FFC versus FPC: inzicht in flexibele kabeltechnologieën
2 augustus 2024
Platte flexibele kabels (FFC's) en flexibele gedrukte schakelingen (FPC's) zijn twee soorten flexibele kabels die vaak worden gebruikt om apparaten met elkaar te verbinden bij het werken met elektronica. Als flexibele kabels zijn beide ontworpen om gemakkelijk verbindingen te maken met meer flexibiliteit dan traditionele stijve kabels. FFC's en FPC's worden vaak verward vanwege hun vergelijkbare uiterlijk, maar beide dienen verschillende doelen en zijn beter geschikt voor bepaalde projecten.
In dit artikel:
FFC's: platte flexibele kabels
Platte flexibele kabels (FFC's) zijn een type flexibele kabel die een 1:1-verbinding tussen apparaten bieden. Ze bestaan uit meerdere platte draden die parallel aan elkaar zijn geplaatst en bedekt zijn met een beschermende afschermingstape. Dit maakt deze kabels een uitstekende keuze voor projecten die snelle verbindingen vereisen of voor toepassingen waarbij de kabel herhaaldelijk moet worden gebogen zonder te breken.
Soorten FFC's:
Er zijn twee hoofdtypen FFC's, die elk een andere indeling van contacten of pinnen hebben. Beide typen kunnen met verschillende namen worden aangeduid, maar ze staan meestal bekend als type A en type D.
- Type A (ook bekend als Type 1, Type BD of Same Side): Elk uiteinde van de kabel is voorzien van een rij pinnen, die beide aan dezelfde kant van het oppervlak van de FFC liggen. Dit is het meest gebruikte type FFC.
- Type D (ook bekend als Type 2, Type AD of Opposite Side): Elk uiteinde van de kabel is voorzien van een rij pinnen, waarvan één aan de bovenkant van de FFC en de andere aan de onderkant. Dit type FFC komt minder vaak voor en wordt meestal gebruikt in speciale toepassingen, bijvoorbeeld om een apparaat met een standaard pinindeling aan te sluiten op een apparaat met een omgekeerde pinindeling.
Gerelateerd: Soorten touchscreens en hoe ze werken
Onderdelen van een FFC:
- Draden: Platte geleidende paden die elektrische signalen overbrengen tussen de apparaten waarop de FFC is aangesloten.
- Pinnen: Afzonderlijke geleidende contactpunten aan elk uiteinde van een FPC die verbinding maken met overeenkomstige pinnen op een ander apparaat.
- Pitch: De afstand tussen de middelpunten van twee aangrenzende pinnen. De pitch bepaalt de compatibiliteit van de kabel met connectoren.
- Steuntape: Versterkende lagen die aan de uiteinden van de FFC worden aangebracht om deze gemakkelijker en zonder beschadiging in een connector te kunnen steken.
Waar FFC's van gemaakt zijn
FFC's bestaan uit een rij platte draden van koper die aan beide uiteinden met tin zijn bekleed. De draden zijn omhuld met een flexibel polyester materiaal dat dient ter isolatie en bescherming van de geleiders. Aan beide uiteinden van de kabel bevinden zich rechthoekige verstevigingen, die doorgaans zijn gemaakt van een dikker polyester materiaal.
Hoe FFC's werken
FFC's zijn ontworpen om aan beide uiteinden via een 1:1-verbinding op een apparaat te worden aangesloten, wat betekent dat elke pin aan het ene uiteinde van de FFC precies overeenkomt met dezelfde nummerpin op het apparaat waarop deze wordt aangesloten. Zodra een FFC aan beide uiteinden correct is aangesloten op een apparaat, kunnen elektrische signalen van het ene apparaat via de geleiders van de FFC naar het andere apparaat worden gestuurd. Dankzij deze verbinding kunnen de twee apparaten met elkaar communiceren terwijl ze zijn aangesloten op de FFC en een stroombron.
Gerelateerd: Hoe sluit je een LCD-scherm aan op Arduino?
Voordelen van FFC's:
- Hoge flexibiliteit: De flexibele materialen waaruit FFC's zijn samengesteld, maken ze geschikt voor toepassingen die frequente bewegingen vereisen.
- Snelle installatie: dankzij het eenvoudige proces voor het instellen van een FFC tussen apparaten kunt u snel verbinding maken en verbreken.
- Grote veelzijdigheid: De functie van een FFC is om een 1:1-verbinding tussen apparaten tot stand te brengen, wat betekent dat de kabel gemakkelijk kan worden hergebruikt in andere projecten waarvoor een 1:1-verbinding nodig is.
- Kosteneffectief: FFC's zijn over het algemeen goedkoper te produceren dan FPC's, waardoor ze tegen een lagere prijs kunnen worden aangeschaft.
Nadelen van FFC's:
- Beperkte complexiteit: FFC's kunnen niet hetzelfde niveau van circuitcomplexiteit ondersteunen als FPC's, waardoor ze niet geschikt zijn voor geavanceerde functionaliteitseisen.
- Duurzaamheid: FFC's zijn mogelijk minder duurzaam dan FPC's in veeleisende omgevingen.
Veelvoorkomende toepassingen van FFC's:
- Camera's: In camera's verbinden FFC's de beeldsensor met de verwerkingskaart om beeldgegevens met hoge resolutie te verzenden.
- Robotica: FFC's worden vaak gebruikt in bewegende robotonderdelen zoals robotarmen, waar ze flexibele gewrichten vormen en een breed bewegingsbereik mogelijk maken.
- Consumentenelektronica: FFC's worden gebruikt om componenten in alledaagse apparaten zoals laptops, printers en monitoren met elkaar te verbinden.
- Automobielindustrie: Dashboards, infotainmentsystemen en andere elektronica in auto's maken gebruik van FFC's om eenvoudige verbindingen binnen het systeem te maken.
- Medische apparatuur: FFC's worden gebruikt in beeldvormingsapparatuur en diagnostische machines die in medische omgevingen worden gebruikt.
- Industriële apparatuur: Industriële robotica en automatiseringssystemen maken gebruik van FFC's om vele componenten in de machines met elkaar te verbinden.
- Huishoudelijke apparaten: FFC's worden gebruikt in huishoudelijke apparaten zoals wasmachines, magnetrons en andere huishoudelijke apparaten.
Voorbeeld FFC-project: Gebruik van Gameduino 2-bibliotheek met EVE2 TFT-modules
FPC's: flexibele gedrukte schakelingen
Flexibele gedrukte schakelingen (FPC's) zijn een soort flexibele kabels waarmee schakelingen op een flexibel substraat kunnen worden gedrukt. Deze flexibele gedrukte schakelingskabels kunnen worden gebogen en gevouwen, waardoor complexe elektronische verbindingen in kleine ruimtes mogelijk zijn. FPC's vervullen dezelfde functies als traditionele gedrukte schakelingen (PCB's), maar dan op een flexibel oppervlak.
Op een FPC is een zeer aanpasbaar circuit gedrukt, zodat elke FPC doorgaans is ontworpen voor een specifieke toepassing. Door hun flexibele en lichtgewicht constructie zijn ze bij uitstek geschikt voor projecten die een complexere verbinding vereisen binnen een beperkte ruimte.
Onderdelen van een FPC:
- Pinnen: Afzonderlijke geleidende contactpunten aan elk uiteinde van een FPC die verbinding maken met overeenkomstige pinnen op een ander apparaat.
- Pin-out: De plaatsing van pinnen op een FPC. De pin-out zorgt voor een juiste uitlijning voor het overbrengen van signalen.
- Afstand: De afstand tussen de middelpunten van twee aangrenzende pinnen. De afstand bepaalt de compatibiliteit van de kabel met connectoren.
- Doorvoergaten: Geplateerde gaten die elektrische verbindingen tussen verschillende lagen van de FPC mogelijk maken.
- Elektrische sporen: banen die elektrische signalen over de FPC transporteren. FPC's kunnen bestaan uit één laag of meerdere lagen geleidende sporen.
- Elektrische componenten: Diverse apparaten die op een FPC zijn gemonteerd, waaronder weerstanden, condensatoren, geïntegreerde schakelingen en transistors.
- Versteviger: Stijve stukken die aan bepaalde delen van de FPC worden toegevoegd om extra ondersteuning te bieden, met name op verbindingspunten.
- Substraat: Het basismateriaal van de FPC, dat zorgt voor de flexibiliteit en ondersteuning van de geleidende banen.
Waar FPC's van gemaakt zijn
FPC's worden gebouwd op basis van een flexibele basislaag van polyimide of polyester. Bovenop deze basis worden een of meer lagen geleidende sporen van koper aangebracht met behulp van een acryl- of epoxyhoudende lijm boven elke laag. Meerlaagse FPC's hebben doorlopende via's die aan de binnenkant en aan de uiteinden van het gat met koper zijn bekleed, zodat de lagen met elkaar kunnen communiceren.
In het hele FPC kunnen dunne verstevigingen op basis van polyimide of dikkere verstevigingen van met glasvezel versterkte epoxy worden gebruikt in bepaalde gebieden om verschillende niveaus van extra ondersteuning te bieden.
Bovenal biedt een polyimide-coating een isolerende en beschermende laag. FPC's kunnen ook worden geleverd met een afschermlaag van aluminium of koperfolie over delen van de kabel om EMI te voorkomen. Aan elk uiteinde van de kabel bevinden zich vertinde of vergulde pinnen voor eenvoudige soldeerbaarheid.
Hoe FPC's werken
Net als bij een FFC heeft elk uiteinde van een FPC een reeks pinnen die aan elke kant met een ander apparaat worden verbonden. Wanneer deze op een stroombron worden aangesloten, kunnen de twee apparaten met elkaar communiceren door elektrische signalen van het ene apparaat via de FPC naar het andere apparaat te sturen.
In tegenstelling tot een FFC volgen de elektrische signalen complexere paden door de FPC, waarbij ze de op de FPC geëtste sporen volgen. Sommige signalen gaan ook rechtstreeks naar bepaalde gemonteerde componenten, in plaats van rechtstreeks door te lopen naar het apparaat aan de andere kant. In meerlaagse FPC's is elke laag sporen gescheiden, zodat een signaal andere lagen kan bereiken door via de geleidende buitenkant van het doorvoergat te lopen.
Gerelateerd: Hoe beeldinbranding werkt
Voordelen van FPC's:
- Hoge complexiteit: FPC's zijn geschikt voor complexe circuitontwerpen, waaronder meerlaagse en op het oppervlak gemonteerde componenten.
- Hoge mate van aanpassing: dankzij de mogelijkheid om talloze versies van circuitontwerpen in meerdere lagen te integreren en extra componenten toe te voegen, kunnen FPC's in hoge mate worden aangepast om specifieke functies voor nichetoepassingen te vervullen.
- Hoge flexibiliteit: Dankzij het flexibele materiaal dat als basis voor de kabel dient, presteren FPC's goed in toepassingen die veel beweging vereisen.
- Sterke duurzaamheid: FPC's zijn doorgaans beter bestand tegen zware omstandigheden, zoals hoge temperaturen en blootstelling aan chemicaliën, dan FFC's.
Nadelen van FPC's:
- Hogere kosten: vanwege hun complexe ontwerpen vereisen FPC's meer materialen en tijd om te produceren, waardoor ze doorgaans duurder zijn dan FFC's.
- Beperkte herbruikbaarheid: De circuits binnen elke FPC zijn ontworpen voor specifieke doeleinden, zodat ze alleen kunnen worden hergebruikt in projecten die dezelfde functionaliteit vereisen.
- Hoge ontwerpcomplexiteit: Het compileren van FPC's met geavanceerde circuitpatronen kan veel tijd in beslag nemen.
Veelvoorkomende toepassingen van FPC's:
- Slimme horloges: Vanwege hun flexibele constructie en geavanceerde mogelijkheden worden FPC's in slimme horloges gebruikt voor functies zoals het verwerken van live gezondheidsstatistieken die door een sensor worden verzameld.
- Satellietzonnepanelen: In satellieten die in de ruimte worden ingezet, worden FPC's gebruikt om de zonnepanelen aan te sluiten op het energiebeheersysteem van de satelliet. Ze zijn licht van gewicht, waardoor overmatig brandstofverbruik als gevolg van extra gewicht wordt voorkomen.
- Consumentenelektronica: FPC's zijn te vinden in smartphones, tablets, laptops en camera's, waar ruimtebeperkingen en flexibiliteit cruciaal zijn.
- Automobielindustrie: FPC's worden gebruikt in complexe auto-onderdelen en -systemen zoals dashboardbedieningen, infotainmentsystemen en geavanceerde rijhulpsystemen (ADAS).
- Medische apparatuur: In de medische sector worden FPC's gebruikt in diagnostische apparatuur, draagbare gezondheidsmonitors en beeldvormingssystemen.
- Luchtvaart en defensie: Vanwege hun lichtgewicht constructie worden FPC's gebruikt in navigatiesystemen voor de luchtvaart, communicatieapparatuur en bedieningspanelen.
- Industriële apparatuur: FPC's worden vaak gebruikt in geavanceerde apparatuur op gebieden zoals robotica, automatiseringssystemen en complexe machines.
Verschillen tussen FFC's en FPC's
FFC's en FPC's zijn beide soorten flexibele kabels. Het belangrijkste verschil is dat FFC's basisdraden bevatten, die geschikt zijn voor eenvoudige verbindingen. FPC's daarentegen zijn als miniatuurprintplaten op een flexibel vel, waardoor complexe verbindingen en extra functies mogelijk zijn voor ruimtebesparende toepassingen.
Vergelijkingstabel FFC vs FPC vs stijve kabel:
| FFC | FPC | Stijve kabel | |
|---|---|---|---|
| Complexiteit van functies | Laag | Hoog | Hoog |
| Maatwerk | Laag | Hoog | Laag |
| Dikte | Zeer dun | Dun (varieert) | Dik |
| Totale afmetingen | Klein | Klein (varieert) | Groot |
| Gewicht | Licht | Licht | Zwaar |
| Duurzaamheid | Matig | Hoog | Verschilt |
| Kosten | Laag | Matig | Hoog |
| Veelvoorkomende toepassingen |
|
|
|
| Voordelen | Gebruiksvriendelijk, betaalbaar | Flexibele, complexe functionaliteit | Robuust, duurzaam |
| Nadelen | Beperkte functionaliteit | Hogere kosten | Omvangrijk, weinig flexibel |
Gerelateerd: Nits vs. lumen vs. luminantie
Kiezen tussen een FFC en FPC
Wanneer u voor een project moet kiezen tussen een FFC en een FPC, is het belangrijk om de onderstaande factoren met betrekking tot uw project in overweging te nemen voordat u beslist welke flexibele kabel u gaat gebruiken.
Complexiteit van functies
- FFC: Geschikt voor het maken van eenvoudigere verbindingen waar een hoge flexibiliteit vereist is, maar het circuit geen ingewikkelde routing vereist.
- FPC: Ideaal voor het uitvoeren van functies die complexe circuitontwerpen vereisen met ingewikkelde routing, meerdere lagen of extra elektrische componenten.
Beweging
- FFC: Uitstekend geschikt voor toepassingen waarbij veelvuldig buigen vereist is.
- FPC: Geschikt voor toepassingen waarbij het circuit in krappe of onregelmatig gevormde ruimtes moet passen en dynamische bewegingen moet kunnen weerstaan.
Budget
- FFC: Over het algemeen kosteneffectiever vanwege hun eenvoudigere ontwerp.
- FPC: Duurder vanwege de complexiteit van het ontwerp en de benodigde materialen.
Omgevingsomstandigheden
- FFC: Wordt doorgaans gebruikt in omgevingen met matige thermische belasting. FFC's op basis van polyester zijn geschikt voor standaardomstandigheden, maar FFC's op basis van polyimide bieden een betere thermische stabiliteit.
- FPC: Zeer geschikt voor standaard- of veeleisende omgevingen, waaronder hoge temperaturen, blootstelling aan chemicaliën en mechanische belasting.
Ruimtebeperkingen
- FFC: Geschikt voor toepassingen waarbij de ruimte beperkt is, maar de flexibiliteit van de routing relatief eenvoudig is.
- FPC: Uitstekend geschikt voor kleine ruimtes dankzij hun vermogen om zich aan te passen aan verschillende vormen en afmetingen.
Conclusie
FFC's en FPC's zijn beide gemaakt om apparaten met elkaar te verbinden in projecten waarvoor een flexibele, buigzame kabel nodig is. Daarnaast heeft elke kabel zijn eigen sterke punten die beter geschikt zijn voor verschillende toepassingen. FFC's zijn het meest geschikt voor toepassingen die snelle, eenvoudige 1:1-verbindingen vereisen, terwijl FPC's het meest geschikt zijn voor toepassingen die complexere en specifiekere functionaliteit vereisen.