本文將討論剛性 - 柔性PCB是什么，使用它們的優(yōu)勢(shì)，以及使用它們進(jìn)行設(shè)計(jì)的規(guī)則。

在電子產(chǎn)品中，我們有時(shí)會(huì)遇到看似新的技術(shù)這根源于過(guò)去。剛?cè)峤Y(jié)合PCB技術(shù)追溯到大約50年后，需要更換航天器中的線束。第一款商用移動(dòng)計(jì)算機(jī)（重量超過(guò)25磅！）使用了剛性 - 柔性技術(shù)。

今天，筆記本電腦，可穿戴技術(shù)，醫(yī)療設(shè)備，測(cè)試設(shè)備和衛(wèi)星是其中的一部分。依賴剛性 - 柔性PCB的應(yīng)用。 1

什么是剛性柔性PCB？

采用剛?cè)嵝訮CB，柔性電路基板和剛性電路基板層壓在一起。剛?cè)嵝訮CB跨越傳統(tǒng)剛性PCB的邊界和柔性電路的獨(dú)特性能導(dǎo)電電鍍或軋制退火銅導(dǎo)體光蝕刻到柔性絕緣薄膜上。

柔性電路包括由柔性聚酰亞胺（如Kapton或Norton）和銅層壓在一起的疊層熱，丙烯酸粘合劑和壓力。 2

Rigid-flex PCB仍然存在在制造后的面板中。圖像由WellDonePCB提供。

與傳統(tǒng)PCB一樣，您可以在剛性板的兩側(cè)安裝組件。由于剛性和柔性電路之間的集成，剛 - 柔性設(shè)計(jì)不使用連接器或部分之間的連接電纜。相反，柔性電路將系統(tǒng)電連接在一起。

缺少連接器和連接電纜可以完成以下幾項(xiàng)工作：

提高電路傳輸能力信號(hào)無(wú)損耗

適應(yīng)受控阻抗

消除冷接點(diǎn)等連接問(wèn)題

減輕重量

為其他組件騰出空間 2,4,6

每個(gè)剛?cè)嵝訮CB都分為具有不同材料和不同層數(shù)的區(qū)域。剛性區(qū)域可以具有比柔性區(qū)域更多的層，并且材料在過(guò)渡區(qū)域中從FR-4轉(zhuǎn)移到聚酰亞胺。

復(fù)雜的設(shè)計(jì)經(jīng)常從剛性轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝?，再多次轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂浴．?dāng)這些交叉點(diǎn)發(fā)生時(shí)，剛撓性材料的重疊需要將孔保持遠(yuǎn)離過(guò)渡區(qū)以保持完整性。此外，許多剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)包括不銹鋼或鋁加強(qiáng)筋，為連接器和組件提供額外支持。 1

有關(guān)柔性PCB的更多信息，請(qǐng)檢查我們關(guān)于靈活與剛性 - 柔性PCB的項(xiàng)目設(shè)計(jì)的文章。

不同的設(shè)計(jì)規(guī)則適用于剛性 - 柔性PCB設(shè)計(jì)

不同的挑戰(zhàn)抵消了允許您構(gòu)建三維設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的多功能性和靈活性。傳統(tǒng)的剛?cè)峤Y(jié)合PCB設(shè)計(jì)允許您將產(chǎn)品的組件，連接器和底盤(pán)安裝到組件的物理強(qiáng)度較高的剛性部件上。同樣，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，柔性電路僅用作互連，同時(shí)降低質(zhì)量并提高抗振性。

新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與改進(jìn)的柔性電路技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)為剛?cè)峤Y(jié)合PCB引入了新的設(shè)計(jì)規(guī)則。您的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在可以自由地將組件放置在柔性電路區(qū)域。將這種自由與剛性 - 柔性設(shè)計(jì)的多層方法相結(jié)合，使您和您的團(tuán)隊(duì)能夠在設(shè)計(jì)中構(gòu)建更多電路。然而，獲得這種自由在路由和漏洞方面增加了一些挑戰(zhàn)。

使用FlexibleCircuit提供的照片

柔性電路始終具有影響布線的彎曲線。由于可能存在材料應(yīng)力，因此無(wú)法在彎曲線附近放置元件或過(guò)孔。

渲染演示剛?cè)峤Y(jié)合PCB彎曲線的基本概念。

即使正確定位元件，彎曲柔性電路也會(huì)在表面貼裝焊盤(pán)和通孔上產(chǎn)生反復(fù)的機(jī)械應(yīng)力。您的團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)使用通孔電鍍和通過(guò)額外的覆蓋層支撐襯墊支撐來(lái)固定襯墊來(lái)減輕這些壓力。 2

當(dāng)您設(shè)計(jì)時(shí)您的跟蹤路由，遵循減少電路壓力的做法。使用陰影多邊形在柔性電路上承載電源或接地層時(shí)保持靈活性。您應(yīng)該使用彎曲的跡線而不是90°或45°角，并使用淚珠圖案來(lái)改變跡線寬度。 3

用于跟蹤到跟蹤連接的淚珠模式。

這些做法減少了壓力點(diǎn)和弱點(diǎn)。另一種最佳實(shí)踐是通過(guò)錯(cuò)開(kāi)雙側(cè)柔性電路的頂部和底部跡線來(lái)分布應(yīng)力。偏移跡線可防止跡線在相同方向上相互疊加并增強(qiáng)PCB。

您還應(yīng)將跡線垂直于彎曲線布線以減輕應(yīng)力。當(dāng)從剛性移動(dòng)到柔性再回到剛性時(shí)，從一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)的層數(shù)可能不同。您可以通過(guò)偏移相鄰層的布線來(lái)使用跟蹤布線來(lái)為柔性電路增加剛度。 1,2,5,6

機(jī)電因素影響設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)剛?cè)峤Y(jié)合PCB時(shí)，請(qǐng)考慮影響柔性電路和剛性電路板的機(jī)電因素。在構(gòu)建設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)關(guān)注彎曲半徑與厚度的比率。對(duì)于柔性電路，彎曲區(qū)域的彎曲變窄或厚度增加會(huì)增加失效的可能性。制造商建議將彎曲半徑保持在柔性電路材料厚度的至少十倍，并建立電路的“紙娃娃”以確定彎曲發(fā)生的位置。 3,6

應(yīng)避免沿其外彎曲拉伸柔性電路或沿內(nèi)彎曲壓縮柔性電路。將彎曲角度增加超過(guò)90°會(huì)增加一點(diǎn)處的拉伸和柔性電路上另一點(diǎn)處的壓縮。

剛性 - 柔性可靠性的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是彎曲區(qū)域中導(dǎo)體的厚度和類型。您可以通過(guò)減少導(dǎo)體上的電鍍量和僅使用焊盤(pán)來(lái)減小厚度和機(jī)械應(yīng)力。重銅，金或鎳鍍層的使用降低了彎曲處的柔韌性，并允許發(fā)生機(jī)械應(yīng)力和斷裂。

剛性 - 柔性PCB設(shè)計(jì)需要團(tuán)隊(duì)合作

新的PCB設(shè)計(jì)工具使您的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠管理多層堆棧，可視化3D機(jī)電設(shè)計(jì)，檢查設(shè)計(jì)規(guī)則以及模擬柔性電路的操作。即使掌握了這些工具，剛性 - 柔性PCB的成功設(shè)計(jì)也取決于團(tuán)隊(duì)和制造商之間的團(tuán)隊(duì)合作。

團(tuán)隊(duì)合作必須從項(xiàng)目的最初階段開(kāi)始，并在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和關(guān)系中繼續(xù)進(jìn)行。關(guān)于一致的溝通。 2,6

您之前是否設(shè)計(jì)過(guò)剛性柔性PCB？您將在本文中添加哪些最佳做法？在下面的評(píng)論中分享您的見(jiàn)解。

資源

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