Modos de falha comuns de rígido circuitos impressos flexíveis

Rígido circuitos impressos flexíveis tem vindo a ganhar tração no design eletrônico moderno, desde wearables para aeroespacial para automóveis e dispositivos médicos, aplicações onde esta tecnologia única resolve problemas específicos, mas todo o tempo causando problemas específicos que vamos revisar em nosso artigo para hoje.

Flexibilidade rígida PCBs

Rígido circuitos impressos flexíveis combinar materiais de circuito rígidos e flexíveis, em um arranjo tridimensional que permita o movimento dinâmico, mas também introduzindo novas fontes de tensão e de possível falha. As áreas fronteiriças, em particular, que a transição entre as placas rígidas e flexíveis sofrem de tensões mecânicas, térmicas e elétricas que não eram conhecidas pelos PCBs convencionais. E quando esses estresses resultam em problemas e, em última análise, em falhas, as consequências podem ser graves.

Vias rachadas ou quebradas

Este é o problema mais frequente enfrentado por um PCB rígido-flexível Os vias, criadores da conexão elétrica, são especialmente vulneráveis entre os segmentos rígido e flexível. A dobradura repetida e a má combinação de materiais podem, em última análise, causar microrachaduras no chapeamento de cobre, resultando em conexões intermitentes ou até mesmo falha completa do circuito. As causas são:

• Bendura excessiva na interface flexível rígida
• Incompatibilidade do coeficiente de expansão térmica (CTE)
• Mau através de projetos que são inadequados para PCB rígido-flexível requisitos

Você vai querer fazer referência à IPC-2223 para via padrões de design específicos para esta tecnologia. Você também pode aproveitar as almofadas de lágrimas e anéis anulares em áreas de transição, e sempre lembre-se de evitar interfaces rígidas-flexíveis ​​abruptas, e tente manter tudo gradual.

Delaminação para PCB rígido-flexível

A delaminação é outro modo de falha crítica em PCB rígido-flexível construção, quando as camadas se separam dentro do seu empilhamento. Isso ocorre nas interfaces adesivas e nas áreas de transição entre as regiões rígidas e flexíveis. A delaminação resultará em circuitos abertos e, em última análise, desempenho não confiável. As principais causas são:

• Laminação incompleta em empilhamentos
• Umidade presa no próprio processo de fabricação
• Ciclo térmico repetido ou tensão mecânica em suas aplicações

Selecione, se possível, adesivos de alta qualidade e filmes de poliimida para o seu rígido circuitos impressos flexíveis Pergunte ao seu fornecedor como exatamente eles implementam o gerenciamento de umidade e ciclos de pré-cozimento. E certifique-se de garantir sempre controles rigorosos de processo durante a laminação rígida-flex.

Fratura do condutor na área flexível para PCB rígido-flexível

Os segmentos flexíveis, projetados para o movimento, podem ver seus traços de cobre fratura após flexão repetida se eles não foram adequadamente projetados. Esta é outra fonte comum de falhas de campo em dispositivos rígidos-flex que veem uso em ambientes dinâmicos. As principais causas dessas fraturas são:

• Um raio de curva muito apertado para um PCB rígido-flexível aplicação
• Espessura de cobre inadequada na região de flexão
• Uso excessivo de cobre endurecido por trabalho

Lembre-se de sempre seguir as diretrizes comuns para o seu raio de curva, geralmente calculado como 10x a espessura da flexão. Use cobre recocido laminado para um design flexível rígido que será destinado a um uso mais dinâmico. Evite transições acentuadas em seu roteamento de rastreamento que eventualmente usarão excessivamente o cobre.

Pad Lifting e Peeling Trace para PCB rígido-flexível

O levantamento de almofadas e o descascamento de traços são defeitos do processo de montagem, especialmente quando a estrutura não está suportando a região flexível de forma suficiente. O calor excessivo e a má adesão podem, em última análise, fazer com que as almofadas se separem do substrato flexível. As principais causas são:

• Vários ciclos de rework em conjuntos rígidos-flexíveis
• Pobre adesão entre o cobre e a poliimida
• Manipulação rígida- circuitos impressos flexíveis sem fixação adequada

Você deve tentar limitar tanto o número de retrabações quanto as temperaturas de solda. Você deve especificar os promotores de adesão corretos em seu projeto rígido-flexo e lembre-se de suportar as regiões flexíveis ​​durante o processo de montagem corretamente.

Falhas de junta de solda para PCB rígido-flexível

A integridade das juntas de solda é especialmente crítica em junções flexíveis rígidas onde o movimento e as flutuações de temperatura são comuns. Uma junta de solda rachada pode levar a uma falha precoce no processo de montagem. Cuidado com:

• Perfil de refluxo inadequado para rígido circuitos impressos flexíveis
• Pobre suporte mecânico durante a manipulação
• Flexão excessiva de regiões rígidas durante ou após a montagem

Você vai querer fornecer acessórios de suporte para regiões flexíveis, otimizar perfis de refluxo e montagem e fazer seus projetos com alívio de tensão mecânica em transições rígidas-flexíveis.

Discontinuidades de impedância e perda de integridade do sinal para PCB rígido-flexível

Um rígido de alta velocidade circuito impresso flexível é propenso a incompatibilidades de impedância, especialmente onde traços conectam zonas rígidas e flexíveis. Isso pode degradar o desempenho e, em última análise, causar uma perda de sinal. Cuidado com:

• Empilhamento mal controlado em seu projeto
• Planos de terra discontínuos através de flex
• Variações na largura da traça na região de flexão

Sempre use empilhamentos controlados por impedância para seus projetos flexíveis rígidos. Garantir, em suas regiões flexíveis, um retorno contínuo ao solo e simular caminhos de sinal durante o processo de projeto para validá-los.

Corrosão e danos ambientais

Um ambiente áspero pode eventualmente causar corrosão em sua placa quando não é adequadamente revestido com bons materiais. Você deve estar ciente de:

• Revestimento conformal insuficiente em seu rígido- circuito impresso flexível
• Máis escolhas de materiais para o ambiente destinado ao seu produto
• Exposição à umidade ou contaminantes

Tente usar, se puder, revestimentos de alta qualidade para seus projetos e escolha os materiais classificados para as condições esperadas de seu PCB rígido-flexível , bem como garantir que os recintos sejam adequadamente selados.

Diagnóstico de falhas para problemas de PCB rígido-flexível

Quando sua placa realmente falha, você pode iniciar seu processo de diagnóstico com uma inspeção visual preliminar do conjunto, antes de passar para a análise de raios-x e microsecção das regiões rígidas-flexíveis e, finalmente, para testes elétricos e de impedância em interfaces rígidas flexíveis. Uma boa comunicação com o seu fornecedor pode sempre lhe dar uma análise mais rápida e precisa da causa-raiz.

Estratégias para evitar esses problemas PCB rígido-flexível

Existem também boas estratégias para lidar com esses problemas, alguns fáceis e outros mais delicados:

Use materiais especificamente classificados para rígidos circuitos impressos flexíveis incluindo adesivos, folhas de cobre e filmes de poliimida. Otimize o seu design para o ambiente de uso final e ajuste de acordo com o seu empilhamento, raio de curvatura, largura de traço e geometria da almofada.

Escolha um fabricante com controles avançados de processo, salas limpas, inspeção óptica automática ou AOI e laminação controlada. Essas verificações de qualidade, quando feitas com consistência, podem evitar muitos problemas escondidos.

Durante o processo de montagem, suporte regiões flexíveis corretamente. Limite as reworks e otimize os perfis de solda para evitar falhas relacionadas ao calor. Certifique-se de que os operadores estão adequadamente treinados para os processos de manuseio.

Use revestimento robusto e encapsulação para proteger o PCB rígido-flexível que verá uso em ambientes desafiadores. A vedação adequada e o bom design do recinto podem prolongar a vida útil dos seus produtos nessas situações.

Certifique-se de que seu rígido circuitos impressos flexíveis são rigorosamente testados antes do envio, usando testes elétricos, ciclismo térmico e testes de dobra. Referência seus produtos a um padrão como IPC-6013 para garantir que eles atendem aos requisitos de qualidade.

Mas acima de tudo, o sucesso do seu projeto depende da experiência do seu fornecedor. Trabalhar com fabricantes experientes na fabricação de rígidos circuito impresso flexível e disposto a participar das revisões do DFM.

Rígido circuitos impressos flexíveis permite projetos inovadores e boa confiabilidade quando concebido, projetado e fabricado com atenção aos detalhes, mas enfrenta desafios únicos à sua natureza. Esperamos que gostou do nosso artigo de hoje e estamos ansiosos para vê-lo da próxima vez!