La méthode de calcul du rayon de courbure du fpc

Lorsque le circuit imprimé flexible FPC est plié, les types de contraintes des deux côtés de la ligne centrale sont différents.

Cela est dû aux différentes forces agissant à l’intérieur et à l’extérieur de la surface courbe.

Sur la face interne de la surface incurvée, le FPC est soumis à une contrainte de compression. En effet, le matériau est comprimé et pressé lorsqu'il se plie vers l'intérieur. Cette compression peut entraîner la compression des couches du FPC, provoquant potentiellement un délaminage ou une fissuration du composant.

À l’extérieur de la surface incurvée, le FPC est soumis à une contrainte de traction. En effet, le matériau s'étire lorsqu'il est plié vers l'extérieur. Les traces de cuivre et les éléments conducteurs sur les surfaces externes peuvent être soumis à des tensions susceptibles de compromettre l'intégrité du circuit. Pour soulager la contrainte exercée sur le FPC lors du pliage, il est important de concevoir le circuit flexible en utilisant des matériaux et des techniques de fabrication appropriés. Cela inclut l'utilisation de matériaux présentant une flexibilité appropriée, une épaisseur appropriée et la prise en compte du rayon de courbure minimum du FPC. Des structures de renforcement ou de support suffisantes peuvent également être mises en œuvre pour répartir les contraintes plus uniformément sur le circuit.

En comprenant les types de contraintes et en prenant en compte les considérations de conception appropriées, la fiabilité et la durabilité des cartes de circuits imprimés flexibles FPC lorsqu'elles sont pliées ou fléchies peuvent être améliorées.

Voici quelques considérations de conception spécifiques qui peuvent contribuer à améliorer la fiabilité et la durabilité des cartes de circuits imprimés flexibles FPC lorsqu'elles sont pliées ou fléchies :

Sélection des matériaux :Choisir le bon matériau est essentiel. Un substrat flexible présentant une bonne flexibilité et une bonne résistance mécanique doit être utilisé. Le polyimide flexible (PI) est un choix courant en raison de son excellente stabilité thermique et de sa flexibilité.

Disposition des circuits :Une disposition correcte du circuit est importante pour garantir que les traces et composants conducteurs sont placés et acheminés de manière à minimiser les concentrations de contraintes pendant la flexion. Il est recommandé d'utiliser des coins arrondis plutôt que des coins pointus.

Structures de renforcement et de support :L’ajout de structures de renforcement ou de support le long des zones de flexion critiques peut aider à répartir les contraintes plus uniformément et à prévenir les dommages ou le délaminage. Des couches ou nervures de renfort peuvent être appliquées sur des zones spécifiques pour améliorer l’intégrité mécanique globale.

Rayon de courbure :Les rayons de courbure minimaux doivent être définis et pris en compte lors de la phase de conception. Le dépassement du rayon de courbure minimum entraînera des concentrations de contraintes excessives et une rupture.

Protection et encapsulation :Une protection telle que des revêtements conformes ou des matériaux d'encapsulation peut fournir une résistance mécanique supplémentaire et protéger les circuits des éléments environnementaux tels que l'humidité, la poussière et les produits chimiques.

Tests et validation :La réalisation de tests et de validations complets, y compris des tests de flexion et de flexion mécaniques, peut aider à évaluer la fiabilité et la durabilité des cartes de circuits imprimés flexibles FPC dans des conditions réelles.

L’intérieur de la surface incurvée est sous pression et l’extérieur est en traction. L'ampleur de la contrainte est liée à l'épaisseur et au rayon de courbure du circuit imprimé flexible FPC. Une contrainte excessive entraînera la stratification des circuits imprimés flexibles FPC, la fracture de la feuille de cuivre, etc. Par conséquent, la structure de stratification du circuit imprimé flexible FPC doit être raisonnablement disposée dans la conception, de sorte que les deux extrémités de la ligne centrale de la surface incurvée soient symétriques autant que possible. Dans le même temps, le rayon de courbure minimum doit être calculé en fonction des différentes situations d'application.

Situation 1. La flexion minimale d'une carte de circuit imprimé flexible FPC simple face est illustrée dans la figure suivante :

Son rayon de courbure minimum peut être calculé par la formule suivante : R= (c/2) [(100-Eb) /Eb]-D
Le rayon de courbure minimum de R=, l'épaisseur de c= peau de cuivre (unité m), l'épaisseur du film de revêtement D= (m), la déformation admissible de la EB= peau de cuivre (mesurée en pourcentage).

La déformation de la peau du cuivre varie selon les différents types de cuivre.
La déformation maximale de A et du cuivre pressé est inférieure à 16 %.
La déformation maximale du cuivre B et électrolytique est inférieure à 11 %.

De plus, la teneur en cuivre d’un même matériau est également différente selon les occasions d’utilisation. Pour un cas de flexion ponctuel, la valeur limite de l'état critique de rupture est utilisée (la valeur est de 16 %). Pour la conception de l'installation par pliage, utilisez la valeur de déformation minimale spécifiée par IPC-MF-150 (pour le cuivre laminé, la valeur est de 10 %). Pour les applications flexibles dynamiques, la déformation de la peau de cuivre est de 0,3 %. Pour l'application de la tête magnétique, la déformation de la peau de cuivre est de 0,1 %. En définissant la déformation admissible de la peau de cuivre, le rayon de courbure minimum peut être calculé.

Flexibilité dynamique : la scène de cette application de peau de cuivre est réalisée par déformation. Par exemple, la puce au phosphore dans la carte IC est la partie de la carte IC insérée dans la puce après l'insertion de la carte IC. Lors du processus d'insertion, la coque se déforme continuellement. Cette scène d'application est flexible et dynamique.

Le rayon de courbure minimum d'un PCB flexible simple face dépend de plusieurs facteurs, notamment du matériau utilisé, de l'épaisseur de la carte et des exigences spécifiques de l'application. Généralement, le rayon de courbure de la carte de circuit imprimé flexible est environ 10 fois supérieur à l'épaisseur de la carte. Par exemple, si l'épaisseur du panneau est de 0,1 mm, le rayon de courbure minimum est d'environ 1 mm. Il est important de noter que plier la carte en dessous du rayon de courbure minimum peut entraîner des concentrations de contraintes, des contraintes sur les traces conductrices et éventuellement des fissures ou un délaminage de la carte. Pour maintenir l’intégrité électrique et mécanique du circuit, il est essentiel de respecter les rayons de courbure recommandés. Il est recommandé de consulter le fabricant ou le fournisseur du panneau flexible pour connaître les directives spécifiques en matière de rayon de courbure et pour s'assurer que les exigences de conception et d'application sont respectées. De plus, la réalisation de tests et de validations mécaniques peut aider à déterminer la contrainte maximale qu'une carte peut supporter sans compromettre sa fonctionnalité et sa fiabilité.

Situation 2, carte double face de carte de circuit imprimé flexible FPC comme suit :

Parmi eux : R= rayon de courbure minimum, unité m, c= épaisseur de la peau de cuivre, unité m, D= épaisseur du film de couverture, unité mm, EB= déformation de la peau de cuivre, mesurée en pourcentage.

La valeur de EB est la même que celle ci-dessus.
D= épaisseur moyenne de l'intercalaire, unité M

Le rayon de courbure minimum d'un circuit imprimé flexible FPC (Circuit imprimé flexible) double face est généralement supérieur à celui d'un panneau simple face. En effet, les panneaux double face présentent des traces conductrices sur les deux côtés, qui sont plus sensibles aux contraintes et aux déformations lors de la flexion. Le rayon de courbure minimum d'une carte PCB flexible FPC double face est généralement d'environ 20 fois l'épaisseur de la carte. En reprenant le même exemple que précédemment, si la plaque a une épaisseur de 0,1 mm, le rayon de courbure minimum est d'environ 2 mm. Il est très important de suivre les directives et spécifications du fabricant pour plier les cartes PCB FPC double face. Le dépassement du rayon de courbure recommandé peut endommager les traces conductrices, provoquer un délaminage des couches ou provoquer d'autres problèmes affectant la fonctionnalité et la fiabilité du circuit. Il est recommandé de consulter le fabricant ou le fournisseur pour connaître les directives spécifiques en matière de rayon de courbure, et d'effectuer des tests et des vérifications mécaniques pour garantir que le panneau peut résister aux courbures requises sans compromettre ses performances.