Progettazione di circuiti stampati flessibili e il suo utilizzo nel design dei veicoli elettrici

Parole chiave: Flexible PCB, Produttore di Flexible PCB

Il Flexible PCB è un tipo speciale di circuito stampato, noto anche come flex print o flex circuit. Possono essere piegati nella forma desiderata. Sono ampiamente utilizzati per applicazioni ad alta temperatura e ad alta densità. Come materiale di substrato, i design flex sono composti da un film di poliestere o poliimmide trasparente che possiede un'elevata resistenza al calore, rendendolo ideale per il montaggio di componenti a saldatura.

Composto da rame combinato con uno strato dielettrico in poliimmide, un circuito flessibile presenta uno strato conduttivo di tracce. Da 0,0001" a 0,010", lo spessore dello strato conduttivo in rame può variare, e da 0,0005" a 0,010", lo spessore del materiale dielettrico può variare. Per legare lo strato conduttivo di rame al substrato, è necessario un adesivo; per attaccare il rame al substrato, a volte la deposizione in fase vapore è ugualmente utile.

La selezione del materiale dipende da molti fattori, tra cui resistenza meccanica e chimica, capacità, temperatura, corrente e tipi di flessione, ed è un po' complessa per la realizzazione di circuiti flessibili.

Poiché presentano meno interconnessioni, i design flessibili sono più affidabili e garantiscono meno crimpature e giunti di saldatura. E poiché coprono solo il 10% dell'area rispetto ai circuiti rigidi e grazie alla loro capacità di piegatura flessibile, questi circuiti richiedono meno spazio.

Importanza nel Mondo Moderno

Sono ampiamente utilizzati per applicazioni statiche e flessione dinamica e, quindi, i circuiti flessibili possono essere piegati in qualsiasi forma. Mentre i circuiti stampati utilizzati per applicazioni statiche offrono una flessione minima, i circuiti dinamici sono progettati per una flessione regolare.

Per resistere alle alte temperature, i design dei circuiti flessibili sono realizzati tra -200° C e 400° C. Per le misurazioni nei fori di perforazione nell'industria del petrolio e del gas, sono una scelta ideale.

In molte applicazioni, i circuiti flessibili di un produttore di Flexible PCB tornano utili, ma come sostituti dei circuiti rigidi non possono essere utilizzati. Poiché nelle applicazioni di fabbricazione automatizzata ad alto volume, i circuiti rigidi possono essere installati a basso costo.

Per applicazioni che richiedono flessione regolare, alta precisione, migliori prestazioni e accuratezza, i circuiti flessibili sono la scelta giusta. Le applicazioni dei circuiti flessibili includono:

• Freni antibloccaggio
• Telecamere
• Sonde ecografiche
• Pompe del carburante
• Apparecchiature per codici a barre
• Dispositivi medici
• Test di semiconduttori
• Satelliti
• Sistemi di movimento
• Batterie
• Avionica
• Sistemi airbag
• Dispositivi di produzione

Tracce di Rame da Larghe a Sottili

Per avere una minore resistenza alla piegatura, se si desidera maggiore flessibilità, si dovrebbero utilizzare tracce di rame più sottili. Per consentire la saldatura del cavo flessibile altrove, si possono usare allo stesso tempo estremità larghe sul bordo. Questo sarà considerato un punto debole durante la saldatura se la transizione è netta. Quindi, in larghezza tra tracce larghe e sottili, è meglio effettuare un cambiamento graduale.

Design dei Veicoli Elettrici Migliorato dai Flexible PCB

Per lo sviluppo futuro dell'industria automobilistica, i veicoli a nuova energia rappresentano la corrente principale. I cablaggi automobilistici sono relativamente complessi e pesanti in relazione ai tradizionali supporti di linea, i quali, con il continuo aumento dei componenti elettronici, non possono soddisfare i requisiti dei veicoli a nuova energia. Tuttavia, essendo in grado di sopportare milioni di piegature dinamiche, il Flex PCB offre libertà di progettazione, rendendolo un sostituto ideale per i cablaggi senza danneggiare i fili. Inoltre, il Flex PCB mostra durabilità, resistenza al calore, elevata affidabilità e caratteristiche adatte ai componenti elettronici automobilistici in ambienti ostili. Viene ora utilizzato per sistemi di intrattenimento, cambi, fari LED per auto, BMS, sensori, navigazione, display per auto e altri dispositivi automobilistici nei veicoli a nuova energia.

Il potenziale dell'elettronica automobilistica è diventato sempre più evidente con il continuo sviluppo e l'innovazione della tecnologia dei sensori, che si prevede diventerà un importante motore di crescita per il mercato dei Flex PCB.

Progettazione PCB

I FPCB sono fabbricati utilizzando la tecnologia fotolitografica. Un metodo alternativo prevede la laminazione di strisce di rame molto sottili (0,07 mm) tra due strati di poliestere (PET). Questi strati di PET, tipicamente spessi 0,05 mm, sono rivestiti con un adesivo che viene polimerizzato termicamente durante il processo di laminazione. La capacità di piegare i collegamenti elettrici durante il normale funzionamento, ad esempio tra sottosistemi per sostituire i cablaggi, è il principale vantaggio, per esempio, in ambito automobilistico e aerospaziale.

Stiamo assistendo a una domanda crescente di prodotti con prestazioni più elevate in molti settori dell'elettronica, con pesi e dimensioni sempre più ridotti. Questi requisiti stringenti richiedono spazi sempre più ristretti per soluzioni PCB in grado di ospitare elevate densità di componenti elettronici. Numerosi esempi significativi del potenziale utilizzo dei FPCB sono offerti dall'industria automobilistica, inclusi display, sistemi di controllo del cruscotto, pulsanti, sistemi infotainment e audio, nonché più encoder rotativi e per volante. Per ridurre al minimo la saldatura, queste applicazioni richiedono elevata semplicità, robustezza e affidabilità del cablaggio, che può portare a falsi contatti o guasti potenzialmente dovuti a stress meccanico e da invecchiamento. Anche in presenza di urti e vibrazioni elevati, i dispositivi basati su FPCB offrono elevata resistenza, hanno una densità circuitale maggiore e un peso inferiore, e sono meno soggetti a guasti.

In un veicolo elettrico, lo stato delle batterie durante il funzionamento è monitorato dal sistema di gestione della batteria (BMS). Per prolungare la vita delle batterie, è necessaria una funzionalità intelligente che ha un impatto fondamentale sul costo totale di proprietà. La profondità di scarica, il livello di carica e lo stato di salute del sistema di gestione della batteria devono essere continuamente monitorati. A un cambiamento nella capacità nominale, la variazione dello stato di salute delle singole celle può corrispondere con l'invecchiamento delle batterie: ottimizzare l'uso delle celle attraverso un circuito di supervisione è la sfida che garantisce un equilibrio dei livelli di energia passivi o attivi durante il funzionamento. Collegando i sensori di ciascuna cella al BMS, i circuiti flessibili forniscono il metodo perfetto, compatto e leggero.

Tecnologia Migliorata del Cablaggio

Alla produzione di PCB multistrato flessibili di qualsiasi lunghezza, l'innovazione di processo brevettata ha esteso la capacità, rendendo questi i più grandi PCB multistrato flessibili al mondo. Molte fasi tradizionali del processo di fabbricazione dei PCB flessibili, come la placcatura, la serigrafia, la foratura e la pressatura, sono fisse. L'innovazione delle aziende trasforma queste fasi in processi dinamici e statici; modifica innovativa delle tecniche di produzione esistenti e delle apparecchiature PCB e per elettrolaminazione roll-to-roll. Il risultato è che l'unico limite è quello dell'applicazione stessa, piuttosto che il processo di produzione e la catena di fornitura a definire i limiti.