Technologie propojení flex-rigid DPS a ZIF konektoru

Zákazníci z různých oborů, jako je průmyslová elektronika, automotive, zdravotní technika či digitální zpracování obrazu, využívají konkrétní řešení problému nabízené firmou Würth Elektronik. Nejlepší je ve dvou klíčových bodech: kvalita a náklady. Díky tomu jsou flexrigid a flexibilní DPS dostupné a efektivní pro maximální využití u složitých technologií v minimálním prostoru, především s ohledem na systémové náklady.

Obr. 1 Nejlepší kontakt mezi flex-rigid DPS a ZIF konektorem

ZIF konektor WR-FPC

Flexibilní a flex-rigid DPS jsou určeny pro stále více převládající ZIF rozhraní, která mají tzv. ZIF kontakt (ZIF – Zero Insertion Force). Z tohoto důvodu designéři z Würth Elektronik eiSos – tvůrci nového ZIF konektoru WR-FPC, věnovali zvláštní pozornost pečlivému naladění systému v relevantních oblastech. ZIF konektor WR-FPC byl speciálně navržen pro nejlepší napojení na flexibilní a flex-rigid DPS při respektování přesné tolerance a parametrů použitelných ve výrobě DPS. Würth Elektronik nabízí design-kit pro ZIF konektory, zejména vytvořený pro návrháře, který disponuje celou řadou možností pro testy. ZIF konektor WR-FPC je k dispozici v různých variantách a pro všechny typy konstrukcí, a to buď ve svislé nebo horizontální poloze, s kontakty na horní nebo dolní straně.

Obr. 2 Würth Elektronik eiSos ZIF konektory ideální pro připojení flex-rigid DPS.

Různé možnosti pro připojení ZIF

Propojení odnímatelného displeje a DPS nebo propojení mezi dvěma DPS jsou často tvořeny pomocí pružných plošných spojů nebo flexibilními plochými kabely a konektory ZIF. Fine-pitch ZIF konektory jsou k dispozici například s 1mm a 0,5mm roztečí. Propojení je vytvořeno mezi ZIF konektorem, který je připájen na desku plošných spojů a kontaktem ZIF, který se musí vejít přesně do ZIF konektoru. Tento ZIF kontakt může být jednoduchý flexibilní plochý kabel, komplexní flexibilní DPS nebo flexibilní vývod od flex-rigid DPS.

Obr. 3 U flexibilní DPS je výztuha umístěna na kontaktní ploše, což znamená relativně vysoké náklady na nutnou manipulaci při lepení. Oproti tomu u flex-rigid DPS, Würth Elektronik využívá jednoduché a cenově výhodné metody vysoce přesného hloubkového frézování k dosažení požadované tloušťky.

Existují různé způsoby, jak vytvořit ZIF kontakt. Flex-rigid a tenké plošné spoje jsou zpracovány různými způsoby ve snaze dosáhnout požadované tloušťky 0,3 mm v místě kontaktu. Pro flexibilní PCB je výztuha umístěna pouze v oblasti kontaktu, což znamená relativně vysoké náklady v důsledku potřeby manipulace během lepicího procesu. Naproti tomu u flex-rigid PCB, Würth Elektronik využívá jednoduchou a levnou metodu přesného hloubkového frézování k dosažení požadované tloušťky.

Obr. 4 Kombinace přesného řezání laserem a hloubkového frézování ponechá stabilní podporu na spodní straně DPS.

Tolerance ve výrobě

Při výrobě musí být dodržena velmi přísná mechanická tolerance, aby se zajistilo, že ZIF kontakt zapadne optimálně do ZIF konektoru. Z tohoto důvodu musí být při výrobě použita pouze velmi hladká povrchová úprava kontaktů. Pro vyšší spolehlivost a delší životnost se ukázala vhodná povrchová úprava Ni/Au, což se mnohokrát potvrdilo v praxi.

Obr. 5 Myšlenka, která vzešla z oblasti DPS: „Uši“ umístěné za ZIF kontaktem zlepšují manipulaci, kontakt lze snadno vložit do konektoru, když ho za tyto „uši“ držíte.

Profil jednoduchých ZIF kontaktů, s technickými požadavky na profil DPS s tolerancí ±0,1 mm, je většinou vytvořen pomocí frézování. Nicméně, pro lepší tolerance jako ±50 μm lze využít pouze frézování řízené pomocí kamery nebo řezání laserem.

Obr. 6 ZIF Kontakt nahradí zapojení do řídicí jednotky motoru pro rolety a markýzy.

Výkresová dokumentace potřebná pro výrobu

Bez odpovídající specifikace na výkresu a/nebo v Gerber datech, nelze rozlišit, zda je flexibilní vývod určen pro ZIF kontakt. Proto je třeba, aby byly ve výkresu obsaženy následující údaje získané z datasheetu výrobce:

• délka a šířka styčné/kontaktní plochy
• tloušťka kontaktu (stifener/výztuha + materiál Flex + měď), včetně tolerance, standard je 0,3 mm ±0,05 mm
• délka výztuhy: výztuha musí překrývat pružnou pájecí masku/krycí folii
• tolerance vzdálenosti prvního kontaktu k okraji/obrysu
• v ideálním případě údaje o možných pozicích lámacích můstků pro panel DPS.

Zvláštní výhody flex-rigid PCB

Obr. 7 Semi-flexibilní PCB se ZIF kontaktem slouží jako spojení s optickým modulem čidla pro měření kvality ovzduší.

Flex-rigid je osvědčená a spolehlivá technologie, je zvláště vhodná při překonávání problémů s prostorem a hmotností. Pečlivé zvážení flex-rigid řešení a řádné posouzení dostupných možností v rané fázi návrhu nám může poskytnout významné výhody:

• požadavky na prostor lze minimalizovat použitím 3D zapojení
• odstraní potřebu pro konektory a kabely mezi jednotlivými pevnými částmi desky, velikost DPS může být snížena = nižší celková hmotnost systému
• méně pájených spojů = vyšší spolehlivost
• manipulace při montáži je jednodušší ve srovnání s plně flexibilní DPS
• je možné vytvořit spojení, které by jinak bylo velmi obtížné, čímž se zjednoduší montážní procesy
• integrované ZIF kontakty zajišťují jednoduché modulární rozhraní
• testovací podmínky jsou zjednodušeny, je možný kompletní test před instalací
• logistické a montážní náklady jsou použitím flex-rigid desky výrazně sníženy
• je možné zvýšit složitost mechanických návrhů a máme větší volnost pro řešení housingu.

Obr. 8 Lámací můstky lze nastavit různými způsoby: Horní varianta má můstky v pružné oblasti přímo za výztuhou ZIF kontaktu. Metoda zobrazená níže ponechává materiál v původní tloušťce PCB, což nabízí mnoho výhod.

Informace o Würth Elektronik Circuit Board Technology (CBT)

Würth Elektronik je předním výrobcem DPS v Evropě, vyrábí široké spektrum DPS – od standardních technologií až po průkopnická systémová řešení – v továrnách Niedernhall, Rot am See a Schopfheim. Specialista na DPS poskytuje specifická řešení ve všech technologiích a je hnací silou nových technických inovací, například v oblasti embedded aktivních a pasivních součástek. Rozsáhlé portfolio PCB se pohybuje od oboustranných a vícevrstvých DPS všech konvenčních technologií až po technicky náročné DPS jako HDI, flex-rigid a heatsink technologie.

Více podrobnějších informací naleznete na www.we-online.com.