柔性剛柔結合電路技術(shù)工程指南

2022-06-25

柔性剛柔結合電路技術(shù)工程指南

簡(jiǎn)單地說(shuō)，柔性電路是可以彎曲的印刷電路板。它們是傳統印刷電路板和圓線(xiàn)的混合體。柔性電路可以塑造成其他電路無(wú)法實(shí)現的設計配置。大多數設計人員在不犧牲印刷電路的可重復性或精度密度的情況下，使用柔性和剛柔結合電路來(lái)實(shí)現無(wú)限的幾何可能性。

韜放PCB專(zhuān)注于印刷電路板，具有工程和制造方面的專(zhuān)業(yè)知識。保持閱讀以獲取有關(guān)柔性和剛柔結合PCB的技術(shù)工程基礎知識的更多見(jiàn)解。

柔性電路基礎知識：您應該了解的主要類(lèi)型 (IPC 6013)

單層配置

類(lèi)型 1

夾在兩層絕緣層之間或一側未覆蓋的單層導電層結構；

可以選擇使用連接器、引腳、加強筋和其他電子元件。

兩面性

類(lèi)型 2

該電路有兩個(gè)導電層，電路內聚酰亞胺的每一側各有一個(gè)導電層，大部分與電鍍通孔相連。

可以選擇使用連接器、引腳、加強筋和其他電子元件。

多層 

類(lèi)型 3

多層設計中三個(gè)或更多單面或雙面層與復雜互連、電子元件、引腳和加強件的組合。

這些層使用通孔連接。

可以控制阻抗。

剛柔韌

類(lèi)型 4

在鍍銅通孔的幫助下，電路的剛性外層連接到內部柔性層。

外層可以有暴露的焊盤(pán)或覆蓋物

剛柔結合電路在剛性層上有導體，這將它們與包含加強件的多層電路區分開(kāi)來(lái)。

柔性和剛柔結合電路的主要優(yōu)點(diǎn)

柔性和剛柔結合電路的基本前提是能夠設計適合設備特定外殼的電路。這確保了制造商不必犧牲其項目的美學(xué)和建筑特征。

剛性柔性組件部署在需要可靠性和壽命的應用中，例如醫療、工程和航空航天工業(yè)。柔性電路可以折疊并配置到更小的空間中，從而使設備能夠實(shí)現小尺寸，同時(shí)還可以減輕設備的整體重量。

全面降低成本

柔性電路的低重量和薄結構使其能夠滿(mǎn)足任何系統的需要和要求。

另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是柔性電路最大限度地減少了所需的互連總數，這意味著(zhù)更少的連接器和焊點(diǎn)。這也意味著(zhù)將有更少的潛在故障源和更長(cháng)的整個(gè)電路壽命。

線(xiàn)束和電纜組件的更好替代品

柔性電路速度更快，錯誤更少，因為它們在單個(gè)高密度連接器中而不是單獨的電線(xiàn)中卡入到位。這允許柔性電路是可重復的，每個(gè)剛性柔性電路板的行為都完全符合預期。

更高的耐熱性

柔性電路非常薄，積聚的熱量可以從兩側散發(fā)到散熱器。此外，電路的緊湊設計縮短了心臟路徑并提高了冷卻效果。

由于聚酰亞胺材料的耐化學(xué)性和耐熱性，較低的熱量積聚也將膨脹和收縮的風(fēng)險降至最低。

加強筋的重要性

加強筋用于為每個(gè)剛性柔性PCB板提供機械支撐。它們通常用于在某些需要它們或將彎曲區域更改為預定義位置的區域中增加剛性柔性PCB的厚度。制造商也可以使用加強件來(lái)滿(mǎn)足 ZIF 連接器規范。簡(jiǎn)而言之，加強筋允許制造商加強剛性柔性電路板的特定區域。

PCB用各種加強材料

加強筋的厚度取決于設計師的需要，并不是一成不變的。填充器最常見(jiàn)的范圍是 008” 到 0.059”。

FR4（也稱(chēng)為 G10）

聚酰亞胺

不銹鋼

鋁 

通常，制造商努力使加強板盡可能厚，以便為PCB提供更多支撐。這通常是通過(guò)在接觸指處添加一層薄薄的聚酰胺來(lái)實(shí)現的。某些應用可能需要其他材料，例如不銹鋼或鋁。這些材料更昂貴，但具有更好的散熱性能和剛性。

柔性電路材料特性

以下是用于柔性電路的介電材料的典型特性。

財產(chǎn)	聚酰亞胺	聚酯纖維
厚度范圍	0.5-5 百萬(wàn)	250萬(wàn)
斷裂伸長(cháng)率	25,000 @25°C	20,000-35,000 @25°C
撕裂強度 (lb/in)	1000	1000 - 1500
耐酸性	好的	好的
耐油脂	好的	好的
耐堿	較差的	較差的
耐有機溶劑	好的	好的
耐水性	好的	好的
抗紫外線(xiàn)	好的	滿(mǎn)意的
使用溫度 (°C)	-125 至 +200	-60 至 +105
線(xiàn)性尺寸變化 (100°C, 30min)	<0.3	<0.5
電耗散因數 (ASTM D150) 1 MHz	0.01	0.018

阻抗的重要性

阻抗用于確定高速電路的性能。PCB的主要用途是將信號功率從驅動(dòng)設備傳輸到接收設備。阻抗匹配的使用允許PCB實(shí)現最大的信號功率。它可以用于不同的配置，包括共面、差分和特征模式。

PCB的設計建議

拐角應在柔性帶區域內進(jìn)行圓角處理，以消除應力承包商并提高可靠性。

采用交錯層對層走線(xiàn)定位，消除“工字梁”效應，提高可靠性和靈活性。

使用淚珠和圓角消除應力集中并最大限度地提高可靠性。

不建議在彎曲區域使用過(guò)孔，因為它們會(huì )產(chǎn)生應力并導致破損。

使用覆蓋層和加強筋終端來(lái)防止應力集中。

電路組裝前的預烘烤規格

大多數柔性和剛柔結合電路仍然含有水分，需要大量預烘烤以去除所有水分，然后才能開(kāi)始組裝實(shí)踐。

多年來(lái)，組裝前對所有柔性電路進(jìn)行預烘烤已無(wú)一例外地成為一種既定的工業(yè)慣例，即使產(chǎn)品最近以真空密封包裝從供應商處到達。包裝前烘烤產(chǎn)品并不能消除組裝前預烘烤的需要。

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