了解Flex PCB和加強筋

2022-09-06

了解Flex PCB和加強筋

在電子設計中，在單塊板上布置復雜電路的能力非常重要。然而，與電路板開(kāi)發(fā)相關(guān)的制造成本導致使用更先進(jìn)的材料和技術(shù)。這些可以更容易地制造完全柔性的PCB。Flex pcb電路是一個(gè)相當復雜的主題，有時(shí)難以理解。無(wú)論您多年來(lái)一直從事柔性PCB設計，還是剛剛開(kāi)始，您都必須學(xué)習的一件事是如何正確布線(xiàn)柔性PCB電路和加強板。

多年來(lái)，柔性PCB、加強筋和整體柔韌性一直是熱門(mén)話(huà)題。越多的制造商和設計人員將柔性PCB集成到他們的設計中，他們的注意力就越轉移到如何加強柔性PCB組件以控制設計中可能有多少柔性。本指南將幫助您了解有關(guān)Flex PCB加強筋的更多信息。

Flex pcb加強筋的基礎知識

加強板是柔性PCB上的一層額外材料，有助于防止電路板彎曲和斷裂。柔性pcb加強筋有助于在產(chǎn)品的處理和使用過(guò)程中防止機械損壞。彎曲過(guò)多或掉落在其邊緣的柔性pcb電路可能會(huì )破裂或破壞其連接焊盤(pán)或跡線(xiàn)。加強板通過(guò)加強板的最薄弱點(diǎn)——它的邊緣來(lái)防止這種情況。

加強筋通常用于需要向材料施加大量力或扭矩的設計中。它們也常用于設計需要承受沖擊的電子產(chǎn)品，例如汽車(chē)應用中的電子產(chǎn)品。它們可以由各種材料制成，包括FR4、玻璃增強環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺或碳纖維。加強件的剛度將取決于所選擇的材料和層的厚度。pcb加強筋的厚度應根據應用的預期應力和撓度要求進(jìn)行選擇。

為什么加強筋在Flex PCB中很重要？

這些限制非常重要，因為在板剛度、給定外殼或外形尺寸的限制、組裝考慮因素和制造成本之間存在設計折衷。通常選擇加強筋放置和材料來(lái)平衡所有這些因素，同時(shí)滿(mǎn)足EMI屏蔽要求或其他設計特定要求。

柔性pcb電路中的加強板很常見(jiàn)，但并非所有設計都需要。如果您不使用其中一個(gè)，它可能會(huì )導致您的設計出現問(wèn)題，因為電流無(wú)法在不引起干擾或噪聲問(wèn)題的情況下流過(guò)您的flex pcb電路。

柔性PCB加強材料

柔性PCB加強材料既靈活又剛性，為柔性PCB電路提供支撐和剛性。柔性PCB加強板可以由聚酰亞胺或玻璃填充環(huán)氧樹(shù)脂材料制成。柔性PCB加強材料通常涂有非導電材料，以防止導電跡線(xiàn)與電路板表面上的任何金屬組件之間發(fā)生短路。加強筋支撐跡線(xiàn)并防止它們在狹窄的角落或凸起處彎曲時(shí)過(guò)度彎曲。

帶材的pcb加強筋厚度取決于您的應用所需的剛度。例如，如果您將組件安裝在柔性PCB上并施加大量力，則可能需要使用更厚的柔性PCB加強板，而不是將組件安裝在更薄的塑料上需要較少的支持。

柔性PCB加強筋：常用材料

根據您處理的pcb加強板應用，您必須使用幾種不同類(lèi)型的加強板。了解不同的類(lèi)型可以幫助您為您的flex pcb項目選擇正確的類(lèi)型。

用于您的flex pcb的FR4加強筋

FR4是一種玻璃環(huán)氧層壓板，具有良好的機械性能和耐高溫性。它可用于許多需要良好熱穩定性的應用。與聚酰亞胺(PI)或不銹鋼(SS)等其他材料相比，使用FR4的主要缺點(diǎn)是其耐化學(xué)性低。

用于您的flex pcb的PI加強筋

PI是一種聚酰亞胺薄膜層壓材料，與FR4相比具有優(yōu)異的耐化學(xué)性和耐熱性。然而，由于其薄膜結構，它的機械性能低于FR4，因此在承受大載荷或應力集中時(shí)更容易出現裂紋。此外，與FR4相比，PI的導熱性較差，限制了其作為柔性PCB加強件的用途，除非采取額外措施，例如添加銅跡線(xiàn)進(jìn)行散熱。

用于您的flex pcb的不銹鋼加強筋

不銹鋼是一種金屬板材，在某些情況下可以用作加強筋，因為它具有良好的機械性能，并且可以彎曲而不會(huì )產(chǎn)生太大的變形（即，它具有高屈服強度）。不銹鋼板可以使用標準工具切割，如剪刀和咬合器。除了使用標準工具切割外，不銹鋼還可以激光切割成任何所需的形狀，使其成為柔性PCB加強筋的理想候選者，在這種情況下，各種設計可能需要許多不同的形狀。

如何使用Flex PCB加強筋

選擇柔性PCB加強板時(shí)，了解它們的工作原理和使用方法非常重要。柔性PCB加強筋增加了電路板的整體剛度，以彎曲剛度(N/mm)為單位。這通常被稱(chēng)為“E”值。E值越高，板子越硬。

層數在確定柔性PCB的剛度方面也起著(zhù)重要作用。要確定您需要多少剛度，您需要知道您的設計需要多少層。例如：如果您有2層設計，每面1盎司銅，兩面1盎司銅，那么您的E值應該在600N/mm左右（1 盎司銅）。如果你想要它更硬，4oz銅會(huì )給你一個(gè)900N/mm的E值（每層 2 oz）。

Flex PCB中的加強筋放置

頂層加勁肋

頂層的柔性pcb加強筋可用于為整個(gè)柔性pcb電路板提供結構支撐。當柔性pcb電路的一側承受很大重量時(shí)，通常會(huì )使用這些加強筋，例如當它連接到LED顯示器等設備時(shí)。加強筋有助于將重量均勻地轉移到柔性pcb電路板的兩側。

底層加強筋

當您僅在柔性PCB板的一個(gè)區域需要額外強度時(shí)，通常會(huì )使用底層的柔性加強筋。例如，如果您在某個(gè)區域的有源組件需要比柔性pcb設計的其他部分更多的支撐，您可以在此處添加加強件，以獲得更好的機械支撐并防止隨著(zhù)時(shí)間的推移重復使用造成的疲勞損壞。

在柔性PCB中使用雙重或多重加強筋

多個(gè)柔性pcb加強筋用于為柔性PCB提供更高的剛度和強度。它們通常放置在電路板上的關(guān)鍵位置，可以由不同的材料組成，包括金屬和塑料。設計多加強板布局的關(guān)鍵步驟是確定柔性pcb電路的哪些區域需要比其他區域更大的剛度。這可以通過(guò)對每個(gè)感興趣的區域進(jìn)行機械分析或查看柔性pcb產(chǎn)品中容易發(fā)生彎曲的位置來(lái)完成。

在柔性PCB中使用多個(gè)加強筋的主要問(wèn)題是它不適用于所有應用。如果您有高密度的過(guò)孔，您可能需要使用多個(gè)加強板。要確定這是否必要，首先查看材料的彎曲模量并將其與介電常數進(jìn)行比較。如果兩者都很高（例如，>3），您通?？梢允褂脝蝹€(gè)加強筋。如果它們很低（例如，<2），您可能需要多個(gè)加強筋來(lái)獲得足夠的機械支撐。

除了彎曲模量和介電常數外，其他因素也會(huì )影響是否需要雙重硬化：

每平方英寸的通孔數(Vpsi)

這是指在柔性pcb板的給定區域上存在多少個(gè)電鍍通孔。vpsi的數量越多，單個(gè)加強筋就越難以支撐所有加強筋，而不會(huì )由于側向力（例如焊膏擠壓和取放動(dòng)作）的過(guò)載而過(guò)度彎曲或在某個(gè)點(diǎn)塌陷在flex pcb組裝過(guò)程中。

通孔尺寸

在柔性pcb板布局設計期間，通孔通常大于滿(mǎn)足更多電流和功率密度要求所需的尺寸。這在使用單個(gè)加強筋時(shí)可能會(huì )導致問(wèn)題，因為隨著(zhù)更多電流流過(guò)它，它將被拉伸超過(guò)其彈性極限。雙加強筋可以通過(guò)為大通孔提供更多支撐并防止它們在柔性pcb組裝過(guò)程中在壓力下彎曲來(lái)幫助緩解這個(gè)問(wèn)題。

板上元件的密度

芯片組和內存設備等組件可以密集地封裝在一起，這增加了在取放操作過(guò)程中損壞的風(fēng)險。如果不使用雙重加固，這可能會(huì )導致一個(gè)組件出現故障，從而對整個(gè)封裝產(chǎn)生負面影響，甚至導致整個(gè)行或列在測試或老化過(guò)程中出現故障。

最后的想法

在為您的項目創(chuàng )建柔性PCB時(shí)，了解與柔性PCB一起使用的附加組件非常重要。柔性PCB和加強筋肯定就是這種情況。通過(guò)了解這些如何與您的柔性PCB一起使用，您將能夠更好地創(chuàng )建高效的電路板并獲得更大的成功機會(huì )。但是，關(guān)于柔性PCB和加強板，您可能必須確保與韜放電子等合格且經(jīng)驗豐富的柔性電路制造商合作。查看他們的網(wǎng)站以獲取有關(guān)柔性PCB的更多信息。