Rigid-Flex vs Lanksti PCB: Kuris Sprendimas Tinka Jūsų Projektui?

Įvadas: Lanksčių Technologijų Era

Šiuolaikinė elektronika vis dažniau reikalauja nestandartinių formų ir judančių dalių. Lanksčios ir rigid-flex PCB technologijos leidžia kurti produktus, kurie anksčiau buvo neįmanomi su standartinėmis standžiomis plokštėmis.

Tačiau pasirinkimas tarp grynai lanksčios (flex) ir rigid-flex PCB nėra toks paprastas. Kiekviena technologija turi savo privalumų ir apribojimų.

"Dažnai matau klientus, kurie pasirenka rigid-flex vien dėl 'modernumo', nors jų projektui visiškai pakaktų paprastos lanksčios PCB su jungtimis. Teisingo sprendimo pasirinkimas gali sutaupyti 40-60% kaštų." – Hommer Zhao, PCB Lithuania įkūrėjas

Technologijų Apibrėžimai

Lanksti PCB (Flex PCB)

Lanksti PCB – tai plokštė, pagaminta iš lanksčių polimidų (dažniausiai Kapton®), galinti lenkti ir sulenkti į įvairias formas. Tipiškai 1-4 sluoksnių, naudojama:

• Kaip jungtis tarp standžių plokščių
• Judančiose mechaninėse dalyse
• Kai reikalingas kompaktiškas lankstymas

Rigid-Flex PCB

Rigid-flex PCB – tai hibridinė plokštė, jungianti standžius (FR-4) ir lanksčius (polimido) regionus vienoje konstrukcijoje. Standžios dalys naudojamos komponentams montuoti, o lanksčios – sujungimui.

Detalus Techninis Palyginimas

Konstrukcijos Skirtumai

Lanksčios PCB Konstrukcija

Paprasta lanksti PCB susideda iš:

1. Polimido bazė (12.5-50μm)
2. Vario sluoksnis (9-35μm)
3. Apsauginė plėvelė (coverlay) vietoj litavimo kaukės

Privalumai:

• Lengva ir plona
• Gali lenkti iki 180°
• Paprasta gamyba

Trūkumai:

• Ribotas komponentų montavimas
• Reikia stiffener'ių (sustiprintuvų) komponentams
• Papildomas surinkimo darbas

Rigid-Flex Konstrukcija

Rigid-flex yra sudėtingesnė struktūra:

1. Standžios dalys: Įprastinis FR-4 stack-up
2. Lanksčios dalys: Polimido sluoksniai tęsiasi per visą plokštę
3. Pereinamosios zonos: Kritiškiausios vietos

Privalumai:

• Pilnas funkcionalumas vienoje plokštėje
• Nereikia jungčių/kabelių tarp plokščių
• Geresnis patikimumas (mažiau sujungimų)

Trūkumai:

• Sudėtingas dizainas ir gamyba
• Aukšta kaina
• Ilgesni pristatymo terminai

Taikymo Pavyzdžiai

Kada Rinktis Lanksčią PCB:

✅ Paprastas sujungimas – pvz., kameros modulis prie pagrindinės plokštės

✅ Judantys mechanizmai – spausdintuvų galvutės, DVD skaitymo įrenginiai

✅ Vienkartinis lankstymas – kai plokštė sulenkiama surinkimo metu ir lieka fiksuota

✅ Kaštų optimizavimas – kai reikia lankstumo, bet biudžetas ribotas

Praktinis pavyzdys: Išmanusis laikrodis su atskiru ekrano moduliu. Lanksti PCB jungia pagrindinę plokštę su ekrano plokšte, leidžiant kompaktišką montavimą.

Kada Rinktis Rigid-Flex:

✅ Sudėtingas 3D dizainas – kai produktas turi sudėtingą formą

✅ Aukšti patikimumo reikalavimai – kosmosas, medicina, karinė įranga

✅ Daug sujungimo taškų – kai pakaitiniai sprendimai reikalautų 3+ lanksčių PCB

✅ Signalo vientisumas – kai jungtys būtų nepriimtinos dėl SI/EMI

Praktinis pavyzdys: Medicininis endoskopas. Rigid-flex leidžia sudėti kelias standžias plokštes su kameromis, LED ir valdikliais į vieną lanksčią sistemą, kuri gali būti valdoma endoskopo rankenos judėjimais.

Kainų Analizė

Kainų Faktoriai

Praktiniai Kainų Pavyzdžiai

Projektas A: Kameros modulio jungtis (100x10mm, 2 sluoksniai)

• Lanksti PCB: €1.50/vnt (1000 vnt)
• Rigid-flex alternatyva: €8.00/vnt – neapsimoka

Projektas B: Sudėtingas valdiklis su 3 plokštėmis ir 2 jungtimis

• 3 standžios PCB + 2 lanksčios + surinkimas: €25.00/vnt
• Rigid-flex (3 standžios zonos + 2 lanksčios): €35.00/vnt
• Rigid-flex apsimoka dėl sumažėjusio surinkimo sudėtingumo ir aukštesnio patikimumo

DFM Rekomendacijos

Lanksčios PCB Dizaino Patarimai

1. Takelio kryptis: Takeliai statmeni lenkimo ašiai trunka ilgiau
2. Avoid pad/via pereinamose vietose: Padai yra stiprumo taškai – nelenkti per juos
3. Sustiprintuvai (stiffener): Pridėkite stiffener'ius komponentų montavimo zonose
4. Teardrop padai: Sustiprinkite takelių jungtis su padais

Rigid-Flex Dizaino Patarimai

1. Pereinamųjų zonų planavimas: Minimizuokite stresą perėjimuose
2. Bookbinder konstrukcija: Lanksčios dalys – tik vienas polimido sluoksnis perėjime
3. Neutralios ašies pozicija: Vario sluoksniai ties neutralia ašimi mažiau mechaniškai apkraunami
4. Clearance zonos: Palikite papildomą tarpą nuo lanksčios zonos krašto

"Rigid-flex dizainas yra menas. Netinkamas pereinamosios zonos dizainas yra dažniausia gedimų priežastis. Rekomenduoju visada prašyti DFM analizės iš gamintojo." – Hommer Zhao

Medžiagų Pasirinkimas

Polimido Tipai

Coverlay vs Solder Mask

• Coverlay (PI plėvelė): Standartinis pasirinkimas lanksčioms PCB, aukštas lankstumas
• Flex solder mask: Galimas, bet ribotas lankstumas, naudoti tik statiniams lenkimams

Surinkimo Ypatumai

Lanksčių PCB Surinkimas

• SMT procesas: Reikia vakuuminių fiksatorių
• Reflow profilis: Atsargesnis, polimidas jautresnis šilumai
• Stiffener montavimas: Prieš arba po SMT, priklausomai nuo dizaino

Rigid-Flex Surinkimas

• Standžios dalys: Standartinis SMT surinkimas
• Apsauga lankstymui: Lanksčios dalys uždengiamos surinkimo metu
• Mechaninis testavimas: Lenkimo ciklų testavimas kritiniams projektams

Patikimumo Palyginimas

Išvados

Pasirinkimo Algoritmas:

1. Ar reikia lankstumo? – Jei ne, naudokite standžią PCB
2. Kelios lanksčios zonos? – 1-2: svarstykite lanksčias PCB. 3+: rigid-flex gali apsimokėti
3. Aukšti patikimumo reikalavimai? – Rigid-flex (mažiau sujungimų)
4. Biudžeto apribojimai? – Lanksti PCB su jungtimis pigesnė
5. Sudėtinga 3D forma? – Rigid-flex supaprastina surinkimą

Rekomendacijos

• Pradėkite paprastai: Jei abejojate, pradėkite nuo lanksčios PCB sprendimo
• Konsultuokitės anksti: Susisiekite su gamintoju ankstyvoje projekto fazėje
• Prototipuokite: Sukurkite prototipą prieš masinę gamybą

---

Reikia pagalbos su lanksčių ar rigid-flex PCB projektu? PCB Lithuania siūlo nemokamą techninę konsultaciją.

Nuorodos:

• IPC-2223 Sectional Standard for Flexible Printed Boards
• Wikipedia: Flexible circuit