一塊成功的柔性PCB應(yīng)該怎么設(shè)計

從手機到冰箱到汽車再到可穿戴醫(yī)療設(shè)備，傳感器和技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，電路板已成為許多不同類型產(chǎn)品的組成部分。在當今的電子世界中，任何帶有通斷開關(guān)的產(chǎn)品都包含電路板。由于其多功能性，柔性電路的使用是增長最快的產(chǎn)品市場之一。

通過引入柔性和剛性-柔性電路，工程師們有機會在設(shè)計新穎的產(chǎn)品時更具創(chuàng)造力。撓性和剛撓性板的構(gòu)造適合于緊密的三維空間，同時確?？?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/1472/" target="_blank">機械磨損和振動。工程師可以設(shè)計產(chǎn)品，這些產(chǎn)品需要將電路板安裝在狹窄的空間中，并進行扭轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)以進行包裝，并使產(chǎn)品在更動態(tài)的環(huán)境中使用。這些柔性電路具有與傳統(tǒng)的剛性FR4電路板相同的性能水平，但是在設(shè)計，制造和組裝時，它們都有自己的細微差別和考慮因素。

設(shè)計/布局

設(shè)計柔性電路時，重要的是要了解電路板的具體應(yīng)用。它會在靜態(tài)或動態(tài)環(huán)境中使用嗎？如果電路板要放置在幾乎沒有移動的靜態(tài)環(huán)境中，則電路設(shè)計需要具有適當?shù)撵`活性，以便可以輕松地將其安裝在產(chǎn)品中?；蛘?，如果要將板放置在動態(tài)環(huán)境中（在該環(huán)境中板將不斷地來回彎曲），則在設(shè)計中需要考慮可承受連續(xù)運動的靈活性。

應(yīng)用程序是否需要柔性板或剛性柔性板？如果產(chǎn)品需要單面表面安裝技術(shù)，那么全柔性板是最佳選擇。如果產(chǎn)品需要雙面表面貼裝技術(shù)，則需要一塊剛撓板。

無論是硬件工程師，機械工程師還是經(jīng)驗豐富的版圖設(shè)計師，每個人都對第一次布置柔性電路感到有些擔憂。他們的假設(shè)是設(shè)計柔性電路的方法與剛性電路板非常不同。但事實是，布置柔性電路與剛性板非常相似，只是有一些區(qū)別。您就像在一塊剛性板上一樣，在軟件中設(shè)置所有層。輸出文件都是一樣的。唯一真正的區(qū)別是覆蓋層，加勁層和一些基本設(shè)計規(guī)則。了解柔性電路實際上會彎曲，這意味著您需要確保關(guān)鍵特征（例如通孔，端接跡線和銳角）遠離彎曲區(qū)域。柔性電路是由聚酰亞胺材料制成的，因此加工起來更加困難，因此，請保持盡可能大的走線，過孔，環(huán)形圈，焊盤和間距。我經(jīng)常被問到可以使用多小的跡線或通過它。您可以隨心所欲地變小，但是制造起來會更加困難，并且可靠性發(fā)揮了作用。與在柔性電路板上相比，在剛性板上可以實現(xiàn)更多緊密功能。通常在剛性板上，在外層上施加阻焊層以保護銅特征。在柔性板上，外部銅部件通常由覆蓋層保護。在設(shè)計文件中，布局設(shè)計師應(yīng)創(chuàng)建與阻焊層相同的覆蓋層。柔性設(shè)計的最后一個區(qū)別是加勁肋。加強筋用于為柔性電路板的某些區(qū)域添加支撐。加強筋可以位于柔性電路的多個區(qū)域中，并且可以位于板的任一側(cè)。在設(shè)計文件中，如果所有加勁肋都在一個文件中表示，則需要在制造圖紙中標識出它們應(yīng)應(yīng)用于板的哪一側(cè)。否則，應(yīng)為柔性電路的頂部和底部加強筋創(chuàng)建單獨的層。

如果需要對柔性電路板上的特定區(qū)域提供額外的支持，或者需要對所連接的組件或連接器進行保護，則最佳選擇是在設(shè)計中包括加勁肋。這將消除電路的移動并保護焊點的完整性。重要的是要記住，加強筋最好放在它所支撐的組件的另一側(cè)。有多種類型的加勁肋可供選擇；聚酰亞胺，FR4，不銹鋼，鋁或許多其他選項。加勁肋的厚度取決于板的使用方式。加勁肋越厚，它提供的支撐越多。如果在狹小/狹窄的空間中使用板，則可能會需要加勁肋，而加勁肋的厚度可能會變薄。請參閱加脂劑圖片。

現(xiàn)在，設(shè)計師已經(jīng)完成了他的第一個撓性電路，他的任務(wù)是布置他的第一個剛性撓性電路。困惑和憂慮的程度上升了五倍。工程師經(jīng)常認為板的撓性部分是膠粘的或以某種方式連接到板的剛性部分。請參閱剛性圖片。就像所有剛性和柔性板一樣，剛性-柔性的構(gòu)建也是通過將層堆疊在層上的方法來實現(xiàn)的。在設(shè)計剛?cè)峤Y(jié)合時，該方法與其他電路板相同。主要區(qū)別在于，剛性層的某些區(qū)域在設(shè)計文件中將為空白。電路板制造商將這視為柔性區(qū)域，并將相應(yīng)地計劃電路板。

與剛性電路板不同，柔性電路有很多變化，因此具有詳細的制造圖紙以伴隨設(shè)計非常重要。制造圖應(yīng)標出所有細節(jié)，因此制造商不應(yīng)忽略它。最糟糕的是讓制造商承擔您的要求。柔性電路具有許多移動變量，因此細節(jié)非常重要。

材料

柔性電路通常由聚酰亞胺材料制成。美國大多數(shù)制造商將使用杜邦公司生產(chǎn)的聚酰亞胺。由于成本和可用性，美國以外的制造商可能會使用其他材料供應(yīng)商。但是，由于柔性電路是獨特的，因此最好在原型中使用最終將用于批量生產(chǎn)的相同材料。在測試期間，您試圖查看柔性電路可以承受多少個周期。以下是有關(guān)柔性電路彎曲半徑的一般規(guī)則。展覽A

彎曲半徑規(guī)則只是一般準則。確定撓性電路可以彎曲多少或承受多少個循環(huán)的絕對方法是對其進行壓力測試。

有兩個因素將影響柔性電路可彎曲的程度。材料選擇非常重要。盡管板的厚度將決定柔性，但材料將有助于柔性電路的質(zhì)量和生命周期。柔性電路上使用的銅類型非常關(guān)鍵。市場上有兩種類型的銅，ED銅（沉積銅）和軋制退火銅。如果可能，應(yīng)避免使用ED銅，因為它是電鍍工藝，并且銅非常脆。輥退火銅是優(yōu)選的。銅被卷到撓性材料上，因此，它具有很好的延展性。話雖如此，在制造圖紙上標注出紋理方向也很重要。您希望谷物沿著與彎曲方向相同的方向前進。如有可能，實心銅區(qū)域（例如接地層）應(yīng)交叉影線。這將有助于使柔性電路更加靈活。

制造

現(xiàn)在設(shè)計已經(jīng)完成，讓我們盡快構(gòu)建柔性板。與所有工程項目一樣，此柔性板也落后于進度，因此我們需要在明天之前使用它。畢竟，剛性板可以在一兩天內(nèi)完成，所以為什么不彎曲電路呢？停止！沒那么快，我的朋友。

在制造柔性電路時，需要更長的交貨時間。柔性板比傳統(tǒng)的剛性電路板更難制造，因此需要更多的制造時間。用聚酰亞胺材料制成的柔性電路。該材料薄，易碎且難以處理。通孔的鉆孔不同。電鍍通孔的化學(xué)方法不同。加勁肋和覆蓋層可能涉及很多手工工作。所有這些差異限制了大多數(shù)制造商建造柔性電路的時間超過了三個工作日。在這里，我們僅討論2層柔性電路。如果柔性電路的層數(shù)較高，則制造時間可能會延長到兩到三周。

現(xiàn)在，我們開始制造剛?cè)犭娐贰倱想娐反_實是一種完全不同的動物。Rigid-flex的前期計劃和凸輪設(shè)計很容易需要2-3天才能完成，然后才可以將板實際發(fā)布到生產(chǎn)車間。這項前期工程工作非常關(guān)鍵，因為硬撓性需要采取許多不同的步驟，并且每個步驟對于成功制造硬撓性都是至關(guān)重要的。要注意的最重要的事情之一是剛?cè)峤Y(jié)合在一起。很少能在具有相似堆疊的制造車間看到多個剛?cè)峁ぷ鳌τ趧傂园?，所?/span>6層板的處理方式相同。借助剛?cè)峤Y(jié)合，您可以在制造車間進行5層6層的作業(yè)，并且可以對它們進行不同的處理。

例-

1號板-6層板-具有4層剛性和2層撓性。

板＃2 --6層板-具有3層剛性和3層撓性。

板＃3-6層板-4層剛性，具有2層撓性，但2層撓性層位于不同的層上。

剛?cè)犭娐分圃斓牧硪粋€困難是使用兩種不同類型的材料的結(jié)合。剛?cè)峤Y(jié)合是將剛性材料與柔性電路材料結(jié)合在一起。它們具有兩個不同的屬性，因此使用起來很棘手。這就是為什么您看不到太多電路板制造商在同一設(shè)施中制造剛性和柔性電路的原因。每個電路板制造商分別堅持自己的最佳選擇。剛?cè)犭娐返淖畛Ｒ姽收蠚w因于電鍍過程。如果過孔的電鍍不正確，將導(dǎo)致空隙，破裂和分層。兩種不同的材料的Z軸膨脹率不同，因此電鍍不當會輕易暴露出不良的質(zhì)量。

由于柔性電路的復(fù)雜性，材料成本，處理時間，化學(xué)藥品，鉆孔和處理，制造柔性板的成本高于傳統(tǒng)的剛性電路板的成本。有時，購買者對剛性電路和柔性電路的價格感到震驚。希望他們現(xiàn)在了解為什么會有價格差異，為什么柔性電路不能像傳統(tǒng)的剛性電路板一樣快地建造。

隨著電子產(chǎn)品的小型化，柔性電路將在電子工業(yè)中變得越來越普遍。盡管成本更高，但是柔性電路有許多有用的應(yīng)用。柔性電路可以折疊并擠入狹窄的空間。柔性電路可以在動態(tài)環(huán)境中來回移動。電子行業(yè)不再必須如此僵化。柔性電路可以幫助設(shè)計師擴大想象力，開發(fā)更涼爽，更先進的電子產(chǎn)品。