قواعد نصف قطر Flex PCB Bend: دليل عملي شامل (من الأساسيات إلى الإنتاج)

إن نصف قطر انحناء PCB المرن هو الحد الأدنى من الانحناء الذي يمكن أن تتحمله الدائرة المرنة دون كسر الموصلات، أو فصل العزل، أو زيادة المقاومة بما يتجاوز التسامح. إنه ليس مجرد اقتراح هندسي ولكنه قيد موثوقية بالغ الأهمية يحكمه سمك المادة وعدد الطبقات وليونة النحاس، المحددة خصيصًا في معايير IPC-2223. يؤدي تجاهل هذه القواعد إلى دوائر مفتوحة فورية أثناء التثبيت أو فشل التعب الكامن في الميدان.

الوجبات السريعة الرئيسية

الثابت مقابل الديناميكي: تتطلب الانحناءات الثابتة (التثبيت للملاءمة) عادةً نصف قطر 10x سمك الدائرة؛ تتطلب الانحناءات الديناميكية (الحركة المستمرة) 20x إلى 40x.
تأثير المواد: تسمح المواد الأساسية غير اللاصقة بنصف قطر انحناء أكثر إحكامًا من الصفائح ذات الأساس اللاصق بسبب انخفاض السُمك الإجمالي.
اختيار النحاس: استخدم النحاس المدلفن (RA) للتطبيقات الديناميكية؛ يقتصر النحاس المودع بالكهرباء (ED) عمومًا على التطبيقات الثابتة.
المحور المحايد: يضع التصميم الأكثر موثوقية طبقة الموصل في وسط المجموعة تمامًا (المحور المحايد) لتقليل قوى التوتر والضغط.
تجنب I-Beam: لا تقم مطلقًا بتكديس الموصلات مباشرة فوق بعضها البعض على طبقات متجاورة في منطقة الانحناء؛ هذا يزيد من تصلب وخطر الكسر.
نصيحة التحقق: استخدم نموذج بالحجم الطبيعي "دمية ورقية" باستخدام سماكة التجميع الدقيقة للتحقق فعليًا من ملاءمة نصف قطر الانحناء داخل العلبة الميكانيكية قبل الانتهاء من التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD).
العتبة الحرجة: تجنب وضع الفتحات أو الفتحات المطلية (PTH) ضمن 2.54 ملم (100 مل) من خط مماس الانحناء.

المحتويات

ما يعنيه حقًا (النطاق والحدود)
المقاييس المهمة (كيفية تقييمها)
كيفية الاختيار (إرشادات الاختيار حسب السيناريو)
نقاط تفتيش التنفيذ (من التصميم إلى التصنيع)
الأخطاء الشائعة (والمنهج الصحيح)
لقطة القدرة والطلب
الأسئلة الشائعة (التكلفة، المهلة الزمنية، المواد، الاختبار، معايير القبول)
مسرد (المصطلحات الرئيسية)

ماذا يعني ذلك حقًا (النطاق والحدود)

يتم تعريف نصف قطر الانحناء بدقة على أنه المسافة من مركز الانحناء إلى سطح الدائرة المرنة داخل الانحناء. عندما تنحني الدائرة، تتعرض المواد الموجودة على المنحنى الخارجي للشد (التمدد)، بينما تتعرض المواد الموجودة على المنحنى الداخلي للضغط.

إذا كان نصف القطر ضيقًا للغاية، فإن الطبقة النحاسية الخارجية سوف تتجاوز حد الليونة الخاص بها وتتشقق (الدائرة المفتوحة)، أو سوف تنثني الطبقات الداخلية وتتفكك. الهدف من الالتزام بقواعد نصف قطر انحناء ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن هو الحفاظ على الضغط على الموصلات النحاسية تحت عتبة التشوه البلاستيكي.

الانحناء الثابت مقابل الانحناء الديناميكي

ثابت (Flex-to-Install): يتم ثني الدائرة مرة واحدة أثناء التجميع وتبقى في هذا الوضع. يمكن للنحاس أن يتحمل إجهادًا أعلى لأنه لا يحتاج إلى البقاء على قيد الحياة خلال دورة التعب.
ديناميكي (مرن للاستخدام): تنحني الدائرة بشكل متكرر أثناء التشغيل (على سبيل المثال، كابل رأس الطابعة أو مفصل الهاتف القابل للطي). وهذا يتطلب نصف قطر انحناء أكبر بكثير ومواد متخصصة للبقاء على قيد الحياة لملايين الدورات.

المقاييس المهمة (كيفية تقييمها)

يوفر معيار الصناعة IPC-2223 نسبًا أساسية للحد الأدنى من نصف قطر الانحناء بناءً على السمك الإجمالي للقسم المرن.

الجدول 1: نسب الانحناء الموصى بها IPC-2223| عدد الطبقات | نوع التطبيق | الحد الأدنى لنسبة نصف قطر الانحناء | مثال (السُمك = 0.15 مم) |

الجدول 2: مساهمات سمك المادة

لحساب النسبة، يجب عليك جمع سمك جميع الطبقات في المنطقة المرنة.

مكون المادة	نطاق السماكة النموذجي	ملاحظات
قاعدة بوليميد (PI)	12.5 ميكرومتر – 50 ميكرومتر (0.5 – 2 مل)	يعمل PI الأرق على تحسين المرونة.
رقائق النحاس	12 ميكرومتر – 35 ميكرومتر (1/3 أونصة – 1 أونصة)	يُفضل 1/3 أونصة أو 1/2 أونصة للثني الديناميكي.
لاصق (في حالة استخدامه)	12 ميكرومتر – 25 ميكرومتر (0.5 – 1 مل)	تعمل الشرائح غير اللاصقة على تقليل السماكة الإجمالية بحوالي 25-50 ميكرومتر.
الغلاف (PI + اللاصق)	25 ميكرومتر – 50 ميكرومتر (1 – 2 مل)	يضيف صلابة كبيرة. استخدم بشكل انتقائي.
فيلم التدريع EMI	10 ميكرومتر - 18 ميكرومتر	خياري؛ يضيف صلابة ولكن أقل من الطائرات النحاسية.

سبب الأهمية: قد يبلغ سمك اللوحة المرنة المكونة من 4 طبقات 0.4 ملم. سيكون نصف قطر الانحناء الثابت 10x 4 مم. إذا كان الهيكل الميكانيكي الخاص بك يسمح بفجوة تبلغ 2 مم فقط، فمن المحتمل أن تفشل اللوحة.

كيفية التحقق: احسب Total Thickness x Multiplier. قارن هذا مع إزالة CAD الميكانيكية.

كيفية الاختيار (إرشادات الاختيار حسب السيناريو)

يتضمن التصميم من أجل المرونة مقايضات بين الأداء الكهربائي (التيار والمقاومة) والموثوقية الميكانيكية.

المقارنة: اختيار نوع النحاس

عامل	صلب مدرفل (RA)	المودعة بالكهرباء (ED)	أفضل متى	المفاضلة
تركيبة الحبوب	أفقي (رقائقي)	عمودي (عمودي)	المرونة الديناميكية	RA أغلى قليلاً.
الاستطالة	عالية (20-45%)	معتدل (4-12%)	ثابت / جامد مرن	الضعف الجنسي هش تحت الضغط المتكرر.
خشونة السطح	ناعم	أكثر خشونة (التصاق أفضل)	خط رفيع (<3 مل)	يتمتع RA بقوة تقشير أقل على الخطوط الدقيقة.
مقاومة التعب	ممتاز	فقير	عدد الدورات المرتفع	يتطلب RA محاذاة دقيقة لاتجاه الحبوب.

مصفوفة القرار: التجميع والبناء

الأولوية	الاختيار الأفضل	لماذا
أقصى مرونة (ديناميكية)	طبقة واحدة بدون لاصق	أنحف الملف الشخصي. يكون النحاس على المحور المحايد إذا كان الغطاء متماثلًا.
التحكم في المعاوقة	أرض فقس ذات طبقتين	الطائرات النحاسية الصلبة قاسية جدًا؛ يؤدي الفقس المتقاطع إلى تقليل الصلابة بنسبة 30-50٪.
عدد الطبقات العالية	مجلد الكتب/فجوة الهواء	تسمح الطبقات المنفصلة لها بالربط بشكل مستقل، مما يقلل من متطلبات نصف القطر الفعال.
التكلفة (ثابتة فقط)	صفائح لاصقة	المواد القياسية أرخص. عقوبة السُمك مقبولة للانحناءات لمرة واحدة.
ارتفاع درجة الحرارة	غير لاصق	يزيل المواد اللاصقة الأكريليكية التي تحتوي على مشكلات توسيع أقل للمحور Tg وZ.

10 قواعد للاختيار (إذا... اختر...)1. إذا كان التطبيق ديناميكيًا (> 10,000 دورة)، اختر النحاس الملدن المدرفل (RA)؛ وإلا، فإن الإيداع الكهربائي (ED) مقبول للتثبيت الثابت.

إذا كان نصف قطر الانحناء ضيقًا (<10x السُمك)، اختر مواد أساسية غير لاصقة لتقليل إجمالي ارتفاع التجميع.
إذا كنت بحاجة إلى التحكم في المعاوقة في منطقة ديناميكية، اختر المستويات الأرضية المتقاطعة؛ وإلا، فإن الأسطح الصلبة سوف تسبب تصلبًا وتشققًا.
إذا كان لديك أكثر من طبقتين في منطقة الانحناء، اختر البناء "غير المرتبط" أو "الفجوة الهوائية"؛ وإلا فإن الطبقات سوف تنكسر مع بعضها البعض.
إذا كانت مكونات اللحام قريبة من المنعطف، اختر أداة تقوية لإيقاف الثني على بعد 1-2 مم على الأقل من وسادات اللحام.
إذا كانت دورة الحياة العالية أمرًا بالغ الأهمية، اختر 1/3 أونصة أو 1/2 أونصة من النحاس؛ وإلا، فإن أونصة واحدة من النحاس تزيد من الصلابة وخطر تصلب العمل.
إذا كان الغطاء مطلوبًا للثني الديناميكي، اختر غطاء بوليميد؛ وإلا، فسوف يتشقق قناع اللحام المرن (LPI) عند الحركة المستمرة.
إذا اختلف العرض المرن، اختر الدموع عند الانتقال؛ وإلا، فإن مكثفات الضغط سوف تمزق قاعدة PI.
إذا كان التوجيه يتتبع من خلال الانحناء، اختر التوجيه العمودي؛ وإلا، فإن الآثار الموجودة في الزوايا سوف تتعرض لقوى الالتواء.
إذا كانت هناك حاجة إلى درجة حرارة دقيقة (<3 مل / 75 ميكرومتر)، اختر النحاس منخفض التشتت (ED) (تأكد من ذلك مع الشركة المصنعة)؛ وإلا، فقد يواجه النحاس RA مشكلات في الإنتاج أثناء الحفر.

استثناء الحدود: بالنسبة للتطبيقات الديناميكية ذات التيار العالي للغاية، قد تحتاج إلى نحاس أكثر سمكًا. في هذه الحالة، يجب أن يزيد نصف قطر الانحناء بشكل متناسب. لا يمكنك خداع الفيزياء.

نقاط تفتيش التنفيذ (من التصميم إلى التصنيع)

اتبع هذا التسلسل للتأكد من أن التصميم الخاص بك يلبي قواعد نصف قطر انحناء PCB المرن.

تحديد القيود الميكانيكية: قم بقياس المساحة المادية المتاحة لحلقة الانحناء في العلبة.
- القبول: نصف القطر المتاح > الحد الأدنى المحسوب لنصف القطر.
حدد مجموعة المواد: اختر سمك PI ووزن النحاس.
- الإجراء: حساب السماكة الإجمالية ($T$).
حساب الحد الأدنى لنصف القطر: قم بتطبيق مضاعفات IPC (10x للثابت، 20x+ للديناميكي).
- القبول: $R_{min} = T \times Multiplier$.
ضبط اتجاه الحبوب: حدد اتجاه الحبوب في رسم التصنيع.
- الإجراء: يجب أن تكون الحبوب عمودية على خط الانحناء (موازٍ للآثار).
** آثار المسار: ** مسار الموصلات المتعامدة مع المنعطف.
- التحقق: لا يوجد دوران بزاوية 45 درجة أو 90 درجة داخل منطقة الانحناء.
الموصلات المتأرجحة: تأكد من إزاحة الآثار العلوية والسفلية.
- القبول: لا يوجد تكديس "I-Beam". إزاحة بعرض تتبع واحد على الأقل.
تحديد أدوات التقوية: ضع أدوات التقوية لإجبار الانحناء على المنطقة المرنة.
- التحقق: يجب أن تكون حافة المادة المقوية 0.5 مم - 1.0 مم بعيدًا عن ظل الانحناء.
أضف مانعات التمزق: أضف ثقوبًا نحاسية أو محفورة على حواف الذراع المرن.
- القبول: يمنع انتشار الدموع إذا كانت الحافة مجروحة.
** التحقق من النموذج بالحجم الطبيعي: ** قم بإنشاء نموذج مايلر أو ورقي للفليكس.
- الإجراء: تأكد من طيه داخل الهيكل دون أن يلتوي.
مراجعة سوق دبي المالي: أرسل بيانات التجميع ونصف القطر إلى الشركة المصنعة لثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن.
- القبول: تؤكد الشركة المصنعة أن التجميع يلبي متطلبات المرونة.

التصنيع الجاهز لثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن

الأخطاء الشائعة (والمنهج الصحيح)| خطأ | التأثير | المنهج الصحيح | كيفية التحقق |

القدرة وطلب اللقطة

عند طلب مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرنة، تحتاج الشركة المصنعة إلى بيانات محددة للتأكد من أن قواعد نصف قطر الانحناء قابلة للتصنيع.

مرجع القدرة

المعلمة	القدرة القياسية	القدرة المتقدمة	ملاحظات
عدد الطبقات	1-4 طبقات	6-10 طبقات	تتطلب الطبقات العالية إنشاء فجوة هوائية.
الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء	سمك 10x	سمك 6x	يتطلب مواد غير لاصقة.
المادة الأساسية	PI القائم على المواد اللاصقة	PI بدون لاصق	يعتبر اللاصق أفضل للانحناءات الضيقة.
وزن النحاس	1/2 أونصة، 1 أونصة	1/3 أونصة (12 ميكرومتر)	نحاس أرق = مرونة أفضل.
افتتاح الغلاف	0.2 ملم	0.1 ملم	القطع بالليزر مطلوب للفتحات الدقيقة.
مادة مقوية	FR4، بوليميد	ستانلس ستيل، ألومنيوم	الفولاذ المستخدم في التقوية الرقيقة للغاية.
تشطيب السطح	انيج	إنيبيج، الفضة الغمرية	ENIG هو المعيار المرن.

المهلة الزمنية وموك

نوع الطلب	المهلة النموذجية	موك	برامج التشغيل الرئيسية
النموذج الأولي	5-8 أيام	5-10 قطع	غطاء القطع بالليزر يسرع العملية.
دفعة صغيرة	10-12 يوم	50-100 قطعة	يضيف إنشاء الأدوات الصلبة (الموت) وقتًا.
الإنتاج	15-20 يومًا	أكثر من 500 قطعة	يؤثر توفر المواد (نحاس RA) على وقت التسليم.

قائمة مراجعة طلب عرض الأسعار / سوق دبي المالي (ما يجب إرساله)

ملفات جربر: ODB++ أو RS-274X.
مخطط التجميع: اذكر بوضوح النوع "غير لاصق" أو "معتمد على مادة لاصقة" والنوع النحاسي (RA/ED).
مواصفات نصف القطر المنحني: أشر إلى "ثابت" أو "ديناميكي" ونصف القطر المقصود في ملاحظات Fab.
رسم مادة التقوية: حدد مواقع ومواد التقوية بشكل واضح (FR4، PI، SS).
تشطيب السطح: يوصى باستخدام ENIG من أجل التسطيح والموثوقية.
نوع الغلاف: حدد "غطاء بوليميد" للمناطق المرنة.
الاختبار: اطلب "اختبارًا كهربائيًا بنسبة 100%" و"اختبار المعاوقة" الاختياري إذا كان ذلك مناسبًا.
الكمية: النموذج الأولي مقابل حجم الإنتاج (يؤثر على اختيار الأدوات).

الأسئلة الشائعة (التكلفة، المهلة الزمنية، المواد، الاختبار، معايير القبول)

1. هل يؤدي استخدام النحاس الملدن المدلفن (RA) إلى زيادة التكلفة؟ نعم، عادةً بنسبة 10-15% مقارنة بالنحاس منخفض التشتت.

يعتبر النحاس RA مادة متخصصة مع موردين محدودين.
تتطلب المعالجة معالجة دقيقة للحفاظ على بنية الحبوب.
ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات الديناميكية، فإن تكلفة الفشل مع النحاس منخفض التشتت للغاية تفوق بكثير توفير المواد.2. هل يمكنني استخدام قناع اللحام بدلاً من الغطاء لتوفير المال؟ فقط في المناطق الثابتة حيث لا يحدث الانحناء.
قناع اللحام هش وسيتشقق في نصف قطر الانحناء.
يمكن أن يؤدي تشقق القناع إلى قطع آثار النحاس الموجودة تحته.
استخدم دائمًا غطاء بوليميد للأقسام المرنة.

3. كيف أقوم بتصميم أداة تقوية لثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن دون التسبب في نقاط ضغط؟ يجب أن يدعم المقوي منطقة المكون ولكنه يتوقف قبل أن يبدأ الانحناء.

تداخل المقوي والغطاء بمقدار 0.5 مم على الأقل.
تأكد من أن حافة التقوية تبعد 1.0 مم على الأقل عن ظل الانحناء.
استخدم حبة من الإيبوكسي (تخفيف الضغط) على حافة التقوية إذا كان الاهتزاز مصدر قلق.

4. ما هي معايير القبول لاختبار نصف قطر الانحناء؟ بالنسبة للثني الديناميكي، فإن معيار الصناعة هو اختبار التحمل القابل للطي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

يتم ثني العينة ذهابًا وإيابًا بمعدل ونصف قطر محددين.
التمرير: تغير المقاومة < 10% بعد X دورات (على سبيل المثال، 100,000).
الفشل: الدائرة المفتوحة أو الدائرة القصيرة أو التصفيح العازل.

5. لماذا يتم استخدام البناء "الفجوة الهوائية" أو "غير المرتبط" في الطبقات المرنة متعددة الطبقات؟ إنه يقلل من الصلابة الفعالة للمكدس.

بدلاً من ربط الطبقات الأربع معًا، يتم فصل الطبقات 1-2 و3-4 في منطقة الانحناء.
يسمح ذلك للطبقات بالانزلاق فوق بعضها البعض (الإبزيم) بدلاً من التمدد/الضغط كوحدة واحدة سميكة.
يعمل على تحسين المرونة بشكل كبير للتصميمات متعددة الطبقات.

6. كيف تختلف المهلة الزمنية للصلب المرن مقابل المرن القياسي؟ تستغرق مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلبة المرنة وقتًا أطول بكثير (15-25 يومًا).

أنها تنطوي على دورات تصفيح معقدة (تجمع بين FR4 وPI).
تعتبر عمليات التوجيه والطلاء أكثر تعقيدًا.
المرن القياسي (PI النقي) أسرع (من 5 إلى 10 أيام) لأنه يستخدم خطوات تصفيح أقل.

7. ما هو "المحور المحايد" وما أهميته؟ المحور المحايد هو المستوى الموجود داخل المكدس حيث لا يوجد توتر ولا ضغط أثناء الانحناء.

من الناحية المثالية، ينبغي وضع الموصلات على المحور المحايد.
في طبقة واحدة مرنة مع غطاء متساوي في الأعلى والأسفل، يتمركز الموصل بشكل مثالي.
وهذا يزيد من عمر الموصل.

** 8. هل يمكنني وضع المكونات في منطقة الانحناء؟** لا.

وصلات اللحام صلبة وسوف تتشقق فور ثنيها.
المكثفات السيراميكية سوف تنكسر.
يجب وضع المكونات على مناطق صلبة (باستخدام أدوات تقوية FR4 أو PI) حيث تظل اللوحة مسطحة.

المسرد (المصطلحات الرئيسية)

مصطلح	التعريف
نصف القطر المنحني	المسافة من مركز الانحناء إلى السطح الداخلي للدائرة المرنة.
المحور المحايد	الطبقة الموجودة في المكدس التي لا تتعرض للضغط أو التوتر أثناء الانحناء.
ملدن مدرفل (RA)	رقائق النحاس المعالجة للحصول على بنية حبيبية أفقية، مما يزيد من ليونة الانحناء الديناميكي.
الإيداع الكهربائي (ED)

الخلاصة

من الأسهل الحصول على flex pcb bend radius rules عندما تحدد المواصفات وخطة التحقق مبكرًا، ثم تؤكدها من خلال سوق دبي المالي وتغطية الاختبار. استخدم القواعد ونقاط التفتيش وأنماط استكشاف الأخطاء وإصلاحها المذكورة أعلاه لتقليل حلقات التكرار وحماية الإنتاجية مع زيادة الأحجام. إذا لم تكن متأكدًا من أحد القيود، فتحقق من صحته باستخدام إصدار تجريبي صغير قبل قفل إصدار الإنتاج.