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柔性刚柔结合电路技术工程指南
柔性刚柔结合电路技术工程指南
简单地说，柔性电路是可以弯曲的印刷电路板。它们是传统印刷电路板和圆线的混合体。柔性电路可以塑造成其他电路无法实现的设计配置。大多数设计人员在不牺牲印刷电路的可重复性或精度密度的情况下，使用柔性和刚柔结合电路来实现无限的几何可能性。
韬放PCB专注于印刷电路板，具有工程和制造方面的专业知识。保持阅读以获取有关柔性和刚柔结合PCB的技术工程基础知识的更多见解。
柔性电路基础知识：您应该了解的主要类型 (IPC 6013)
单层配置
类型 1
夹在两层绝缘层之间或一侧未覆盖的单层导电层结构；
可以选择使用连接器、引脚、加强筋和其他电子元件。
两面性
类型 2
该电路有两个导电层，电路内聚酰亚胺的每一侧各有一个导电层，大部分与电镀通孔相连。
可以选择使用连接器、引脚、加强筋和其他电子元件。
多层
类型 3
多层设计中三个或更多单面或双面层与复杂互连、电子元件、引脚和加强件的组合。
这些层使用通孔连接。
可以控制阻抗。
刚柔韧
类型 4
在镀铜通孔的帮助下，电路的刚性外层连接到内部柔性层。
外层可以有暴露的焊盘或覆盖物
刚柔结合电路在刚性层上有导体，这将它们与包含加强件的多层电路区分开来。
柔性和刚柔结合电路的主要优点
柔性和刚柔结合电路的基本前提是能够设计适合设备特定外壳的电路。这确保了制造商不必牺牲其项目的美学和建筑特征。
刚性柔性组件部署在需要可靠性和寿命的应用中，例如医疗、工程和航空航天工业。柔性电路可以折叠并配置到更小的空间中，从而使设备能够实现小尺寸，同时还可以减轻设备的整体重量。
全面降低成本
柔性电路的低重量和薄结构使其能够满足任何系统的需要和要求。
另一个优点是柔性电路最大限度地减少了所需的互连总数，这意味着更少的连接器和焊点。这也意味着将有更少的潜在故障源和更长的整个电路寿命。
线束和电缆组件的更好替代品
柔性电路速度更快，错误更少，因为它们在单个高密度连接器中而不是单独的电线中卡入到位。这允许柔性电路是可重复的，每个刚性柔性电路板的行为都完全符合预期。
更高的耐热性
柔性电路非常薄，积聚的热量可以从两侧散发到散热器。此外，电路的紧凑设计缩短了心脏路径并提高了冷却效果。
由于聚酰亚胺材料的耐化学性和耐热性，较低的热量积聚也将膨胀和收缩的风险降至最低。
加强筋的重要性
加强筋用于为每个刚性柔性PCB板提供机械支撑。它们通常用于在某些需要它们或将弯曲区域更改为预定义位置的区域中增加刚性柔性PCB的厚度。制造商也可以使用加强件来满足 ZIF 连接器规范。简而言之，加强筋允许制造商加强刚性柔性电路板的特定区域。
PCB用各种加强材料
加强筋的厚度取决于设计师的需要，并不是一成不变的。填充器最常见的范围是 008” 到 0.059”。
FR4（也称为 G10）
聚酰亚胺
不锈钢
铝
通常，制造商努力使加强板尽可能厚，以便为PCB提供更多支撑。这通常是通过在接触指处添加一层薄薄的聚酰胺来实现的。某些应用可能需要其他材料，例如不锈钢或铝。这些材料更昂贵，但具有更好的散热性能和刚性。
柔性电路材料特性
以下是用于柔性电路的介电材料的典型特性。
|
财产 |
聚酰亚胺 |
聚酯纤维 |
|
厚度范围 |
0.5-5 百万 |
250万 |
|
断裂伸长率 |
25,000 @25°C |
20,000-35,000 @25°C |
|
撕裂强度 (lb/in) |
1000 |
1000 - 1500 |
|
耐酸性 |
好的 |
好的 |
|
耐油脂 |
好的 |
好的 |
|
耐碱 |
较差的 |
较差的 |
|
耐有机溶剂 |
好的 |
好的 |
|
耐水性 |
好的 |
好的 |
|
抗紫外线 |
好的 |
满意的 |
|
使用温度 (°C) |
-125 至 +200 |
-60 至 +105 |
|
线性尺寸变化 (100°C, 30min) |
<0.3 |
<0.5 |
|
电耗散因数 (ASTM D150) 1 MHz |
0.01 |
0.018 |
阻抗的重要性
阻抗用于确定高速电路的性能。PCB的主要用途是将信号功率从驱动设备传输到接收设备。阻抗匹配的使用允许PCB实现最大的信号功率。它可以用于不同的配置，包括共面、差分和特征模式。
PCB的设计建议
拐角应在柔性带区域内进行圆角处理，以消除应力承包商并提高可靠性。
采用交错层对层走线定位，消除“工字梁”效应，提高可靠性和灵活性。
使用泪珠和圆角消除应力集中并最大限度地提高可靠性。
不建议在弯曲区域使用过孔，因为它们会产生应力并导致破损。
使用覆盖层和加强筋终端来防止应力集中。
电路组装前的预烘烤规格
大多数柔性和刚柔结合电路仍然含有水分，需要大量预烘烤以去除所有水分，然后才能开始组装实践。
多年来，组装前对所有柔性电路进行预烘烤已无一例外地成为一种既定的工业惯例，即使产品最近以真空密封包装从供应商处到达。包装前烘烤产品并不能消除组装前预烘烤的需要。
有关柔性和刚柔性电路的更详细指南，请访问韬放电子。作为领先的刚性柔性电路制造商，我们可以在 10 个工作日内提供超快速周转。我们的PCB专为航空航天、军事和医疗应用而设计。