Что такое жесткие элементы печатной платы?

Усилители жесткости печатных плат - это дополнительные компоненты, применяемые на печатных платах, которые не являются частью основной конструкции печатной платы. Они играют важную роль в укреплении отдельных участков печатной платы и упрощении процесса ее обработки. 

Жесткие элементы повышают прочность печатных плат для борьбы с различными эксплуатационными и производственными трудностями. В случаях, когда речь идет о гибких печатных платах, для достижения жесткости в определенных секторах используются механические опоры, известные как ребра жесткости печатных плат.

Преимущества использования жестких элементов печатной платы

Усилители жесткости печатных плат
  • Механическое армирование: Усилители жесткости повышают жесткость и прочность конструкции в целевых зонах печатной платы, уменьшая коробление, изгиб и деформацию, что очень важно для несущих вес секций или ситуаций с высокой нагрузкой.
  • Сопротивление изгибу: Они играют ключевую роль в противодействии изгибающим нагрузкам, поддерживая стабильность и эксплуатационную надежность печатной платы, что необходимо для предотвращения повреждения гибких печатных плат в процессе установки, перемещения или нормальной эксплуатации.
  • Улучшенное рассеивание тепла: Жесткие элементы способствуют эффективному распределению и отводу тепла, что обеспечивает превосходный тепловой контроль на печатной плате и предотвращает перегрев и тепловую несогласованность.
  • Усиление мест соединения: Стратегическое применение ребра жесткости усиливает разъемы, порты и разрушаемые элементы схемы, защищая их от возможного износа при подключении, отключении или регулярной работе.
  • Монтаж вспомогательных компонентов: Усилители жесткости создают благоприятную среду для крепления дополнительных компонентов, таких как радиаторы, датчики или электронные модули, расширяя тем самым функциональные возможности печатной платы.
  • Точность выравнивания: Они также служат в качестве направляющих приспособлений для правильного позиционирования печатной платы в процессе сборки, что позволяет свести к минимуму ошибки при сборке.
  • Гашение вибрации и резонанса: Добавление ребер жесткости способствует гашению вибраций и резонансов печатной платы, улучшению целостности сигнала и снижению помех.

По сути, ребра жесткости печатных плат незаменимы для повышения производительности и надежности гибких печатных плат, особенно в приложениях, требующих повышенной механической прочности и стабильности на определенных участках.

Нажмите, чтобы получить услуги по сборке печатных плат на PCBPit >>

Разновидности жестких элементов печатных плат

Понимание существующих разновидностей ребра жесткости печатных плат имеет решающее значение для выбора подходящего типа для вашей гибкой печатной платы. Ниже описаны некоторые типы ребра жесткости:

Полиимидные (PI) ребра жесткости

Состоящие из полимерной пленки, устойчивой к высоким температурам, полиимидные ребра жесткости, которые можно складывать для увеличения толщины, являются популярным выбором благодаря устойчивости к пайке и сильным адгезивным свойствам. Эти ребра жесткости применяются для создания контролируемых точек изгиба и контактных допусков в процессе сборки.

В частности, они препятствуют гибкости отдельных участков печатной платы, предназначенных для интеграции в конечный продукт. Они находят применение там, где имеются прорези для вставки золотых пальцев или на противоположных сторонах, что повышает износостойкость.

Каптон, широко используемая разновидность полиимида, предпочтительнее благодаря своей роли в повышении гибкости крайних участков печатной платы и обеспечении крепления таких компонентов, как разъемы ZIF. В этих сценариях Kapton обеспечивает необходимую поддержку, тем самым гарантируя эффективную и надежную работу печатной платы.

Усилители жесткости FR-4

Основа FR-4 - ламинат из стекловолокна, переплетенного с эпоксидной смолой, - является основным материалом для изготовления многих жестких элементов гибких печатных плат. FR-4 обеспечивает жесткую основу для гибкой печатной платы при размещении компонентов и термическом расплавлении.

Интеграция границы FR-4 по периметру печатной платы может заменить SMT-носители и сократить расходы при сборке, поскольку позволяет компонентам PTH получить прямой доступ к паяльным площадкам.

Металлические ребра жесткости (нержавеющая сталь или алюминий)

Для конструкций, требующих исключительной пластичности, коррозионной стойкости и долговечности, оптимальным выбором являются ребра жесткости из нержавеющей стали или алюминия. Они улучшают процесс сборки, придавая гибкой печатной плате дополнительную прочность.

Проверьте PCBPit для комплексных решений для печатных плат >>.

Размещение жестких элементов в гибких печатных платах

Упрочнители верхнего слоя

Уплотнители на верхней поверхности гибких печатных плат предназначены для обеспечения общей структурной поддержки. Они особенно необходимы, когда гибкая печатная плата должна управлять значительными нагрузками, например, при подключении к тяжелым приборам, таким как светодиодные экраны, помогая распределить нагрузку по поверхности печатной платы.

Упрочнители нижнего слоя

Когда отдельные участки гибкой печатной платы требуют дополнительного усиления - возможно, области, насыщенные активными компонентами, - на них наносятся ребра жесткости нижнего слоя, чтобы усилить механическую поддержку и одновременно снизить риск повреждения от повторяющихся напряжений.

Двухслойные ребра жесткости (сверху и снизу)

Использование ребер жесткости на верхнем и нижнем слоях значительно повышает стабильность и жесткость гибкой печатной платы, обычно они располагаются на поворотных участках платы. Они могут состоять из различных веществ, например, металлов и полимеров. При планировании конструкции с несколькими ребрами жесткости важно определить, какие зоны гибкой печатной платы требуют большей жесткости. Это можно определить с помощью оценки механических зон или путем точного определения вероятных мест изгиба в конечном продукте.

Иногда для всестороннего усиления структурной целостности гибкой печатной платы необходимо вводить ребра жесткости как в верхний, так и в нижний слой. Такой подход может быть полезен для приложений, требующих сопротивления изгибу или сжатию в нескольких направлениях. В условиях интенсивной динамики может потребоваться повышенная жесткость в нескольких направлениях, поэтому двухслойное размещение обеспечивает дополнительную гибкость конструкции для удовлетворения сложных требований.

Методы крепления жестких элементов к гибкой печатной плате

Существуют две основные технологии крепления жестких элементов печатной платы к гибкой печатной плате, а именно термоскрепление и клей, чувствительный к давлению (PSA). 

Каждый вариант имеет свои плюсы и минусы, и окончательный выбор должен соответствовать конкретным целям проектирования, требованиям окружающей среды и материалам. Термическое склеивание обеспечивает более прочное механическое соединение, подходящее для применения в условиях высоких нагрузок, хотя может потребовать использования современного оборудования. PSA, хотя и является более простым и экономичным, может не обладать долговременной стабильностью в определенных условиях и лучше подходит для применения в условиях низких нагрузок или в тех случаях, когда требуется съемная конструкция.

Поделиться:

Другие посты

Печатная плата

Почему печатные платы экологичны?

Почему печатные платы экологичны? Печатные платы (ПП) - это невоспетые герои современной электронной промышленности. Они играют жизненно важную роль в

ru_RUРусский