Esnek ve Rijit-Esnek PCB'ler Ne Zaman Kullanılmalı: Giyilebilir Cihazlar ve Tıbbi Cihazlarda Gerçek Uygulamalar

Projelerinizde esnek PCB'ler kullanmayı mı planlıyorsunuz? Esnek mi yoksa rijit-esnek mi kullanacağınıza karar veremiyor musunuz? Bu makale karar vermenize yardımcı olacaktır.

Modern esnek baskılı devre kartları (PCB'ler), 1960'larda poliimid filmlerin geliştirilmesiyle ortaya çıktı. Bununla birlikte, çok katmanlı esnek devrelerin üretimi gerçeğe dönüştü. Kart, günümüzde hala var olan bakır, yapıştırıcı ve poliamid katmanlarını kullanmaktadır.

Ancak 80'li yıllarda SMT süreci geliştirildi. Aynı dönemde hem çok katmanlı esnek hem de sert-esnek devreler ortaya çıktı. Bu yöntem, cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar ve tıbbi cihazlar gibi dar alan kısıtlamalarına sahip cihazlara esnek devrelerin takılmasına olanak sağladı.

Burada, esnek ve rijit-esnek PCB'lerin ne zaman kullanılacağı ve giyilebilir cihazlar ile tıbbi cihazlardaki gerçek dünya uygulamaları hakkında daha fazla bilgi edineceksiniz. Esnek ve rijit-esnek PCB'lerle ilgili sorularınız varsa, UET PCB (https://uetpcb.com/flexible-pcbs/UET her zaman yardıma hazır. UET, esnek ve rijit-esnek PCB üretiminde uzmandır ve 20 yılı aşkın süredir bu sektörde faaliyet göstermektedir.

Esnek PCB'ler (genellikle FPC veya esnek devre olarak kısaltılır), normal sert parçalar yerine polimer filmlerle yapıldıkları için bükülebilen devre kartlarıdır. Genellikle poliimid, polyester veya hatta PEEK'ten (Polieter-Eter-Keton) yapılmış esnek bir alt tabakaya sahiptirler. Genellikle üst üste dizilmiş koruyucu filmlerinde poliamid dielektrik, yapışkan bölümler, tavlanmış bakır iletken katmanlar ve isteğe bağlı sertleştiriciler bulunur.

Rijit-esnek PCB'ler, rijit (örneğin, FR4 tabanlı) ve esnek PCB'leri bir araya getirir. Hem rijit hem de esnek bölümler tek bir parça halinde lamine edilir; bu nedenle, bağlantı elemanlarına gerek yoktur. Esnek kısım, poliamid alt tabakadan yapılmış, alışılagelmiş bir kısımdır. Rijit kısım, iç katmanlar aracılığıyla esnek kısmı arasına alarak iletken bir iç katman görevi görür. Rijit-esnek PCB'ler, üretim hatlarında maliyetli FPC bağlantı elemanlarını ortadan kaldırır.

Hem esnek hem de sert-esnek baskılı devre kartlarının (PCB'ler) bir üründe kullanıldığında kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Her şey şekil, işlev, sinyal bütünlüğü, üretim maliyetleri, servis kolaylığı ve montaj sürecine bağlıdır.

Esnek PCB'ler devrenizi modüler ve esnek hale getirir. Kasa içinde dar bir alanda çalışıyorsanız ve bükülmeler için küçük bir alana ihtiyacınız varsa, esnek PCB'ler kullanmak en doğru yoldur. Ayrıca, insan vücudu konturludur ve önemli ölçüde hareket edebilir, bu da onu esnek PCB'ler için ideal kılar. Giyilebilir cihazlarda ve diğer alanlarda bükülme senaryolarıyla birlikte kullanılan birçok esnek devre bulacaksınız, örneğin:

● Kalp Atış Hızı Sensörleri

● EKG Elektrotları

● Giyilebilir kayışlar

● Akıllı Giysiler

● Ekran esnek kabloları

● Titreşim motoru esnek kabloları

Esnek PCB'lerin iç yapısında rijit-esnek PCB'ler de bulunduğundan, rijit-esnek PCB'ler genellikle esnek PCB'lerin kullanılabildiği çoğu uygulamada kullanılabilir. Ancak bu basit bir durum değil; esnek devreler yerine rijit-esnek devreler kullanmanın (veya tam tersinin) daha karmaşık yönleri var. Temelde şu noktalara indirgeniyor:

1. Devre yapımının toplam maliyeti

2. Montaj veya yapım maliyeti

3. Alt montaj tedarikçileri

4. Sinyal bütünlüğü

5. Tamir edilebilirlik ve servis

6. Ürün güvenilirliği ve uyumluluğu

7. Parça değişimi

Unutmayın ki, rijit-esnek PCB'nin maliyeti, rijit + esnek PCB'ye (bağlantı elemanlı) göre daha yüksektir. Bu durum, esnek bir malzemeyi rijit bir malzemeyle tek bir laminasyon dizisinde birleştirmenin maliyetinden kaynaklanmaktadır. Ancak, bazen daha büyük resme bakmanız gerektiğini de unutmayın. Ucuz FPC bağlantı elemanlarına sahip PCB'lerin montaj hattında elle monte edilmesi gerekebilir. Sonuç olarak, ürünlerinizi binlerce adet üretecek şekilde ölçeklendirdikçe, rijit-esnek PCB'lerin üretim maliyetinin de arttığını görebilirsiniz.

Dikkate alınması gereken bir diğer husus da, bağlantı elemanlarının ortadan kaldırılmasının yüksek hızlı sinyallerin güvenilirliğini artırabileceğidir. Ayrıca, DVT uyumluluğunuz açısından, titreşim testlerine dayanabilecek daha sağlam bir nihai ürüne sahip olabilirsiniz.

İyi bir ürün bile kullanım ömrü boyunca arızalanabilir. Bu nedenle, ona servis verebilmelisiniz. Esnek bir PCB'ye ve o parçaya ait bir konektöre sahip olmak, parçaların bakımını ve değiştirilmesini kolaylaştırır. Motorlar, kameralar, CD/Blu-ray lensleri ve diğer PCB'ler gibi parçalar için bu geçerlidir. Üretici, esnek parçayla birlikte konektörü vermezse, bu işlem zahmetli ve zaman alıcı olabilir.

Buna karşılık, rijit-esnek PCB'ler daha çok tamir edilemeyen ürünlerde kullanılır. Bu durum, ürünün kullanım ömrü boyunca düşük arıza oranına ve yüksek güvenilirliğe sahip olmasının beklendiğini gösterir. Bu ürünler genellikle sızdırmaz, su geçirmez, toz geçirmez ve hatta mekanik olarak stabildir. Bu ürünlerin üretimi daha pahalı olsa da, ömür boyu dayanmaları beklenir.

Rigid-Flex PCB kullanın.

Akıllı saatlerin devre kartı neredeyse her zaman rijit-esnek bir PCB gerektirir. Bunun nedeni, rijit-esnek devrelerin bağlantı noktalarını ortadan kaldırmasıdır. Bağlantı noktaları, akıllı saat uygulamalarında ve hatta bazı giyilebilir cihazlarda en büyük arıza noktalarından biridir.

Akıllı saatler ter, soğuk, sıcak, titreşim, tekrarlayan hareketler, darbe ve oksidasyona karşı hassastır ve bu da önemli aşınma ve yıpranmaya neden olabilir. Bu durum, sızdırmaz, mekanik olarak sağlam, su geçirmez ve toz geçirmez olması nedeniyle rijit-esnek PCB'ler için mükemmel bir uygulama alanı oluşturmaktadır. Buna paralel olarak, akıllı saatlerin düşük arıza oranına sahip olması ve uzun ömürlü olması beklenmektedir.

İşte akıllı saatler için bazı tasarım hususları:

● SoC ve Güç Yönetimi bölümleri sert PCB parçasına yerleştirilmiştir.

● Esnek PCB'ler, batarya, ekran, sensörler vb. bağlantıları için kullanılır.

● RF bölümleri, kontrollü empedansa sahip sert bir PCB üzerindedir.

● Güvenilirliği artırmak için FPC konektörleri kullanılmamıştır.

Esnek PCB kullanın

Elektronik EKG bandı, hastanın göğsüne takılacağı için esnek bir PCB'den faydalanabilir. EKG sensörü, insan vücudunun hatlarına uyum sağlayan esnek, bükülebilir bir PCB'ye bağlanabilir. Ek olarak, esnek kısım toksik olmamalı ve düşük sitotoksisiteli poliimid malzeme kullanmalıdır. Bu EKG bandı tek kullanımlık olarak tasarlanmıştır.

Tasarım hususları:

● ISO10993 sitotoksisite testini geçmelidir.

● İnsan vücuduyla temas eden yüzeylerde nikel içermeyen malzeme kullanın.

● Hafif ve bükülebilir.

● Tek kullanımlık oldukları için düşük maliyetli malzemeler kullanın.

Ayrıca, kan şekeri sensörleri, gebelik test şeritleri ve tek kullanımlık tıbbi sensörler gibi diğer tıbbi cihazlar da tek kullanımlık esnek PCB'ler kullanabilir.

Giyilebilir cihazlar ve tıbbi cihazlarda esnek ve rijit-esnek PCB'lerin birçok gerçek dünya uygulaması bulunmaktadır. Bu makale, esnek veya rijit-esnek yapının kullanımının hem avantajlarını hem de dezavantajlarını vurgulayarak bunlardan bazılarını sunmaktadır. Son olarak, UET PCB, bu esnek devreleri kullanarak tıbbi/giyilebilir cihazlarınızın üretiminde size yardımcı olabilecek deneyimli bir PCB/PCBA üreticisidir.