2025-08-19
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लचीले मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) ने इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग को बदल दिया है, जिससे ऐसे डिज़ाइन संभव हो गए हैं जो तंग जगहों में मुड़ते हैं, मुड़ते हैं और अनुरूप होते हैं—जो कि कठोर पीसीबी बस नहीं कर सकते। पॉलीइमाइड जैसे लचीले सब्सट्रेट से बने, ये सर्किट बोर्ड विद्युत प्रदर्शन को यांत्रिक बहुमुखी प्रतिभा के साथ जोड़ते हैं, जिससे वे पहनने योग्य उपकरणों से लेकर एयरोस्पेस सिस्टम तक आधुनिक उपकरणों में अपरिहार्य हो जाते हैं।
यह मार्गदर्शिका लचीले पीसीबी के पीछे की तकनीक, कठोर विकल्पों पर उनके अद्वितीय लाभ, सामान्य प्रकार और उद्योगों में प्रमुख अनुप्रयोगों की पड़ताल करती है। चाहे आप एक फोल्डेबल स्मार्टफोन या एक मेडिकल इम्प्लांट डिज़ाइन कर रहे हों, लचीले पीसीबी को समझना फॉर्म और फ़ंक्शन में नवाचार को अनलॉक करने के लिए महत्वपूर्ण है।
मुख्य बातें
1. लचीले पीसीबी 0.5 मिमी तक के छोटे झुकने वाले त्रिज्या को प्राप्त करने के लिए पॉलीइमाइड या पॉलिएस्टर सब्सट्रेट का उपयोग करते हैं, जो उच्च-विश्वसनीयता अनुप्रयोगों में 100,000+ फ्लेक्स चक्रों का सामना करते हैं।
2. कठोर पीसीबी की तुलना में, वे डिवाइस के वजन को 30–50% और वॉल्यूम को 40–60% तक कम करते हैं, जबकि 70% कनेक्टर्स और केबलों को खत्म करते हैं।
3. प्रमुख प्रकारों में सिंगल-साइडेड, डबल-साइडेड, मल्टी-लेयर और रिजिड-फ्लेक्स (हाइब्रिड) लचीले पीसीबी शामिल हैं, जिनमें से प्रत्येक विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
4. उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, ऑटोमोटिव और मेडिकल डिवाइस जैसे उद्योग अंतरिक्ष-बचत, स्थायित्व और डिजाइन स्वतंत्रता के लिए लचीले पीसीबी पर भरोसा करते हैं।
लचीले पीसीबी क्या हैं?
लचीले पीसीबी पतले, हल्के सर्किट बोर्ड हैं जो लचीले इन्सुलेटिंग सब्सट्रेट पर बने होते हैं, आमतौर पर पॉलीइमाइड (पीआई) या पॉलिएस्टर (पीईटी)। कठोर पीसीबी के विपरीत, जो FR4 (ग्लास-प्रबलित एपॉक्सी) का उपयोग करते हैं, लचीले पीसीबी बिना टूटे मुड़ते हैं, जिससे वे उपकरणों के घुमावदार या हिलते हुए हिस्सों में फिट हो सकते हैं।
मुख्य घटक
सब्सट्रेट: पॉलीइमाइड सोने का मानक है, जो गर्मी प्रतिरोध (260 डिग्री सेल्सियस तक), रासायनिक स्थिरता और उत्कृष्ट फ्लेक्स लाइफ प्रदान करता है। पॉलिएस्टर सस्ता है लेकिन कम गर्मी प्रतिरोधी (130 डिग्री सेल्सियस तक), कम लागत वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
कंडक्टिव लेयर: पतली तांबे की पन्नी (1/2oz से 2oz) को सब्सट्रेट पर लैमिनेट किया जाता है, जो विद्युत संकेतों को ले जाने के लिए ट्रेसेस में नक़्क़ाशीदार होता है।
कवरले: एक सुरक्षात्मक पॉलीइमाइड फिल्म तांबे के ट्रेसेस को कवर करती है, उन्हें नमी, धूल और यांत्रिक क्षति से इन्सुलेट करती है, जबकि लचीलापन भी प्रदान करती है।
लचीले पीसीबी कैसे काम करते हैं
लचीलापन सब्सट्रेट के यांत्रिक गुणों से आता है: पॉलीइमाइड में उच्च तन्य शक्ति और कम लोच का मापांक होता है, जिसका अर्थ है कि यह बार-बार खिंच सकता है और आकार में वापस आ सकता है। तांबे के ट्रेसेस को फ्रैक्चर के बिना झुकने के लिए डिज़ाइन किया गया है, अक्सर तनाव को वितरित करने के लिए तेज कोणों के बजाय घुमावदार पथ का उपयोग करते हैं।
बेंडिंग मैकेनिक्स: 0.1 मिमी पॉलीइमाइड सब्सट्रेट वाला एक लचीला पीसीबी बिना किसी नुकसान के 0.5 मिमी (इसकी मोटाई का 5x) की त्रिज्या तक झुक सकता है। तंग त्रिज्या के लिए पतले सब्सट्रेट (0.05 मिमी) या प्रबलित फ्लेक्स ज़ोन की आवश्यकता होती है।
विद्युत प्रदर्शन: लचीले पीसीबी 10GHz तक की आवृत्तियों पर सिग्नल अखंडता बनाए रखते हैं, नियंत्रित प्रतिबाधा (50Ω/100Ω) सावधानीपूर्वक ट्रेस डिज़ाइन और सब्सट्रेट चयन के माध्यम से प्राप्त की जा सकती है।
लचीले पीसीबी के प्रकार
लचीले पीसीबी कई कॉन्फ़िगरेशन में आते हैं, प्रत्येक विशिष्ट उपयोग मामलों के लिए अनुकूलित:
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प्रकार
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संरचना
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मुख्य विशेषताएं
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सर्वोत्तम अनुप्रयोग
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सिंगल-साइडेड
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एक लचीले सब्सट्रेट पर तांबे की एक परत
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सरल, कम लागत; सीमित घटक घनत्व
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पहनने योग्य बैंड, एलईडी स्ट्रिप्स
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डबल-साइडेड
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दोनों तरफ तांबा, परतों को जोड़ने वाले विआस के साथ
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उच्च घटक घनत्व; मध्यम लचीलापन
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स्मार्टवॉच डिस्प्ले, ऑटोमोटिव सेंसर
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मल्टी-लेयर
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बीच में लचीले डाइइलेक्ट्रिक के साथ 3+ तांबे की परतें
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उच्च घनत्व; जटिल रूटिंग; सिंगल-साइडेड की तुलना में कम लचीलापन
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फोल्डेबल फोन टिका, एयरोस्पेस वायरिंग हार्नेस
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रिजिड-फ्लेक्स
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कठोर FR4 क्षेत्रों से बंधे लचीले खंड
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घटकों के लिए कठोर बढ़ते बिंदुओं के साथ लचीलापन जोड़ता है
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चिकित्सा उपकरण, सैन्य उपकरण
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लचीले पीसीबी के लाभ
लचीले पीसीबी प्रमुख क्षेत्रों में कठोर पीसीबी से बेहतर प्रदर्शन करते हैं, जिससे वे आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आदर्श बन जाते हैं:
1. अंतरिक्ष और वजन की बचत
कॉम्पैक्ट डिज़ाइन: फ्लेक्स पीसीबी कोनों के चारों ओर झुकते हैं और तंग जगहों में फिट होते हैं (उदाहरण के लिए, एक फोल्डेबल फोन का टिका), डिवाइस के वॉल्यूम को 40–60% तक कम करते हैं।
हल्का: 0.1 मिमी पॉलीइमाइड लचीला पीसीबी एक समतुल्य कठोर FR4 पीसीबी की तुलना में 70% कम वजन का होता है, जो ड्रोन और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है।
2. गतिशील वातावरण में विश्वसनीयता
कंपन प्रतिरोध: ढीला करने के लिए कोई कनेक्टर या केबल नहीं, उच्च-कंपन सेटिंग्स (उदाहरण के लिए, ऑटोमोटिव इंजन) में विफलता दर को 50% तक कम करना।
फ्लेक्स साइकिल लाइफ: औद्योगिक-ग्रेड लचीले पीसीबी 100,000+ झुकने वाले चक्रों (1 मिमी त्रिज्या पर) का सामना करते हैं, जो हिलते हुए हिस्सों (उदाहरण के लिए, रोबोटिक आर्म्स) में कठोर पीसीबी से अधिक समय तक चलते हैं।
3. कम असेंबली जटिलता
सरलीकृत वायरिंग: केबलों के बंडलों को एक ही लचीले पीसीबी से बदलता है, असेंबली समय को 30–50% तक कम करता है।
कम कनेक्शन: 70% कनेक्टर्स को खत्म करता है, विफलता के बिंदुओं को कम करता है और विश्वसनीयता में सुधार करता है।
4. डिजाइन स्वतंत्रता
3D एकीकरण: घुमावदार सतहों के अनुरूप (उदाहरण के लिए, कार डैशबोर्ड या स्मार्टवॉच केस का समोच्च)।
कस्टम आकार: गैर-आयताकार रूपों में निर्मित किया जा सकता है, अद्वितीय बाड़ों में अंतरिक्ष का अनुकूलन।
लचीले पीसीबी के प्रमुख अनुप्रयोग
लचीले पीसीबी का उपयोग उन उद्योगों में किया जाता है जहां फॉर्म, वजन और स्थायित्व मायने रखता है:
1. उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स
स्मार्टफोन और पहनने योग्य उपकरण:
फोल्डेबल फोन (उदाहरण के लिए, सैमसंग गैलेक्सी जेड फोल्ड) टिका में मल्टी-लेयर लचीले पीसीबी का उपयोग करते हैं ताकि फोल्डेबल डिस्प्ले को मुख्य बोर्ड से जोड़ा जा सके, जो 200,000+ गुना तक का सामना करता है।
स्मार्टवॉच (एप्पल वॉच) वक्रित मामलों में सेंसर, बैटरी और डिस्प्ले को फिट करने के लिए सिंगल-साइडेड फ्लेक्स पीसीबी का उपयोग करते हैं, जो कठोर डिजाइनों की तुलना में वजन को 40% तक कम करता है।
ऑडियो डिवाइस:
वायरलेस ईयरबड्स माइक्रोफोन, स्पीकर और चार्जिंग संपर्कों को छोटे बाड़ों में जोड़ने के लिए अल्ट्रा-थिन (0.05 मिमी) लचीले पीसीबी का उपयोग करते हैं।
2. ऑटोमोटिव उद्योग
उन्नत ड्राइवर-सहायता प्रणाली (ADAS):
रडार और LiDAR सेंसर में फ्लेक्स पीसीबी कार बंपर और दर्पण के अनुरूप होते हैं, जो -40 डिग्री सेल्सियस से 125 डिग्री सेल्सियस तक तापमान का सामना करते हुए जगह बचाते हैं।
आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक्स:
घुमावदार इन्फोटेनमेंट स्क्रीन रिजिड-फ्लेक्स पीसीबी का उपयोग करती हैं, जिसमें लचीले खंड डैशबोर्ड के पीछे मुख्य नियंत्रण इकाई से डिस्प्ले को जोड़ते हैं।
हुड के नीचे के अनुप्रयोग:
इंजन कंट्रोल यूनिट (ECU) में उच्च तापमान पॉलीइमाइड फ्लेक्स पीसीबी तेल, कंपन और 150 डिग्री सेल्सियस+ गर्मी का प्रतिरोध करते हैं, जिससे वायरिंग हार्नेस का वजन 30% तक कम हो जाता है।
3. चिकित्सा उपकरण
इम्प्लांटेबल डिवाइस:
पेसमेकर और न्यूरोस्टिम्युलेटर बायोकम्पैटिबल लचीले पीसीबी (पैरिलिन के साथ लेपित) का उपयोग करते हैं जो शरीर के समोच्च के अनुरूप होते हैं, तरल पदार्थ के संपर्क और आंदोलन का सामना करते हैं।
पहनने योग्य चिकित्सा सेंसर:
कंटीन्यूअस ग्लूकोज मॉनिटर (CGM) लचीले पीसीबी का उपयोग रक्त ग्लूकोज सेंसर को ट्रांसमीटर से जोड़ने के लिए करते हैं, त्वचा के साथ आराम और विश्वसनीय संपर्क सुनिश्चित करते हैं।
चिकित्सा इमेजिंग:
एंडोस्कोप लचीले पीसीबी का उपयोग छोटे कैमरों से बाहरी मॉनिटर तक उच्च-परिभाषा वीडियो सिग्नल ले जाने के लिए करते हैं, जो संकीर्ण शारीरिक मार्गों से झुकते हैं।
4. एयरोस्पेस और रक्षा
उपग्रह और यूएवी:
हल्के लचीले पीसीबी पेलोड वजन को 50% तक कम करते हैं, जिससे लॉन्च लागत कम होती है। वे अंतरिक्ष में विकिरण और अत्यधिक तापमान में उतार-चढ़ाव का सामना करते हैं।
सैन्य उपकरण:
पोर्टेबल रेडियो और नाइट-विज़न गॉगल्स रिजिड-फ्लेक्स पीसीबी का उपयोग करते हैं, जो घटकों के लिए मजबूत कठोर वर्गों को लचीले वर्गों के साथ जोड़ते हैं ताकि बूंदों और प्रभावों से बचा जा सके।
5. औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स
रोबोटिक्स:
रोबोटिक आर्म्स में लचीले पीसीबी चलती जोड़ों में मोटर्स और सेंसर को जोड़ते हैं, जो फैक्ट्री ऑटोमेशन में 1 मिलियन+ फ्लेक्स चक्रों का सामना करते हैं।
एलईडी लाइटिंग:
घुमावदार एलईडी स्ट्रिप्स (उदाहरण के लिए, वास्तुशिल्प प्रकाश व्यवस्था के लिए) लचीले पीसीबी का उपयोग करती हैं ताकि सतहों के चारों ओर झुकते समय भी वर्तमान वितरण बनाए रखा जा सके।
लचीले पीसीबी के लिए डिजाइन विचार
प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए, इंजीनियरों को प्रमुख डिजाइन चुनौतियों का समाधान करना चाहिए:
1. झुकने की त्रिज्या और फ्लेक्स लाइफ
अंगूठे का नियम: न्यूनतम झुकने की त्रिज्या = 10x सब्सट्रेट मोटाई (उदाहरण के लिए, 0.1 मिमी पॉलीइमाइड के लिए 1 मिमी त्रिज्या)। तंग त्रिज्या के लिए पतले सब्सट्रेट या तनाव-राहत डिजाइन (उदाहरण के लिए, सर्पेन्टाइन ट्रेसेस) की आवश्यकता होती है।
ट्रेस ओरिएंटेशन: झुकने की धुरी के समानांतर चलने वाले ट्रेसेस उन लोगों की तुलना में अधिक दरार पड़ने की संभावना रखते हैं जो लंबवत हैं। तनाव को वितरित करने के लिए 45 डिग्री के कोण का प्रयोग करें।
2. सामग्री चयन
सब्सट्रेट: उच्च तापमान (>130 डिग्री सेल्सियस) या उच्च-विश्वसनीयता अनुप्रयोगों के लिए पॉलीइमाइड चुनें; कम लागत, कम गर्मी के उपयोग के लिए पॉलिएस्टर।
कॉपर वेट: पतला तांबा (1/2oz) अधिक लचीला होता है लेकिन कम करंट ले जाता है; 2oz तांबा अधिक कठोर होता है लेकिन बिजली अनुप्रयोगों के लिए बेहतर होता है।
3. घटक प्लेसमेंट
लचीले खंडों पर भारी घटकों (उदाहरण के लिए, कनेक्टर्स) को रखने से बचें—उन्हें कठोर क्षेत्रों पर माउंट करने के लिए रिजिड-फ्लेक्स पीसीबी का उपयोग करें।
सोल्डर जोड़ों पर तनाव को रोकने के लिए घटकों को झुकने वाली रेखाओं से कम से कम 1 मिमी दूर रखें।
4. परीक्षण और योग्यता
फ्लेक्स साइकिल परीक्षण: 10,000–100,000 झुकने के बाद प्रदर्शन को मान्य करें (प्रति IPC-2223 मानक)।
पर्यावरण परीक्षण: नमी, रसायनों और तापमान चरम सीमाओं के प्रतिरोध को सुनिश्चित करें (उदाहरण के लिए, जलरोधक उपकरणों के लिए IP67 रेटिंग)।
लचीला बनाम कठोर पीसीबी: एक तुलना
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फ़ीचर
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लचीले पीसीबी
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कठोर पीसीबी
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लचीलापन
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बार-बार झुकता है (100,000+ चक्र तक)
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अपरिवर्तनीय; झुकने पर दरारें
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वज़न
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30–70% हल्का
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भारी (FR4 सब्सट्रेट)
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वॉल्यूम
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40–60% छोटा (तंग जगहों में फिट बैठता है)
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बड़ा; अधिक बाड़े की जगह की आवश्यकता है
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विश्वसनीयता (कंपन)
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उच्च (कोई ढीला कनेक्टर नहीं)
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कम (केबल/कनेक्टर विफल)
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लागत
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2–5x अधिक (सामग्री और निर्माण)
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कम (मानकीकृत प्रक्रियाएं)
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लीड टाइम
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2–3 सप्ताह (विशेष उत्पादन)
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1–2 सप्ताह (बड़े पैमाने पर उत्पादित)
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अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्र: लचीले पीसीबी कितने पतले हो सकते हैं?
ए: अल्ट्रा-थिन लचीले पीसीबी 0.025 मिमी पॉलीइमाइड सब्सट्रेट का उपयोग करते हैं, जो माइक्रो-डिवाइस जैसे हियरिंग एड्स के लिए आदर्श हैं। मानक मोटाई 0.05 मिमी से 0.2 मिमी तक होती है।
प्र: क्या लचीले पीसीबी वाटरप्रूफ हैं?
ए: उन्हें अनुरूप कोटिंग्स (उदाहरण के लिए, पैरिलिन) या एन्कैप्सुलेशन के साथ वाटरप्रूफ बनाया जा सकता है, जो पानी के नीचे के उपकरणों के लिए IP67/IP68 रेटिंग को पूरा करता है।
प्र: क्या लचीले पीसीबी उच्च धाराएँ ले जा सकते हैं?
ए: हाँ—2oz तांबे के लचीले पीसीबी 10A तक संभालते हैं, जो एलईडी ड्राइवरों जैसे बिजली अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। उच्च धाराओं के लिए, लचीले खंडों के साथ बस बार का उपयोग करें।
प्र: एक लचीले पीसीबी का जीवनकाल क्या है?
ए: औद्योगिक-ग्रेड लचीले पीसीबी विशिष्ट वातावरण में 5–10 साल तक चलते हैं; पैरिलिन कोटिंग वाले मेडिकल इम्प्लांट 15+ साल तक चल सकते हैं।
प्र: क्या लचीले पीसीबी पुन: प्रयोज्य हैं?
ए: हाँ—तांबे को पॉलीइमाइड सब्सट्रेट से अलग किया जा सकता है और पुन: उपयोग किया जा सकता है, हालाँकि यह प्रक्रिया कठोर FR4 पीसीबी की तुलना में अधिक जटिल है।
निष्कर्ष
लचीले पीसीबी ने इलेक्ट्रॉनिक डिजाइन में जो संभव है उसे फिर से परिभाषित किया है, जिससे ऐसे उपकरण सक्षम हो गए हैं जो पहले से कहीं अधिक छोटे, हल्के और अधिक टिकाऊ हैं। फोल्डेबल फोन से लेकर जीवन रक्षक मेडिकल इम्प्लांट तक, झुकने, अनुरूप होने और जटिलता को कम करने की उनकी क्षमता उन्हें आधुनिक तकनीक का एक आधार बनाती है।
जबकि वे कठोर पीसीबी की तुलना में अधिक महंगे हैं, लाभ—अंतरिक्ष की बचत, विश्वसनीयता और डिजाइन स्वतंत्रता—अक्सर निवेश को उचित ठहराते हैं, खासकर उन अनुप्रयोगों में जहां फॉर्म और फ़ंक्शन समान रूप से महत्वपूर्ण हैं। जैसे-जैसे सामग्री और विनिर्माण प्रक्रियाएं आगे बढ़ती हैं, लचीले पीसीबी नए उद्योगों में विस्तार करना जारी रखेंगे, आने वाले वर्षों तक इलेक्ट्रॉनिक्स में नवाचार को बढ़ावा देंगे।
इंजीनियरों और डिजाइनरों के लिए, लचीले पीसीबी तकनीक को अपनाना सिर्फ एक विकल्प नहीं है—यह एक ऐसे बाजार में प्रतिस्पर्धी बने रहने की आवश्यकता है जो पहले से कहीं अधिक छोटे, अधिक सक्षम उपकरणों की मांग करता है।
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