מעגלים גמישים רבים המשמשים בשילוב עם תרחישי כיפוף במכשירים לבישים ובתחומים אחרים, כגון:

● חיישני דופק

● אלקטרודות א.ק.ג.

● רצועות לבישות

● ביגוד חכם

● כבלי גמישות לתצוגה

● כבלי גמישות של מנוע רטט

מכיוון שמעגלים מודפסים קשיחים-גמישים כוללים מעגלים מודפסים גמישים מובנים, הם בדרך כלל יכולים להתמודד עם רוב היישומים שבהם מעגלים מודפסים גמישים יכולים. עם זאת, זה לא תרחיש פשוט; יש יותר בשימוש במעגלים קשיחים-גמישים על פני מעגלים גמישים (או להיפך). זה בעצם מסתכם ב:

1. העלות הכוללת של בניית המעגל

2. עלות הרכבה או בנייה

3. ספקי תת-הרכבה

4. שלמות האות

5. תיקון ושירות

6. אמינות המוצר ותאימותו

7. החלפת חלקים

שימו לב כי עלות המעגל המודפס קשיח-גמיש גבוהה יותר מזו של מעגל מודפס קשיח + גמיש (עם מחברים). תרחיש זה נובע מעלות ייצור חומר גמיש עם חומר קשיח ברצף למינציה יחיד. עם זאת, שימו לב שלפעמים, עליכם להסתכל על התמונה הגדולה. ייתכן שיהיה צורך להרכיב ידנית מעגלים מודפסים עם מחברי FPC זולים בפס הרכבה. בסופו של דבר, ייתכן שתראו שעלות הייצור של מעגלים מודפסים קשיחים-גמישים תדביק את הפוטנציאל ככל שתגדילו את המוצרים שלכם לאלפים.

דבר נוסף שיש לקחת בחשבון הוא שביטול מחברים יכול לשפר את אמינותם של אותות במהירות גבוהה. בנוסף, בתאימות לתקן DVT, ייתכן שיהיה לכם מוצר סופי עמיד יותר שיכול לעמוד בבדיקות רטט.

מוצר טוב יכול להתקלקל במהלך חייו. בעזרת זה, אמורה להיות לך אפשרות לתחזק אותו. קל יותר לתחזק ולהחליף חלקים אם יש לך PCB גמיש המחובר למחבר עבור אותו חלק. חלקים כמו מנועים, מצלמות, עדשות CD/Blu-ray ו-PCBs אחרים וכו'. זה יכול להיות מסורבל וגוזל זמן אם היצרן משמיט את המחבר יחד עם החלק הגמיש.

לעומת זאת, מעגלים מודפסים קשיחים-גמישים נמצאים בשימוש נפוץ יותר במוצרים שאינם ניתנים לתיקון. מצב זה מצביע על כך שהמוצר צפוי להיות בעל שיעור כשל נמוך ואמינות גבוהה לאורך כל חייו. מוצרים אלה בדרך כלל אטומים, עמידים למים, לאבק ואפילו יציבים מכנית. למרות שמוצרים אלה עשויים להיות יקרים יותר לייצור, הם צפויים להחזיק מעמד לכל החיים.

השתמש במעגל מודפס קשיח-גמיש

לוח המעגלים של שעון חכם כמעט תמיד דורש PCB קשיח-גמיש. הסיבה לכך היא ש-PCB קשיח מסיר מחברים. מחברים הם אחת מנקודות הכשל הגדולות ביותר ביישומי שעון חכם ואפילו בחלק מהמכשירים הלבישים.

שעונים חכמים נוטים לזיעה, קור, חום, רעידות, תנועות חוזרות ונשנות, זעזועים וחמצון, מה שעלול לגרום לבלאי משמעותי. מצב זה הוא יישום מושלם עבור מעגלים מודפסים קשיחים-גמישים מכיוון שהם אטומים, יציבים מכנית, עמידים למים ולאבק. בהתאם לכך, צפויים שעונים חכמים להיות בעלי שיעור כשל נמוך ושיחזיקו מעמד זמן רב.

הנה כמה שיקולי עיצוב עבור שעונים חכמים:

● מקטעי ה-SoC וניהול צריכת החשמל ממוקמים בחלק המעגל המודפס הקשיח.

● מעגלים מודפסים גמישים משמשים לחיבור לסוללה, לצג, לחיישנים וכו'.

● מקטעי RF נמצאים על גבי לוח מודפס קשיח עם עכבה מבוקרת.

● לא נעשה שימוש במחברי FPC לשיפור האמינות.

השתמש ב-PCB גמיש

מדבקת א.ק.ג. אלקטרונית יכולה להפיק תועלת מלוח PCB גמיש מכיוון שהיא תלבש על חזה המטופל. חיישן ה-א.ק.ג. יכול להתחבר ללוח PCB גמיש וגמיש שמתאים את עצמו לקווי המתאר של גוף האדם. בנוסף, החלק הגמיש צריך להיות לא רעיל, ולהיות עשוי מחומר פוליאימיד בעל רעילות נמוכה לציטוטוקסיות. מדבקת א.ק.ג. זו מיועדת להיות חד פעמית.

שיקולי עיצוב:

● חובה לעבור בדיקת ציטוטוקסיות ISO10993.

● יש להשתמש בחומר נטול ניקל על משטחים הנוגעים בגוף האדם.

● קל משקל וגמיש.

● השתמשו בחומרים זולים מכיוון שהם חד פעמיים.

בנוסף, מכשירים רפואיים אחרים יכולים להשתמש בלוחות מודפסים גמישים חד פעמיים, כגון חיישני גלוקוז בדם, רצועות בדיקת הריון וחיישנים רפואיים חד פעמיים.

ישנם מספר יישומים בעולם האמיתי עבור מעגלים מודפסים גמישים וקשיחים-גמישים במכשירים לבישים ובמכשירים רפואיים. מאמר זה מציג כמה מהם, תוך הדגשת היתרונות והחסרונות של שימוש במבנה גמיש או קשיח גמיש. לבסוף, UET PCB היא יצרנית מנוסה של PCB/PCBA שיכולה לעזור לייצר את המכשירים הרפואיים/לבישים שלך באמצעות מעגלים גמישים אלה.