如何在柔性 PCB 设计图中指定加强筋要求

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加强筋是大多数挠性电路设计中的关键设计元素,对成品挠性电路的性能和可靠性都有重大影响。因此,需要在数据集中全面准确地定义加强筋。否则,成品可能无法满足您的要求。

加强筋在柔性电路设计中具有以下作用,每种作用都有独特的材料和设计要求:

元件/连接器区域支撑
厚度修改以符合 ZIF 连接器规格
机械弯曲限制
散热

FR4 加强筋

FR4 加劲件用于为挠性设计中连接有组件或连接器的区域提供支撑。

这样可以防止柔性电路在元件/连接器处或附近弯曲。这样做很可能导致焊点开裂或损坏。FR4 加强筋的厚度从 0.010 英寸到 0.059 英寸不等,其中 0.020 英寸、0.031 英寸和 0.039 英寸最为常见。

聚酰亚胺加强筋

聚酰亚胺加强筋最常用于连接 ZIF(零插入力)连接器的设计中。连接器规格规定,外露的 ZIF 接触指上的柔性电路必须具有特定的厚度,才能可靠地与连接器啮合。两种最常见的 ZIF 手指厚度分别为 0.3 毫米和 0.2 毫米。为了满足 ZIF 规格,我们并没有不必要地增加整个挠性片的厚度,而是在指状区域局部附加了聚酰亚胺加强筋。增加整个挠性件的厚度不仅成本高昂,而且会严重影响零件的弯曲能力和机械弯曲可靠性。ZIF 规范还对轮廓宽度和指状件的位置精度规定了非常严格的公差。聚酰亚胺是唯一一种可以对零件轮廓和加强筋进行轮廓加工并满足所有连接器规定公差要求的加强筋材料。

聚酰亚胺还可用于支撑部件/连接器区域,这些区域的部件总厚度限制在 FR4 的 0.010 英寸以下。虽然聚酰亚胺提供的支撑力不如 FR4,但 “有 “加强筋通常比 “无 “加强筋更受欢迎。

铝和不锈钢

铝和不锈钢也用于某些设计中,但其成本比 FR4 和聚酰亚胺高出很多。铝通常用于需要散热的应用。不锈钢通常用于安装加强筋的空间非常有限,但设计需要比同等厚度 FR4 加强筋所能提供的更多元件面积支持的情况。

安装加强筋

使用热粘合胶粘剂或 PSA(双面胶带)粘贴加固条,前者是在加热和压力下层压而成,后者则是手工粘贴。首选方法是热粘合粘合剂,但由于设计限制,可能需要使用 PSA。热粘合剂与用于将覆盖层粘贴到柔性电路上的柔性环氧树脂或丙烯酸粘合剂相同,可实现永久粘合。在大多数情况下,它们也比 PSA 更具成本效益。

对于有散热要求的设计,必须使用导热 PSA。请注意,这些 PSA 的额定值不能承受组装回流焊温度,因此需要在元件组装后连接加强筋。

其他设计要求

还有一些与加强筋相关的附加设计要求。

如前所述,ZIF 区域加强筋必须具有特定的厚度(通过 ZIF 接触指测量)和严格的轮廓宽度公差,以确保与连接器的精确啮合。此外,还规定了加强筋的最小长度。

ZIF 连接器规格示例:

在使用电镀通孔 (PTH) 元件和连接器的设计中使用 FR4 加强筋时,与仅使用 SMT 的设计相比,有以下额外要求。

连接侧必须位于插入 PTH 元件的电路一侧。这样就可以完全接触到元件引脚和电路焊盘进行焊接。

为使 PTH 引脚能够穿过加强筋,必须留出间隙孔。由于制造和材料公差的原因,间隙孔必须比柔性电路中的 PTH 孔大 0.016″。这样可以防止加强筋间隙孔和电镀挠性孔之间因公差累积而出现重叠。

非电镀工具孔的间隙孔也通常比挠性电路中要求的孔径大 0.016 英寸。如果设计要求电路和加强筋上的非电镀孔尺寸相同,则只能通过二次钻孔操作来制造。请注意,由于制造公差的原因,这种工艺需要更高的孔位置公差 +/- 0.005″。
精确的数据集
为全面准确地定义加强筋,数据集需要以下信息:

加强筋尺寸/轮廓:

以附加机械 Gerber 文件(首选)或 1:1 DXF 文件的形式提供
在机械图纸中定义
每个加强筋一个
加强筋材料类型:

在图纸注释和材料堆叠中均有说明
下图示例

附着方法:

图纸说明和材料堆叠中均有定义
加强筋连接面:

在材料堆叠中定义
加强筋钻孔文件和孔尺寸(如 PTH 设计需要):

作为附加钻孔文件与钻孔图一起提供
ZIF 连接器制造商和零件编号:

在机械图纸和图纸注释中定义
带有一个以上 ZIF 连接器的设计的具体位置参考

摘要

加强筋是大多数柔性电路设计中的重要元素,因此需要将其设计到设计中,并在数据集中进行全面记录,以确保成品柔性电路部件的形状匹配和功能。某些设计可能对加强筋有复杂的要求,这可能会影响柔性电路的可制造性,并增加部件组装过程的复杂性。对于这些设计,我们建议客户咨询工程团队,以确保柔性电路既可制造,又能满足您的要求。

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