טעויות נפוצות במעגלים גמישים-קשיחים ופתרונן
היכולת לכופף, להתגמש ולקפל הינם חלק מהיתרונות העיקריים של חומרי מעגלים חשמליים גמישים העמידים בפני אלפי ואפילו מיליוני כיפופים. המציאות היא שלמעגלים שמתכופפים באופן דינאמי יש לעיתים קרובות עדכוני עריכה או רוויזיות משופרות לפני שהם מגיעים לביצועים אופטימליים.
החדשות הטובות הן, שעבור מהנדסים שחדשים בעולם המעגלים המודפסים הגמישים, שרוב יישומי המעגלים הגמישים אינם דורשים קפדנות גבוהה על פרמטרים של הביצועים. יישום של ההמלצות הנפוצות לשיפור חיי הגמישות של העיצוב יובילו לרוב למעגלים גמישים עמידים ואמינים במיוחד.
בבלוג זה, אסקור כמה מטעויות התכנון הנפוצות ביותר שיכולות להוביל לשבירת מעגל חשמלי גמיש וכיצד לתקן אותן.
הצוות של American Standard Circuits מביא את ההמלצות הבאות וסיפק את התמונות בפוסט הזה.
טעויות התכנון הנפוצות ביותר נובעות מהוספת לחצים שכיפופים ואיזורים גמישים
- חיווטים יכולים להישבר או להיסדק כשמשתמשים בזוויות חדות בניתוב חיווטים במיוחד באיזורי עיקול שבהם יש את הלחץ הגדול ביותר במעגל החשמלי.
- לא מוסיפים TEARDROPS על המשטח כדי לחווט את הפדים
- מיקום Vias במיקומים בהם המעגל מכופף או בקצה הממשק הקשיח – מיקום בו יש לחץ נוסף במעגל.
- לא לתפוס את ה-SMT והמשטחים הלא נתמכים מה שיכול להביא לעיוות המשטחים במהלך ההרכבה
- כיווצים, כיפופים או קיפולים של מעגלים חשמליים גמישים מעבר לנקודת השבירה שלהם
רוב עורכי המעגלים עשו את אחת מהטעויות האלו כאשר הם היו על עקומת הלמידה של הניואנסים בתכנון מעגל מודפס שיכול להיות גם גמיש ומתקפל.
כיצד נמנע מטעויות אלו:
- הימנעו מזוויות חדות כאשר אתם מנתבים את החיווטים והימנעו ממעברים באיזורים גמישים:
- הוסיפו עוגנים ומילוי בשפך של הממשק: trace-to-pad או באנגלית – TEARDROPS
יצירת ממשק Trace-to-pad יכולה להיות אחת הנקודות החלשות ביותר בתכנון מעגל גמיש ואיזור מועד לשבירה, לסדקים ו/או להרמה פוטנציאלית במהלך שלבי ההלחמה וההרכבה.
ניתן לראות בדוגמאות לעיל שהעיצובים ה"חזקים" משתמשים בעיגונים ומילויים של משטחים שמגדילים באופן משמעותי את הנחושת הנלכדת על ידי השכבה ומגדילים את שטח הפנים בממשק trace-to-pad – מה שמגדיל בהכרח את חוזק המשטח:
מעגלים גמישים רבים דורשים מוליכים צרים. המוליך הצר בא לידי ביטוי בתדירות גבוהה במהלך עיצוב המעגל החשמלי הגמיש. לקחת את הזמן, ולהגדיל את רוחב החיבורים יהווה שיפור מיידי לתפוקת הייצור והאמינות הכוללת.
חשוב לציין, זה חשוב אפילו במעגלים שאינם גמישים באופן דינאמי בשימושי הקצה שלהם, החומרים הדקים והגמישים נוטים לתנועה ולהימתחות במהלך תהליכי הייצור הסטנדרטיים.
הימנעו מלהציב VIAS היכן שהמעגל הגמיש לא אמור להתכופף או בקצה של ממשק קשיח במעגל.
"לתפוס" SMT ומשטחים כדי למנוע התרוממות השכבות במהלך שלבי ההרכבה
שיטה זו מספקת את יכולות התפיסה של המשטח הגדול ביותר והיא בעצם "לתפוס" את המשטח עם שכבת כיסויי. שכבה של פוליאמיד ודבק שנקדחה מראש, מודבקת לבסיס הגמיש. בשיטה זו, ישנם כמה דברים שחייבים לשים אליהם לב:
תחילה, צריך לקחת בחשבון את החלק בו סרט ההדבקה "ייסחט" לתוך איזור המשטח המיועד.
שנית, ככל שאיזורי המשטחים הופכים להיות הדוקים יותר, השיטה הזו יותר קשה ליישום.
תיעוד של הטולראנסים והסחיטה יכולים למעשה להפחית את הטבעת הניתנת להלחמה ולפגוע במפרטים.
שיטה נוספת היא להשתמש ב – photoimageable coverlay, תהליך שדומה להלחמה מסורתית של מעגלים באמצעות חומרים שתוכננו במיוחד להתגמש. שיטה זו מתאימה לטולראנסים קטנים ופדים מרובעים.
החיסרון בשיטה זו הוא שחומרים אלו, למרות גמישותם, אינם גמישים כמו כיסוי פוליאמיד וייתכן שלא ניתן להשתמש בהם בכל היישומים.
במידה ויש גיאומטריות הדוקות שאין מתאימות לכיסוי מקדח, רצוי להתייעץ עם היצרן שלכם כדי לקבל אופציות נוספות.
השתמשו בהנחיות שנקבעו לקמטים, קיפולים או כיפופים של חומרים גמישים
בעוד שחומרים גמישים מתוכננים מראש להיות מכופפים, מקומטים ומקופלים, יש גבול ללחצים שחומר יכול לעמוד בו. אם חורגים מהמגבלות הללו, תיתכן דלימינציה – delamination שיכולה לשבור את המוליך.
ההנחיות הסטנדרטיות הן:
בניה חד צדדית: 3-6x מעובי המעגל
בניה דו צדדים: 6-10x מעובי המעגל
בניה רב שכבתית: 10-15x מעובי המעגל
אפליקציות דינאמיות: 20-40x מעובי המעגל
לדוגמה, במעגל דו צדדי עם עובי כולל של 0.012" המינימום לרדיוס הכיפוף יהיה 0.072"
אלו הן רק חלק מהשיטות המומלצות לעיצוב מעגלים מודפסים גמישים – מוזמנים להתנסות בעצמכם ב ALTIUM FREE TRIAL בקישור הבא.
אמליץ לכם לעקוב אחרי הוובינרים שלנו באתר סיסטמטיקס, לצפות בוובינרים הקודמים שלנו ב- YouTube ולהתעדכן בדף הלינקדין שלנו באירועים הקרובים.
מוזמנים לשלוח לנו שאלות ולהתייעץ
תודה רבה,
בן
