剛柔結合削減電子產(chǎn)品組裝成本

2021-04-26

剛柔結合削減電子產(chǎn)品組裝成本

剛撓性PCB設計的制造成本可能很高，但是它們可以在電子系統組裝過(guò)程中實(shí)質(zhì)上節省成本。

在電子產(chǎn)品中，直線(xiàn)并非總是兩點(diǎn)之間的最短路徑：由于采用了剛柔結合的PCB架構，電路可以以180o彎折的方式折疊到其自身上（以最小高度疊加），從而縮小了產(chǎn)品尺寸。

什么是剛撓性PCB？

剛撓式印刷電路板是剛性和撓性技術(shù)的結合。在這種類(lèi)型的PCB中，一個(gè)或多個(gè)柔性電路用于連接剛性PCB中的子電路。剛柔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性。

剛柔印刷電路板如何減少組裝成本？

在項目中使用剛撓性PCB可以節省直接和間接的成本。直接成本節省主要來(lái)自物料清單和庫存減少。間接的成本節省來(lái)自降低的組裝成本和更高的可靠性。

讓我們假設一個(gè)產(chǎn)品具有6個(gè)互連的剛性PCB（電源板，兩個(gè)控制板和三個(gè)顯示板）。這些板之間的互連需要線(xiàn)束和連接器對?，F在，讓我們看一下使用剛撓性PCB如何減少直接和間接成本。

直接節省成本

具有6個(gè)剛性部分的單個(gè)剛性-柔性PCB可用于替換產(chǎn)品中6個(gè)剛性PCB的整個(gè)組件。它還取代了線(xiàn)束并消除了對連接器的要求。減少庫存可直接節省成本。

間接節省成本

由于剛性-柔性印刷電路板不涉及線(xiàn)束，因此節省了組裝這些線(xiàn)束的成本。同樣，沒(méi)有線(xiàn)束意味著(zhù)沒(méi)有接線(xiàn)錯誤，這會(huì )增加產(chǎn)品的可靠性。這簡(jiǎn)化了測試程序，也降低了組裝成本。

剛撓PCB中使用的材料

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，預浸料，銅箔，柔性層壓板，覆蓋層和粘結層。

柔性部分中使用的PCB材料的厚度僅為幾微米，但可以可靠地蝕刻。在衛星和航空航天應用中，這通常使它們優(yōu)于剛性PCB。

要了解有關(guān)衛星應用中使用的柔性PCB的更多信息，請閱讀我們的文章“衛星應用中的柔性PCB：比云還輕”。

沒(méi)有流動(dòng)的預浸料是剛撓制造中最關(guān)鍵的組件之一。這種類(lèi)型的預浸料可以防止環(huán)氧樹(shù)脂流到PCB的柔性部分上。

剛性撓性PCB中的撓性部分使用未增強的基材制成，該基材由覆有軋制銅的聚酰亞胺介電膜制成。軋制的銅比剛性PCB中使用的銅箔更具柔韌性。因此，首先要鉆孔覆層的基礎材料，然后對孔進(jìn)行選擇性電鍍。鍍上孔后，便會(huì )蝕刻走線(xiàn)和焊盤(pán)。鍵合用于隔離導電層。Bondply是一層聚酰亞胺薄膜，兩面都涂有粘合劑。該層還將撓性疊層的外表面與延伸到剛性PCB區域的色帶絕緣。

與堆疊在一起的剛性材料相比，柔性材料的尺寸穩定性較差?？着c銅的間隙必須至少為10密耳。通孔的放置距離剛性區域的邊緣至少50密耳。

尋求制造商的指導，以開(kāi)發(fā)您的PCB疊層和PCB設計規則。撓性/剛性預浸料之間的CTE（熱膨脹系數）變化需要仔細平衡厚度，尤其是對于受控阻抗設計。

如何最大程度地減少剛柔印刷電路板的設計成本？

保持盡可能少的層數

最小化層數可減少制造PCB所需的預浸料的數量。同時(shí)，較少的層數簡(jiǎn)化了PCB制造過(guò)程，因此降低了總體制造成本。

使用硬板層壓板以達到整體厚度

為了達到特定的整體厚度，始終建議使用剛性層壓板，而不是使用其他的無(wú)流動(dòng)預浸料。與無(wú)流動(dòng)的預浸料相比，剛性層壓板的成本較低。

確保剛性-柔性PCB中的柔性臂在剛性部分中終止

如果柔性PCB設計人員希望柔性PCB的一根或多根柔性臂終止于一根柔性電纜中，則他們需要額外的機械支撐。這是因為這些撓性連接件不具有所需的厚度或剛度。這導致在制造過(guò)程中保護這些撓性層的成本。因此，使所有的柔性臂都終止于剛性部分將減少剛性-柔性PCB設計的總成本。

剛性-柔性PCB中柔性部分的設計優(yōu)勢

剛性-柔性PCB的柔性部分可發(fā)揮許多物理設計優(yōu)勢，其中包括：

360度可彎曲性。這是將撓性電路用于醫療設備和可穿戴設備的主要原因之一。

在惡劣環(huán)境下具有出色的抗振動(dòng)和其他破壞性。

支持緊湊，輕巧的設計；產(chǎn)品重量可以大大減少。

小型柔性電纜占用的空間比普通電線(xiàn)要少。

扭曲或扭曲而沒(méi)有任何相關(guān)破壞的能力。

要了解有關(guān)柔性PCB應用的更多信息，請閱讀我們的文章為什么在醫療設備和可穿戴設備中使用柔性PCB？

在電子產(chǎn)品制造方面，剛撓性PCB同樣具有優(yōu)勢。

與許多其他PCB相比，它們可提供更好的氣流和散熱效果。 

組裝成本遠低于傳統線(xiàn)束。

由于簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程并實(shí)現了標準化，因此對裝配錯誤的總體敏感性降低，而無(wú)需構建許多這樣的線(xiàn)束就需要麻煩的手動(dòng)輸入。

簡(jiǎn)化測試程序。剛柔結合的PCB消除組件組裝之前的連接問(wèn)題的能力，可以防止不必要的浪費和費用。

剛性-柔性PCB中的柔性走線(xiàn)布線(xiàn) 

彎曲區域中的走線(xiàn)路徑應該是彎曲的，而不是成角度的，以增加剝離強度。此建議與剛性板的布線(xiàn)實(shí)踐相反。為了增加色帶的柔韌性，飛機應該用陰影線(xiàn)表示；然而，交叉影線(xiàn)使阻抗控制復雜化。同樣，需要仔細平衡。為了提高色帶的柔韌性，不同層上的走線(xiàn)應垂直交錯，而不是彼此疊放。

要了解有關(guān)柔性設計注意事項的更多信息，請閱讀我們的文章，避免常見(jiàn)的柔性PCB錯誤和成功設計。

環(huán)形圈在僅可彎曲區域應盡可能大，以減少剝落的風(fēng)險，出于同樣的原因，從環(huán)形圈到走線(xiàn)的過(guò)渡點(diǎn)應為水滴狀。添加標簽或錨點(diǎn)也有助于防止剝離。

跡線(xiàn)應始終垂直于將彎曲的彎曲區域中的折痕。如果柔韌性色帶的內角很鋒利，則應添加撕裂止動(dòng)件。布置過(guò)程中，可以在那些拐角的彎頭處加入銅以進(jìn)行加固，或者可以為內部拐角半徑指定聚酰亞胺加強筋。加強層可以在覆蓋涂層粘合時(shí)層壓，是防止撕裂的首選方法。最好的策略是避免在柔性設計中使用尖角。

剛柔設計的一個(gè)非?；镜那鍐伟ㄒ韵虏季€(xiàn)注意事項：

彎曲跡線(xiàn)應垂直交錯，如下所示。

跡線(xiàn)應彎曲。應避免沿走線(xiàn)的鋒利邊緣。

對于剛柔設計，孔到彎曲的距離很重要。那就是通孔和剛柔過(guò)渡區域之間的距離。對于高可靠性應用，請避免低于50密耳。請記住，剛撓設計中最容易違反的規則：大多數制造商在商業(yè)應用中不允許使用不少于30密耳的密耳。

盡量減少柔韌性層的數量。

Sierra建議在設計剛性-柔性板時(shí)將柔性層放置在剛性層中。層數應始終為偶數。

鉆銅應為10密耳。鉆銅對于剛撓非常重要。

下面顯示了一個(gè)示例4層剛柔疊層。

請記住，剛撓式PCB設計的制造成本可能很高，但可以節省系統組裝期間的成本。您在規劃階段咨詢(xún)PCB制造商的時(shí)間越早，您的PCB越好。PCB制造商及時(shí)參與設計過(guò)程使制造商能夠生產(chǎn)針對您的最終產(chǎn)品優(yōu)化的PCB。在設計中使用剛撓性PCB將大大降低組裝成本。Sierra Circuits的柔性印刷電路板服務(wù)包括柔性原型，高科技快速旋轉剛性-柔性PCB和用于柔性的HDI。我們提供單層，雙層，剛柔，多層和HDI柔性PCB。