रिजिड-फ्लेक्स पीसीबी: फोल्डेबल डिवाइस के 'अस्थि और स्नायुबंधन'​

ग्राहक द्वारा अधिकृत चित्र

सामग्री

• महत्वपूर्ण बातें
• कठोर-लचीला पीसीबी क्या है?
• कैसे कठोर-लचीला पीसीबी ताकत और लचीलापन को जोड़ती है
• महत्वपूर्ण अनुप्रयोगः फोल्डेबल फोन से लेकर अंतरिक्ष यान तक
• कठोर-लचीला बनाम पारंपरिक पीसीबीः एक तुलनात्मक विश्लेषण
• झुकने के जीवनकाल की चुनौतीः 100,000 गुना के लिए परीक्षण
• सामग्री और विनिर्माणः टिकाऊ कठोर-लचीली संरचनाओं का निर्माण
• कठोर-लचीला प्रौद्योगिकी में भविष्य के नवाचार
• सामान्य प्रश्न

महत्वपूर्ण बातें
1कठोर-लचीला पीसीबी एक ही में कठोर सब्सट्रेट (संरचनागत समर्थन के लिए) और लचीली परतों (बेंडिंग क्षमता के लिए) को एकीकृत करते हैं,सीमलेस बोर्ड जो फोल्ड करने योग्य उपकरणों में "हड्डियों" और "लिगमेंट्स" दोनों के रूप में कार्य करता है.
2वे कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉनिक्स में वजन कम करने और विश्वसनीयता में सुधार करते हुए केबलों के साथ कठोर पीसीबी की तुलना में 30-50% स्थान की बचत करने में सक्षम हैं।
3फोल्डेबल फोन (जैसे सैमसंग गैलेक्सी जेड फोल्ड), अंतरिक्ष यान और चिकित्सा उपकरणों के लिए महत्वपूर्ण, कठोर-लचीला पीसीबी को विफलता के बिना 100,000+ गुना का सामना करना चाहिए।
4चुनौतियों में सामग्री की थकान और मिलाप जोड़ों की स्थायित्व शामिल है, जो पॉलीमाइड और सटीक विनिर्माण जैसी उन्नत सामग्रियों के माध्यम से हल की जाती है।

कठोर-लचीला पीसीबी क्या है?
कठोर-लचीला पीसीबी हाइब्रिड सर्किट बोर्ड हैं जो एक एकीकृत डिजाइन में कठोर वर्गों (संरचनात्मक स्थिरता प्रदान करना) और लचीले वर्गों (दोहराने वाले झुकने की अनुमति देना) को जोड़ते हैं।पारंपरिक सेटअपों के विपरीत, जहां कठोर पीसीबी केबल या कनेक्टर के माध्यम से जुड़े होते हैं, कठोर-लचीला बोर्ड बाहरी लिंक को समाप्त करते हैं, एक अधिक मजबूत, कॉम्पैक्ट समाधान बना रहा है।
यह एकीकरण उन्हें स्थिरता (चिप्स, बैटरी रखने के लिए) और लचीलापन (झुकने, मोड़ने या तंग स्थानों के अनुरूप) दोनों की आवश्यकता वाले उपकरणों के लिए आदर्श बनाता है।उन्हें इलेक्ट्रॉनिक्स के "स्केलेटन" के रूप में सोचें: कठोर भागों की भूमिका हड्डियों की तरह होती है, जो भारी घटकों का समर्थन करते हैं, जबकि लचीली परतें बंधनों की तरह कार्य करती हैं, जिससे बिना टूटने के आंदोलन संभव हो जाता है।

कैसे कठोर-लचीला पीसीबी ताकत और लचीलापन को जोड़ती है
कठोर-लचीला पीसीबी का जादू उनके स्तरित निर्माण में निहित हैः
कठोर खंडः FR-4 या उच्च तापमान सामग्री से बने, ये क्षेत्र प्रोसेसर, डिस्प्ले और बैटरी जैसे घटकों का समर्थन करते हैं। वे यांत्रिक स्थिरता प्रदान करते हैं,तनाव के अधीन विकृति को रोकना.
लचीला अनुभाग: तांबे के निशानों के साथ पतले पॉलीमाइड (पीआई) सब्सट्रेट से बना है, ये परतें झुकने की अनुमति देती हैं। पॉलीमाइड गर्मी, रसायनों और थकान का प्रतिरोध करता है जो दोहराए जाने वाले आंदोलन के लिए महत्वपूर्ण है।
एकीकृत लेमिनेशनः कठोर और लचीली परतों को विनिर्माण के दौरान उच्च तापमान वाले चिपकने वाले का उपयोग करके एक साथ बांधा जाता है, जिससे कमजोर बिंदुओं के बिना एक एकल, एकीकृत बोर्ड का निर्माण होता है।

यह डिजाइन पारंपरिक उपकरणों में कनेक्टर, केबल या हिंज की आवश्यकता को समाप्त करता है।

महत्वपूर्ण अनुप्रयोगः फोल्डेबल फोन से लेकर अंतरिक्ष यान तक

फोल्डेबल स्मार्टफोन
सैमसंग गैलेक्सी जेड फोल्ड और मोटोरोला रेज़र जैसे उपकरण अपने हस्ताक्षर तह कार्रवाई को सक्षम करने के लिए कठोर-लचीला पीसीबी पर निर्भर करते हैं। कठोर खंडों में मुख्य प्रोसेसर, कैमरा मॉड्यूल और बैटरी,जबकि लचीली परतें प्रदर्शन के आधे को जोड़ती हैंयह डिजाइन फोन को घटकों के बीच निर्बाध सिग्नल प्रवाह बनाए रखते हुए फ्लैट (आकार को 50% तक कम) करने की अनुमति देता है।

अंतरिक्ष यान और उपग्रह
एयरोस्पेस में, वजन और विश्वसनीयता सर्वोपरि हैं। कठोर-लचीला पीसीबी उपग्रहों और रोवरों में भारी केबल हार्नेस की जगह लेते हैं, जिससे 40 प्रतिशत तक द्रव्यमान कम होता है।इनकी निर्बाध रचना प्रक्षेपण के दौरान अत्यधिक कंपन और अंतरिक्ष में विकिरण का सामना करती है, महत्वपूर्ण प्रणालियों (जैसे संचार मॉड्यूल) के बिना किसी रुकावट के कामकाज को सुनिश्चित करना।

चिकित्सा एंडोस्कोप
एंडोस्कोप के लिए शरीर को नेविगेट करने के लिए छोटे, लचीले उपकरणों की आवश्यकता होती है। कठोर-लचीले पीसीबी में कठोर सेंसर आवास (कैमरों/एलईडी के लिए) को लचीले खंडों के साथ एकीकृत किया जाता है जो अंगों के चारों ओर झुकते हैं।वे नसबंदी रसायनों का विरोध करते हैं और संकेत की अखंडता बनाए रखते हैं, उन्हें न्यूनतम आक्रामक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक बनाते हैं।

कठोर-लचीला बनाम पारंपरिक पीसीबीः एक तुलनात्मक विश्लेषण

झुकने के जीवनकाल की चुनौतीः 100,000 गुना के लिए परीक्षण

कठोर-लचीला पीसीबी के लिए सबसे महत्वपूर्ण आवश्यकता झुकने की स्थायित्व है, विशेष रूप से उपभोक्ता उपकरणों में। उदाहरण के लिए, एक फोल्डेबल फोन को 100,000+ गुना (लगभग 5 वर्षों के उपयोग) के बिना जीवित रहना चाहिएः
    तांबे के निशान क्रैकिंग: लचीली परतों में थकान का सामना करने के लिए पतली (12-18μm) तांबे का उपयोग किया जाता है; मोटी तांबे टूटने की प्रवृत्ति है।
    सोल्डर जोड़ों की विफलता: झुकने वाले क्षेत्र के पास के घटकों में तनाव को अवशोषित करने के लिए लचीले मिलाप मास्क का प्रयोग किया जाता है।
    सब्सट्रेट आंसू: पॉलीमाइड परतों को फटने से रोकने के लिए शीशे के फाइबरों से मजबूत किया जाता है।
निर्माता स्वचालित मशीनों का उपयोग करके कठोर-लचीला पीसीबी का परीक्षण करते हैं जो प्रति मिनट 60 चक्रों से बोर्ड को मोड़ते/खुलाते हैं, हफ्तों में उपयोग के वर्षों का अनुकरण करते हैं। केवल इस परीक्षण को पारित करने वाले बोर्ड उत्पादन तक पहुंचते हैं।

सामग्री और विनिर्माणः टिकाऊ कठोर-लचीली संरचनाओं का निर्माण
लचीले सब्सट्रेट: पॉलीमाइड (पीआई) स्वर्ण मानक है ∙ यह -269°C से 400°C तक का प्रतिरोध करता है, रसायनों का प्रतिरोध करता है, और 100,000+ गुना के बाद लचीलापन बनाए रखता है।
कठोर सब्सट्रेटः FR-4 (उपभोक्ता उपकरणों के लिए) या रोजर्स सामग्री (उच्च आवृत्ति वाले एयरोस्पेस उपयोग के लिए) कठोरता प्रदान करती है।
चिपकने वाले पदार्थः इपॉक्सी आधारित चिपकने वाले पदार्थ लचीलापन खोए बिना परतों को बांधते हैं, जिससे बोर्ड समान रूप से झुकता है।
आवरणः इलेक्ट्रोलेस निकेल इमर्शन गोल्ड (ENIG) कोटिंग नमी वाले वातावरण (जैसे स्मार्टफोन) में जंग से तांबे के निशान की रक्षा करती है।

कठोर-लचीला प्रौद्योगिकी में भविष्य के नवाचार
स्व-चिकित्सीय सामग्री: मोड़ने के दौरान छोटे दरारों को ठीक करने वाले पॉलिमर पर शोध से जीवनकाल 500,000+ गुना तक बढ़ सकता है।
थ्रीडी एकीकरणः स्टैक्ड कठोर-लचीली परतें छोटे स्थानों में अधिक घटकों को सक्षम करेंगी, जो अगली पीढ़ी के फोल्डेबल के लिए महत्वपूर्ण है।
प्रवाहकीय स्याहीः मुद्रित लचीले निशान मोड़ में सुधार करते हुए विनिर्माण लागत को कम कर सकते हैं।

सामान्य प्रश्न
कड़ा-लचीला पीसीबी फोल्डेबल फोन में कब तक रहता है?
शीर्ष मॉडल (जैसे गैलेक्सी जेड फोल्ड) का परीक्षण 5+ वर्षों के लिए प्रतिदिन 100,000 गुना के बराबर 200,000 गुना तक किया जाता है।
क्या कठोर-लचीला पीसीबी पारंपरिक पीसीबी की तुलना में अधिक महंगा है?
हां, जटिल टुकड़े टुकड़े और परीक्षण के कारण उनकी लागत 20-50% अधिक है। हालांकि, कम केबल/कनेक्टरों से होने वाली बचत ने इसे उच्च मात्रा में उत्पादन में ऑफसेट किया।
क्या कठोर-लचीला पीसीबी की मरम्मत की जा सकती है?
लचीली परतों के सीमित क्षति के लिए अक्सर पूर्ण प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है, क्योंकि एकीकृत डिजाइन में मिलाप के लिए कोई जगह नहीं है।
तारों के बजाय अंतरिक्ष यानों में इनका उपयोग क्यों किया जाता है?
केबल शून्य गुरुत्वाकर्षण में ढीले हो सकते हैं या लॉन्च के दौरान कंपन कर सकते हैं। कठोर-लचीला पीसीबी इस जोखिम को समाप्त करता है, जिससे निर्बाध संचार सुनिश्चित होता है।

कठोर-लचीला पीसीबी आधुनिक लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स के अज्ञात नायक हैं, जो एक बार असंभव माना जाने वाले उपकरणों को सक्षम करने के लिए ताकत और अनुकूलन क्षमता को मिलाते हैं।,सर्किट की ये "हड्डियां और बंधन" केवल और अधिक आवश्यक हो जाएंगे, यह साबित करते हुए कि इलेक्ट्रॉनिक्स का भविष्य कठोर और लचीला दोनों है।