A gyártók merev nyomtatott áramköri lapokat gyártanak, hogy merev alapot kínáljanak az elektromos alkatrészekhez. Ez a tulajdonság költséghatékonyabbá teszi őket. Ez az egyik oka annak, hogy a merev NYÁK-lapok iránt nagy a kereslet a piacon. Fr4 merev táblák és a Rigid-flex táblák a merev táblák két jól ismert típusa. Mindegyikük egyedi a maga módján. Beszéljük meg a két PCB kártya közötti különbségeket, hogy megkönnyítsük a döntéshozatali folyamatot. 

• Általános adatok

A Rigid-flex tábla egy hibrid PCB, amely farostlemezből és rugalmas áramkörökből készül. A hagyományos farostlemez-áramkörhöz hasonló módon gyártják, azzal a különbséggel, hogy néhány réteg rugalmas áramkör, amely a farostlemezeken fut át. A kártya a kártyagyártó segítségével készül, amely bevonattal ellátott átmenő furatokkal köti össze a merev áramköri kártya rétegeit a rugalmas rétegekkel. Ezek a testreszabások segítenek létrehozni egy merev-flex táblát, amelyet úgy szereltek össze, hogy két célt szolgáljon: farostlemezként működjön, és illeszkedjen egy olyan termékbe, amely helyszűkítéssel rendelkezik. Egy jól megtervezett Rigid-flex tábla több ezer hajlítási ciklust képes meghibásodás nélkül kibírni. Alkalmassá teszi őket folyamatosan flexibilis alkalmazásokhoz, más néven dinamikus flexekhez.

Az Fr4 merev táblák rugalmatlan hordozóból készülnek, amely megakadályozza a hajlítást. A gyártók az Fr4 merev lemez gyártása során epoxi laminátumot és előcsapot használnak a leggyakoribb hordozóként. Ezek sok epoxigyantával átitatott üvegből készülnek. Az Fr4 név és szabvány is egyben. A kifejezés a NEMA LI 1-1998 szabványok által meghatározott bizonyos követelményeknek megfelelő anyagok megnevezésére utal. Ezek az anyagok általában jó fizikai, mechanikai, termikus és elektromos tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek a tulajdonságok teszik az Fr4-et kiváló anyaggá merev PCB-k. Ezért számos alkalmazásban használják őket. Az Fr4-et általában egy- és kétoldalas PCB-k gyártására használják. Alacsonyabb rétegszámú többrétegű PCB-khez is használják, legfeljebb 14 rétegig.

• Használt anyag

Fr4 merev táblák Fr4-ből készülnek, ami kevésbé anyag és inkább szabványos anyag. Az Fr jelentése lángálló. A táblák alátámasztására használt anyagot úgy állítják elő, hogy a nyers üveganyagokat megolvasztják és rostszálakká extrudálják, amelyeket ezután összeszőnek, és gyantával és kötőanyaggal bevonnak, hogy jobban tapadós legyen. A tábla rézfóliával van laminálva, miután az összes anyag egymáshoz tapad. Az Fr4 anyagok tulajdonságaik alapján különböző típusokba sorolhatók:

Standard: Speciális, magas brómtartalmú üvegszálból készülnek, ami javítja a lángállóságot.

Magas üvegátmenet: Az üvegesedés olyan hőmérséklet, amelyen az üvegszál instabillá válik. Minél magasabb az üvegátmenet, annál stabilabb a tábla.

Halogén mentes: Brómból készülnek. Ez azt jelenti, hogy nem tartalmaznak halogéneket, amelyek mérgezőek az emberre.

A merev-flex lapok szőtt üvegszálból készülnek, amely a fő hordozója. Ez az üvegszál erősen epoxigyantával van átitatva. Az epoxigyanta azonban néha nem képes ellenállni a gyakori rezgéseknek és ütéseknek. Ezért bizonyos helyzetekben más anyagokat használnak. A poliimid az egyik olyan anyag, amelyet néha előnyben részesítenek az epoxigyantával szemben. Sokoldalú, merev és statikus, ellenáll a hajlításnak vagy csavarásnak. Magas hőállóságot is kínál. Ezenkívül a poliészter vagy a PET egy másik PCB-hez használt anyag, amely körülbelül 25-125 mikron vastag. A gyártók PET-et használnak merev-flex táblákban. Ezenkívül az ebből az anyagból készült PCB-ket olyan ipari környezetben használhatja, amely hajlamos a túlzott vegyi expozícióra a rugalmasság és a vegyszerállóság miatt. Nagyon strapabíró és sok ellenállást is kibír.

A Rigid-flex lapok vezetőjéhez a réz a leggyakrabban használt anyag. Könnyen beszerezhető és jó elektromos vezetőképességgel rendelkezik. A gyártók a rézfóliát az anyag változó vastagsága és tömege szerint választják ki. A fóliákra vékony cinkréteg kerül a hosszú élettartam érdekében. Ezenkívül kémiailag kezelik őket, hogy csökkentsék a kötés lebomlását, növeljék a tapadást és védjék az oxidációtól.

• Rugalmasság

Az Fr4 merev táblák több réteg rugalmas hordozót tartalmaznak, amelyek merev PCB-hez vannak csatlakoztatva. Úgy tervezték, hogy bármilyen termékhez illeszkedjen. Az egyoldalas Fr4 merev táblák egyik oldalán vezetőképes rézfólia és elektromos alkatrészek vannak. A másik oldalt a vezető huzalozáshoz használják. Az a tény, hogy az összes NYÁK-elem egy oldalra van felszerelve, csökkenti a NYÁK sűrűségét, így rugalmasabbá válik. A kétoldalas Fr4 merev táblák mindkét oldalon vezetőképes rezet és minden más alkatrészt képesek beilleszteni. Így sűrűbb, mint egy egyoldalas PCB. A többrétegű Fr4 Rigid Board két vagy több réteg vezető anyagot tartalmaz. Sokkal sűrűbb, mint az előbb említett típusok. Bár merevebb, mint az egy- és kétoldalas PCB-k, helyhatékonyságot biztosít, és csökkenti a teljes tömeget, mivel kevesebb PCB-t kell használni.

A merev-flex lapok hibrid NYÁK-ok, amelyek mind keménylemezzel, mind rugalmas áramkörrel rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy mind a merev, mind a rugalmas táblák tulajdonságaival rendelkeznek, miközben felszámolják korlátaikat. Tehát mind merev, mind rugalmas anyagokat tartalmaznak, mivel réteges rugalmas hordozókat építenek be a merev áramköri lapok anyagába. Ez sokoldalúbbá teszi őket, mivel rugalmasak és stabilak, merev NYÁK-szilárdsággal és áramköri útvonal-sűrűséggel rendelkeznek. Ennek köszönhetően lehetőségek nyílnak meg az összetett és kihívást jelentő gépészeti tervezési ötletek előtt. A merev-flex táblák kiküszöbölik a rugalmas kábeleket, csatlakozókat és a különálló vezetékeket, így az elektronikus kialakításhoz képest áramvonalassá válik. A jó mérés érdekében az összes elektromos és mechanikus alkatrész a PCB belsejében található, ami segít a teljesítmény javításában, merev és rugalmas szerkezetet biztosítva.

• Költség

Annak ellenére, hogy a merev flex táblák drágábbak, mint a merev PCB-k, az összeszerelési költségek szempontjából költséghatékonyabbak. Például: A merev-flex lapok összeszerelése kevesebb anyagot igényel a kisebb méret és a kevesebb csatlakozás miatt. A kevesebb alkatrész és csatlakozószerelvény csökkenti a végtermék beszerzési és összeszerelési költségeit, és növeli a bevételt. Ez azt jelenti, hogy csökkentheti a merev-flex PCB teljes gyártási költségét az összeszerelésben és a logisztikában használt alacsony költségű anyagok miatt. A merev-flex lapok azonban bonyolultabb és bonyolultabb PCB-terveket is alkalmaznak. Dinamikus hajlékony kialakításokban használják, és nagyon sokoldalúak másokkal szemben. A tábla ezen tulajdonsága azonban drágábbá teszi az Fr4 merev táblákhoz képest. Tehát az Fr4 merev táblák – egyéb tulajdonságai mellett – költséghatékonyak, ezért gyakoribbak az ipari alkalmazásokban. Látható, hogy az Fr4 Rigid Boards egy szokásos eszköz, amelyet számos eszközben használnak, a mindennapi készülékektől a játékrendszerekig és számítógépekig, mivel nem olyan drága, mint a többi opció.

• Erő és súly

A merev nyomtatott áramköri lapok általában meglehetősen burjánzóak; A Rigid-flex lapok azonban viszonylag kevésbé sűrűek, mivel a gyártók rugalmas aljzatból készítik őket. Vegye figyelembe, hogy a fejlesztők az elektronikus eszközöket rugalmasabbnak és kisebb méretűnek tervezik. A Rigid-flex táblák sokoldalúsága alkalmassá teszi őket hajlításra és hajtogatásra, hogy kisebb eszközökbe illeszkedjenek, a miniatűr alkatrészek megfelelő csatlakoztatásával. Ez a miniatürizálás is könnyűvé teszi.

Az Fr4 Rigid Boards szilárdsága és súlya nagymértékben függ a tábla testreszabásától. Számos tényező, köztük a hőmérsékleti ellenállás és a vezetőképesség, létfontosságú szerepet játszik ebben a döntésben. Hőállóbb aljzat választása azt jelentené, hogy nehezebb és sűrűbb anyagot használnak, ami befolyásolja a teljes tömeget. A rézhuzal vezetésre való használata egy másik tényező. A több rézhuzal nagyobb vezetőképességet és nehezebb táblát jelent. Ezért ezeket a tényezőket szem előtt kell tartani az Fr4 merev tábla építésénél.

• Alkalmazás

Mivel a Rigid-flex táblák kettős természetűek: merevek és rugalmasak, többféle környezetben is alkalmazhatóak. Erős rezgésnek kitett helyeken használják őket, mivel ott egy rugalmas áramköri kártya nem maradna fenn. Dinamikus rugalmas alkalmazásokban is használatosak, ahol az objektumnak többször meg kell hajolnia anélkül, hogy eltörne. Nagyon megbízhatóvá teszi a Rigid-flex táblákat. Ezért az élet professzionálisabb területein használják őket, ahol a minőség minden más tényezőt felülmúl.

Az Fr4 merev tábláknak viszont sokkal gyakoribb a felhasználása. Mivel olcsóbbak és könnyen beszerezhetők, mindennapi berendezésekben, például számítógépekben használják őket. Megtalálhatóak egyes autóipari eszközökben, ahol a költség inkább aggaszt, mint a megbízhatóság. Tehát szélesebb körű felhasználásuk van, mint a Rigid-flex táblák, ezért többet gyártanak.

Következtetés 

Tehát mindkét típusú táblának megvannak a maga előnyei és hátrányai. A merev-flex táblák rugalmasabbak, mint az Fr4 merev táblák. Az Fr4 nagyobb lángállósággal rendelkezik. Ezért az adott helyzetnek megfelelően használják. A merev-flex táblákat sokkal inkább ipari felhasználásra használják, ami megmagyarázza, miért drágábbak, míg az Fr4 merev táblák általánosabb felhasználásúak, ezért költséghatékonyak. Bármelyik táblának megvannak a maga sajátosságai, amelyek kiemelik őket. Tehát alaposan elemezze a környezetét, mielőtt megfelelő PCB-t választana rendszeréhez.