剛性與柔性的結(jié)合降低了電子產(chǎn)品的組裝成本

剛性柔性 PCB 設(shè)計(jì)的制造成本可能很高，但它們可以在電子系統(tǒng)的組裝過(guò)程中節(jié)省大量成本。

在電子產(chǎn)品中，直線并不總是兩點(diǎn)之間的最短路徑：由于剛?cè)峤Y(jié)合PCB架構(gòu)，電路可以以180°彎曲的方式折疊到自身上（以最小高度堆疊），從而減小尺寸 產(chǎn)品的。

什么是剛?cè)峤Y(jié)合PCB？

剛撓結(jié)合PCB是剛性和柔性技術(shù)的結(jié)合。 在這種類型的 PCB 中，使用一個(gè)或多個(gè)柔性電路來(lái)連接剛性 PCB 中的子電路。 剛?cè)峤Y(jié)合印刷電路板的柔性部分通常是多層電路。 填充的通孔用于確保這些層之間的互連。

剛?cè)峤Y(jié)合印刷電路板如何降低組裝成本？

在項(xiàng)目中使用剛?cè)峤Y(jié)合PCB可以節(jié)省直接和間接成本。 直接成本的節(jié)省主要來(lái)自于物料清單和庫(kù)存的減少。 間接成本節(jié)省來(lái)自于更低的裝配成本和更高的可靠性。

假設(shè)一個(gè)產(chǎn)品有六塊互連的剛性 PCB（電源板、兩塊控制板和三塊顯示板）。 這些板之間的互連需要線束和連接器對(duì)。 現(xiàn)在讓我們看看使用剛?cè)峤Y(jié)合PCB如何降低直接和間接成本。

直接節(jié)省成本

具有六個(gè)剛性部件的單個(gè)剛撓性PCB可用于替代產(chǎn)品中六個(gè)剛性PCB的整個(gè)組件。 它還取代了線束并消除了對(duì)連接器的需求。 減少庫(kù)存可以直接節(jié)省成本。

間接節(jié)省成本

由于剛?cè)峤Y(jié)合印刷電路板不涉及線束，因此節(jié)省了組裝這些線束的成本。 同樣，沒(méi)有線束意味著沒(méi)有接線錯(cuò)誤，這將增加產(chǎn)品的可靠性。 這簡(jiǎn)化了測(cè)試程序并降低了裝配成本。

剛撓結(jié)合板使用的材料

剛性-柔性 PCB 使用剛性和柔性材料的組合。 這些材料包括芯材、半固化片、銅箔、柔性層壓板、覆蓋層和粘合層。柔性部分使用的PCB材料厚度只有幾微米，但可以可靠地蝕刻。 這通常使得它們?cè)谛l(wèi)星和航空航天應(yīng)用中優(yōu)于剛性 PCB。

要了解有關(guān)衛(wèi)星應(yīng)用中使用的柔性 PCB 的更多信息，請(qǐng)閱讀我們的文章“衛(wèi)星應(yīng)用中的柔性 PCB：比云更輕”。

非流動(dòng)預(yù)浸料是剛性柔性制造中最關(guān)鍵的組件之一。 這種類型的半固化片可以防止環(huán)氧樹(shù)脂流到PCB的柔性部分上。剛?cè)峤Y(jié)合PCB中的柔性部分采用非增強(qiáng)基板，由涂有壓延銅的聚酰亞胺介電薄膜制成。 壓延銅比剛性 PCB 中使用的銅箔更柔韌。 因此，應(yīng)先對(duì)涂層的基材進(jìn)行鉆孔，然后再進(jìn)行選擇性電鍍。 電鍍孔后，蝕刻布線和焊盤。 粘合用于隔離導(dǎo)電層。 Bondply 是一種兩面涂有粘合劑的聚酰亞胺薄膜。 該層還將柔性層壓板的外表面與延伸至剛性 PCB 區(qū)域的帶隔離。

與堆疊在一起的剛性材料相比，柔性材料的尺寸穩(wěn)定性較差。 孔和銅之間的間隙必須至少為 10 密耳。 通孔應(yīng)放置在距剛性區(qū)域邊緣至少 50 密耳的位置。

尋求制造商的指導(dǎo)來(lái)制定 PCB 堆棧和 PCB 設(shè)計(jì)規(guī)則。 柔性/剛性預(yù)浸料之間的 CTE（熱膨脹系數(shù)）變化需要仔細(xì)的厚度平衡，特別是對(duì)于受控阻抗設(shè)計(jì)。

如何最大限度地降低剛性和柔性PCB的設(shè)計(jì)成本？

• 保持盡可能少的層數(shù)。

• 最大限度地減少層數(shù)可以減少 PCB 制造所需的半固化片用量。 同時(shí)，更少的層數(shù)簡(jiǎn)化了PCB制造工藝，從而降低了總體制造成本。

• 使用硬層壓板實(shí)現(xiàn)全厚度。

• 為了達(dá)到特定的總厚度，始終建議使用剛性層壓板而不是其他非流動(dòng)預(yù)浸料。 剛性層壓板的成本低于非流動(dòng)預(yù)浸料的成本。

• 確保剛?cè)峤Y(jié)合 PCB 中的柔性臂終止于剛性部分。

如果柔性 PCB 設(shè)計(jì)人員希望柔性 PCB 的一個(gè)或多個(gè)柔性臂端接一根柔性電纜，則他們需要額外的機(jī)械支撐。 這是因?yàn)檫@些柔性連接不具有所需的厚度或剛度。 這導(dǎo)致在制造過(guò)程中保護(hù)這些柔性層的成本增加。 因此，使所有柔性臂終止于剛性部分將降低剛?cè)嵝訮CB設(shè)計(jì)的總成本。

剛?cè)峤Y(jié)合PCB中柔性部分的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

剛?cè)峤Y(jié)合PCB的柔性部分可以利用許多物理設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，包括：

• 360度可彎曲。 這是柔性電路用于醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備的主要原因之一。

• 在惡劣環(huán)境下具有優(yōu)異的抗振動(dòng)和其他破壞性能。

• 支持緊湊、輕量化設(shè)計(jì)； 產(chǎn)品重量可大大減輕。

• 小型柔性電纜比普通電線占用的空間更少。

• 能夠扭轉(zhuǎn)或扭轉(zhuǎn)而不會(huì)造成任何相關(guān)破壞。

要了解更多關(guān)于柔性PCB的應(yīng)用，請(qǐng)閱讀我們的文章為什么在醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備中使用柔性PCB？

在電子產(chǎn)品制造方面，剛?cè)峤Y(jié)合PCB也具有優(yōu)勢(shì)：

• 與許多其他 PCB 相比，它們提供更好的氣流和散熱效果。

• 裝配成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)線束。

• 由于生產(chǎn)流程被簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化，整體對(duì)裝配錯(cuò)誤的敏感度降低，無(wú)需構(gòu)建許多此類線束，而這需要繁瑣的手動(dòng)輸入。

• 簡(jiǎn)化測(cè)試程序。 剛?cè)峤Y(jié)合PCB能夠在元件組裝前消除連接問(wèn)題，從而避免不必要的浪費(fèi)和費(fèi)用。

剛?cè)峤Y(jié)合PCB中的柔性布線

彎曲區(qū)域的布線路徑應(yīng)該是彎曲的，而不是成角度的，以增加剝離強(qiáng)度。 該建議與剛性板的布線做法相反。 為了增加絲帶的靈活性，飛機(jī)應(yīng)該用艙口來(lái)代表； 然而，交叉影線使阻抗控制變得復(fù)雜。 再次強(qiáng)調(diào)，需要仔細(xì)平衡。 為了提高焊帶的靈活性，不同層上的走線應(yīng)垂直交錯(cuò)，而不是相互重疊。

要了解有關(guān)柔性設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)的更多信息，請(qǐng)閱讀我們的文章，以避免常見(jiàn)的柔性 PCB 錯(cuò)誤和成功的設(shè)計(jì)。

環(huán)形圈在唯一可彎曲的區(qū)域應(yīng)盡可能大，以減少剝落的風(fēng)險(xiǎn)。 出于同樣的原因，從環(huán)形圈到走線的過(guò)渡點(diǎn)應(yīng)采用水滴的形式。 添加標(biāo)簽或錨點(diǎn)也有助于防止剝離。

走線應(yīng)始終垂直于要彎曲的彎曲區(qū)域中的折痕。 如果柔性帶的內(nèi)角很鋒利，則應(yīng)添加防撕裂裝置。 布置時(shí)，可在這些拐角的彎頭處加銅進(jìn)行加固，或者對(duì)內(nèi)拐角半徑指定聚酰亞胺加固。 粘合覆蓋涂層時(shí)可以層壓增強(qiáng)層，這是防止撕裂的優(yōu)選方法。 最好的策略是避免在靈活的設(shè)計(jì)中使用尖角。

剛性和柔性設(shè)計(jì)的非常基本的清單包括以下布線注意事項(xiàng)：

走線應(yīng)是彎曲的。 應(yīng)避免沿跑道的鋒利邊緣。

對(duì)于剛性和柔性設(shè)計(jì)，從孔到彎曲的距離很重要。 即通孔與剛?cè)徇^(guò)渡區(qū)域之間的距離。 對(duì)于高可靠性應(yīng)用，請(qǐng)避免小于 50 mil。 請(qǐng)記住，剛撓設(shè)計(jì)中最有可能違反的規(guī)則是，大多數(shù)制造商不允許在商業(yè)應(yīng)用中使用小于 30 密耳的尺寸。