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设计Flex PCB原型：PCB设计技巧和注意事项
设计Flex PCB原型：PCB设计技巧和注意事项
为了生产柔性PCB原型，有几个与PCB电路的制造和最终用途相关的考虑因素，包括铜图案本身的设计。在您开始在Flex PCB中布线电路之前，请使用以下设计技巧和注意事项来最大限度地提高耐用性和产量。
这些技巧可帮助您平衡柔性PCB原型的耐用性与高级PCB中的组件布局和布线轨迹。
但首先，让我们简要介绍一下柔性电路原型。
了解Flex PCB原型
柔性PCB是一种特殊类型的电路板，由与聚酰亚胺等介电层结合的铜金属迹线组成。电路板可以弯曲成任何需要的形状，使其可用于高密度应用。柔性PCB的概念最初起源于1900年代，并因其近乎无限的应用和可能性而获得了主流成功。
如果不使用灵活的PCB原型，包括智能手机、计算机、智能手表、键盘和各种为技术提供动力的工业应用，现代电子产品将无法实现。
柔性PCB的组件
柔性PCB可能看起来很脆弱，在大量使用下会崩溃，但由于其可靠性和使用寿命，它们的需求猛增。柔性PCB的主要组成部分如下：
电导体：它们由铜制成，迹线遍布整个电路。
介电基板薄膜：这是柔性PCB的基础材料。最流行的介电衬底薄膜材料是聚酰亚胺 (PI)，因为它具有耐温性和抗牵引性。
粘合剂材料：粘合剂用于将电路的不同部分连接在一起。
保护涂层：涂在柔性PCB板上的一层薄薄的保护材料涂层。它由覆盖层或覆盖层制成。
柔性PCB的设计注意事项
与刚性PCB相比，柔性PCB需要一种独特的方法。柔性PCB的设计过程应能大大节省制造成本、减轻重量并减少电路板上的空间。该板必须针对其应用和材料进行优化。
设计合理的柔性PCB将耐用、易于技术人员使用、适合预期用途（例如可穿戴设备或计算机，并且重量轻。
在设计您的第一个柔性PCB原型时，需要考虑以下几点。
Flex PCB的弯曲性和柔韧性
您的柔性PCB板将根据其应用具有不同程度的灵活性。您将需要知道它将弯曲多少次以及弯曲的严重程度。它可以弯曲的次数将在决定电路板是静态的还是动态的方面发挥作用。静态板设计为在其使用寿命内弯曲少于100次，并且被认为是弯曲安装。
由于其性质，动态板的设计考虑因素要大得多。动态板需要更坚固，因为它们会受到更多的弯曲，并且需要承受数千次弯曲。这些电路板适用于没有故障空间的应用，例如军事和航天器。
柔性PCB弯曲半径
弯曲半径，也称为电路柔性区域的最小弯曲量，必须在柔性PCB设计的最早阶段确定。这将确保设计可以适应一定数量的弯曲而不影响铜的结构完整性。一般来说，柔性PCB的标准最小弯曲半径是厚度的十倍。
下表显示了层数和弯曲半径之间的关系。
|
层数 |
弯曲半径 mm |
|
单面的 |
弯曲厚度 6 |
|
两面性 |
弯曲厚度 12 |
|
多层 |
弯曲厚度 24 |
柔性PCB具有更薄的铜层和绝缘层，使其能够占据最小的表面积并适合更紧凑的空间。值得注意的是，90度弯曲会增加阻抗不连续的机会，从而影响功能。出于这个原因，设计人员经常避免在弯曲区域使用镀通孔。
在设计PCB时，交错通孔是一个更可取的选择，因为它们可确保电路在多层电路中的使用寿命。小导体（小于10密耳）更适合用于弯曲过程中没有压缩或张力的中性弯曲轴。这确保了当弯曲导致压缩和拉伸时，电路的特性不会受到影响。
焊盘和过孔放置
设计柔性PCB电路时，重点应放在弯曲处。建议不要在弯曲区域内放置焊盘和过孔。还建议在电镀孔上使用泪珠，以最大限度地提高其耐用性和坚固性。柔性PCB原型可能会受到不同角度的弯曲，因此焊盘和过孔应比钻孔大得多。
柔性PCB中的布线
设计柔性PCB时，一个好的经验法则是确保走线始终以90度角布线以弯曲线。如果您正在为高速信号（例如PCB总线布线）创建电路板，请确保顶部和底部走线交替交错，而不是彼此重叠。
这将在所有迹线上均匀分布机械应力。一般来说，应避免在柔性PCB电路上出现所有尖角（例如直角）。更好的选择是使用曲线来最大化原型的寿命。
元件放置
建议将低频成分与高频成分隔离。这确保了高频分量不会通过噪声感应干扰低频分量的性能。这样做可能会影响信号质量，这是非常不受欢迎的，尤其是在军事应用中。
建议使用通常由铝制成的材料外壳来屏蔽时钟信号。
Flex PCB原型在最终使用之前应经过各种测试。测试应检查柔性PCB板的基本性能和基本特性。上述提示应该可以帮助设计人员构建一个错误最少的原型。然而，完美的柔性PCB原型取决于它所设计的应用。