Kailan Gagamitin ang Flexible at Rigid-Flex PCBs: Mga Tunay na Aplikasyon sa mga Wearable at Medical Device

Plano mo bang gumamit ng mga flex PCB sa iyong mga proyekto? Hindi ako makapagdesisyon kung gagamit ng flexible o rigid-flex sa mga ito. Makakatulong sa iyo ang artikulong ito sa iyong desisyon.

Lumitaw ang mga modernong flex PCB nang mabuo ang mga polyimide film noong dekada 1960. Dahil dito, naging realidad ang paggawa ng mga multiplayer flex circuit. Ginagamit ng board ang tanso, pandikit, at polyamide stackup na umiiral pa rin ngayon.

Gayunpaman, noong dekada 80, nabuo ang prosesong SMT. Sa parehong panahon, lumitaw ang parehong multilayer flex at rigid-flex circuits. Ang pamamaraang ito ay nagpapahintulot sa pag-install ng mga flex circuit sa mga device na may limitadong espasyo, tulad ng mga mobile phone, laptop, at mga medikal na device.

Dito, matututunan mo ang higit pa tungkol sa kung kailan gagamit ng mga flexible at rigid-flex na PCB at ang kanilang totoong aplikasyon sa mga wearable at medical device. Kung mayroon kang mga katanungan tungkol sa mga flex at rigid-flex na PCB, ang UET PCB (https://uetpcb.com/flexible-pcbs/) ay laging narito upang tumulong. Ang UET ay isang eksperto sa paggawa ng mga flex at rigid-flex na PCB at mahigit 20 taon na sa industriyang ito.

Ang mga Flex PCB (madalas na pinaikli bilang FPC, o tinatawag ding flex circuits) ay mga circuit board na maaaring ibaluktot dahil ang mga ito ay gawa sa mga polymer film sa halip na sa karaniwang matitigas na bahagi. Mayroon silang flexible substrate na karaniwang gawa sa polyimide, polyester, o kahit PEEK (Polyether‑Ether‑Ketone). Karaniwan mong makikita sa kanilang stack-up coverlay (protective film) ang polyamide dielectric, mga adhesive section, mga annealed copper conductive layer, at mga opsyonal na stiffener.

Pinagsasama ng mga rigid-flex PCB ang mga rigid (hal., FR4-based) at flexible na PCB. Parehong nakalamina ang mga rigid at flex na seksyon sa iisang piraso; kaya naman, hindi na kailangan ng mga konektor. Ang flex na bahagi ay ang karaniwan, na gawa sa isang polyamide substrate. Ang rigid na bahagi ay naglalagay ng flex na bahagi sa mga panloob na patong, na nagsisilbing konduktibong panloob na patong. Inaalis ng mga rigid-flex na PCB ang mga mamahaling FPC connector sa mga linya ng produksyon.

Ang parehong flex at rigid-flex PCB ay may kani-kanilang mga bentahe at disbentaha kapag ginamit sa isang produkto. Ang lahat ay nakasalalay sa anyo, paggana, integridad ng signal, mga gastos sa paggawa, kakayahang magamit, at proseso ng pag-assemble.

Gagawin ng mga Flex PCB na modular at flexible ang iyong circuit. Kung nagtatrabaho ka sa isang masikip na espasyo sa loob ng iyong casing at kailangan ng maliit na silid para sa mga kurba, ang paggamit ng mga flexible PCB ang dapat mong gawin. Bukod pa rito, ang katawan ng tao ay hugis-kontura at maaaring gumalaw nang malaki, kaya mainam ito para sa mga flex PCB. Makakakita ka ng maraming flexible circuit na ginagamit kasabay ng mga bending scenario sa mga wearable, at iba pang mga lugar, tulad ng:

● Mga Sensor ng Bilis ng Puso

● Mga Elektrod ng ECG

● Mga strap na maaaring isuot

● Matalinong Damit

● Mga kable na may kakayahang umangkop sa display

● Mga kable na nababaluktot para sa vibration motor

Dahil ang mga rigid-flex PCB ay may nakapaloob na mga flex PCB, ang rigid-flex ay karaniwang kayang pangasiwaan ang karamihan sa mga aplikasyon kung saan kaya ng mga flex PCB. Gayunpaman, hindi ito isang simpleng senaryo; mayroon pang higit pa sa paggamit ng rigid-flex sa mga flex circuit (o kabaligtaran). Ito ay sa madaling salita:

1. Kabuuang gastos sa paggawa ng circuit

2. Gastos sa pag-assemble o pagtatayo

3. Mga supplier ng sub-assembly

4. Integridad ng signal

5. Kakayahang maayos at serbisyo

6. Pagiging maaasahan at pagsunod sa produkto

7. Pagpapalit ng mga bahagi

Tandaan na ang halaga ng isang rigid-flex PCB ay mas mataas kaysa sa isang rigid + flex PCB (na may mga konektor). Ang sitwasyong ito ay dahil sa gastos ng paggawa ng isang flexible na materyal na may isang rigid na materyal sa isang solong pagkakasunod-sunod ng lamination. Gayunpaman, tandaan na kung minsan, kailangan mong tingnan ang mas malaking larawan. Ang mga PCB na may murang mga FPC connector ay maaaring kailangang i-assemble nang manu-mano sa isang assembly line. Sa kalaunan, maaari mong makita na ang gastos sa paggawa ng mga rigid-flex PCB ay nakakahabol habang pinalalaki mo ang iyong mga produkto sa libu-libo.

Isa pang bagay na dapat isaalang-alang ay ang pag-aalis ng mga konektor ay maaaring mapabuti ang pagiging maaasahan ng mga high-speed signal. Bukod pa rito, sa iyong pagsunod sa DVT, maaaring mayroon kang mas matibay na produkto na kayang tiisin ang mga pagsubok sa vibration.

Ang isang mahusay na produkto ay maaaring masira habang ito ay nabubuhay pa. Dahil dito, dapat ay kaya mo na itong serbisyuhan. Mas madaling serbisyuhan at palitan ang mga piyesa kung mayroon kang flex PCB na nakakabit sa isang konektor para sa piyesang iyon. Tulad ng mga piyesa tulad ng mga motor, camera, CD/Blu-ray lens, at iba pang PCB, atbp. Maaari itong maging mahirap at matagal kung hindi isasama ng tagagawa ang konektor kasama ng flex na piyesa.

Sa kabaligtaran, ang mga rigid-flex PCB ay mas karaniwang ginagamit sa mga produktong hindi na magagamit muli. Ipinapahiwatig ng sitwasyong ito na ang produkto ay inaasahang magkakaroon ng mababang rate ng pagkabigo at mataas na pagiging maaasahan sa buong buhay nito. Ang mga produktong ito ay karaniwang selyado, hindi tinatablan ng tubig, hindi tinatablan ng alikabok, at kahit na matatag sa mekanikal na aspeto. Bagama't maaaring mas mahal ang paggawa ng mga produktong ito, inaasahang tatagal ang mga ito habang-buhay.

Gumamit ng Rigid-Flex PCB

Halos palaging nangangailangan ng rigid-flex PCB ang circuit board ng isang smartwatch. Ito ay dahil tinatanggal ng rigid-flex ang mga konektor. Ang mga konektor ay isa sa mga pinakamalaking problema sa mga aplikasyon ng smartwatch at maging sa ilang mga wearable device.

Ang mga smart watch ay madaling pawisan, lamig, init, panginginig ng boses, paulit-ulit na paggalaw, pagkabigla, at oksihenasyon, na maaaring magdulot ng malaking pagkasira at pagkasira. Ang sitwasyong ito ay isang perpektong aplikasyon para sa mga rigid-flex PCB dahil ito ay selyado, mekanikal na matatag, hindi tinatablan ng tubig, at hindi tinatablan ng alikabok. Kaugnay nito, ang mga smart watch ay inaasahang magkakaroon ng mababang rate ng pagkabigo at magtatagal.

Narito ang ilang mga konsiderasyon sa disenyo para sa mga smart watch:

● Ang mga seksyon ng SoC at Power Management ay inilalagay sa matibay na bahagi ng PCB.

● Ang mga Flex PCB ay ginagamit para sa pagkonekta sa baterya, display, mga sensor, atbp.

● Ang mga seksyon ng RF ay nasa isang matibay na PCB na may kontroladong impedance.

● Walang ginagamit na mga konektor ng FPC para mapabuti ang pagiging maaasahan.

Gamitin ang Flex PCB

Ang isang Electronic ECG patch ay maaaring makinabang mula sa isang Flex PCB dahil ito ay isusuot sa dibdib ng pasyente. Ang ECG sensor ay maaaring kumonekta sa isang flexible at nababaluktot na PCB na umaangkop sa hugis ng katawan ng tao. Bukod pa rito, ang flex na bahagi ay dapat na hindi nakakalason, at gumagamit ng low-cytotoxicity polyimide material. Ang ECG patch na ito ay ginawa para sa disposable.

Considerasyon sa disenyo:

● Dapat pumasa sa ISO10993 cytotoxicity test.

● Gumamit ng materyal na walang nickel sa mga ibabaw na dumadampi sa katawan ng tao.

● Magaan at nababaluktot.

● Gumamit ng mga materyales na mura dahil ang mga ito ay maaaring itapon lamang.

Bukod pa rito, maaaring gumamit ang ibang mga medikal na aparato ng mga disposable flex PCB, tulad ng mga blood glucose sensor, pregnancy test strip, at mga single-use medical sensor.

Mayroong ilang mga aplikasyon sa totoong mundo para sa mga flex at rigid-flex PCB sa mga wearable at medical device. Inilalahad ng artikulong ito ang ilan sa mga ito, na binibigyang-diin ang parehong mga kalamangan at kahinaan ng paggamit ng alinman sa flex o rigid flex structure. Panghuli, ang UET PCB ay isang bihasang tagagawa ng PCB/PCBA na makakatulong sa paggawa ng iyong mga medical/wearable device gamit ang mga flex circuit na ito.