了解Flex PCB和加强筋

2022-09-06

了解Flex PCB和加强筋

在电子设计中，在单块板上布置复杂电路的能力非常重要。然而，与电路板开发相关的制造成本导致使用更先进的材料和技术。这些可以更容易地制造完全柔性的PCB。Flex pcb电路是一个相当复杂的主题，有时难以理解。无论您多年来一直从事柔性PCB设计，还是刚刚开始，您都必须学习的一件事是如何正确布线柔性PCB电路和加强板。

多年来，柔性PCB、加强筋和整体柔韧性一直是热门话题。越多的制造商和设计人员将柔性PCB集成到他们的设计中，他们的注意力就越转移到如何加强柔性PCB组件以控制设计中可能有多少柔性。本指南将帮助您了解有关Flex PCB加强筋的更多信息。

Flex pcb加强筋的基础知识

加强板是柔性PCB上的一层额外材料，有助于防止电路板弯曲和断裂。柔性pcb加强筋有助于在产品的处理和使用过程中防止机械损坏。弯曲过多或掉落在其边缘的柔性pcb电路可能会破裂或破坏其连接焊盘或迹线。加强板通过加强板的最薄弱点——它的边缘来防止这种情况。

加强筋通常用于需要向材料施加大量力或扭矩的设计中。它们也常用于设计需要承受冲击的电子产品，例如汽车应用中的电子产品。它们可以由各种材料制成，包括FR4、玻璃增强环氧树脂、聚酰亚胺或碳纤维。加强件的刚度将取决于所选择的材料和层的厚度。pcb加强筋的厚度应根据应用的预期应力和挠度要求进行选择。

为什么加强筋在Flex PCB中很重要？

这些限制非常重要，因为在板刚度、给定外壳或外形尺寸的限制、组装考虑因素和制造成本之间存在设计折衷。通常选择加强筋放置和材料来平衡所有这些因素，同时满足EMI屏蔽要求或其他设计特定要求。

柔性pcb电路中的加强板很常见，但并非所有设计都需要。如果您不使用其中一个，它可能会导致您的设计出现问题，因为电流无法在不引起干扰或噪声问题的情况下流过您的flex pcb电路。

柔性PCB加强材料

柔性PCB加强材料既灵活又刚性，为柔性PCB电路提供支撑和刚性。柔性PCB加强板可以由聚酰亚胺或玻璃填充环氧树脂材料制成。柔性PCB加强材料通常涂有非导电材料，以防止导电迹线与电路板表面上的任何金属组件之间发生短路。加强筋支撑迹线并防止它们在狭窄的角落或凸起处弯曲时过度弯曲。

带材的pcb加强筋厚度取决于您的应用所需的刚度。例如，如果您将组件安装在柔性PCB上并施加大量力，则可能需要使用更厚的柔性PCB加强板，而不是将组件安装在更薄的塑料上需要较少的支持。

柔性PCB加强筋：常用材料

根据您处理的pcb加强板应用，您必须使用几种不同类型的加强板。了解不同的类型可以帮助您为您的flex pcb项目选择正确的类型。

用于您的flex pcb的FR4加强筋

FR4是一种玻璃环氧层压板，具有良好的机械性能和耐高温性。它可用于许多需要良好热稳定性的应用。与聚酰亚胺(PI)或不锈钢(SS)等其他材料相比，使用FR4的主要缺点是其耐化学性低。

用于您的flex pcb的PI加强筋

PI是一种聚酰亚胺薄膜层压材料，与FR4相比具有优异的耐化学性和耐热性。然而，由于其薄膜结构，它的机械性能低于FR4，因此在承受大载荷或应力集中时更容易出现裂纹。此外，与FR4相比，PI的导热性较差，限制了其作为柔性PCB加强件的用途，除非采取额外措施，例如添加铜迹线进行散热。

用于您的flex pcb的不锈钢加强筋

不锈钢是一种金属板材，在某些情况下可以用作加强筋，因为它具有良好的机械性能，并且可以弯曲而不会产生太大的变形（即，它具有高屈服强度）。不锈钢板可以使用标准工具切割，如剪刀和咬合器。除了使用标准工具切割外，不锈钢还可以激光切割成任何所需的形状，使其成为柔性PCB加强筋的理想候选者，在这种情况下，各种设计可能需要许多不同的形状。

如何使用Flex PCB加强筋

选择柔性PCB加强板时，了解它们的工作原理和使用方法非常重要。柔性PCB加强筋增加了电路板的整体刚度，以弯曲刚度(N/mm)为单位。这通常被称为“E”值。E值越高，板子越硬。

层数在确定柔性PCB的刚度方面也起着重要作用。要确定您需要多少刚度，您需要知道您的设计需要多少层。例如：如果您有2层设计，每面1盎司铜，两面1盎司铜，那么您的E值应该在600N/mm左右（1 盎司铜）。如果你想要它更硬，4oz铜会给你一个900N/mm的E值（每层 2 oz）。

Flex PCB中的加强筋放置

顶层加劲肋

顶层的柔性pcb加强筋可用于为整个柔性pcb电路板提供结构支撑。当柔性pcb电路的一侧承受很大重量时，通常会使用这些加强筋，例如当它连接到LED显示器等设备时。加强筋有助于将重量均匀地转移到柔性pcb电路板的两侧。

底层加强筋

当您仅在柔性PCB板的一个区域需要额外强度时，通常会使用底层的柔性加强筋。例如，如果您在某个区域的有源组件需要比柔性pcb设计的其他部分更多的支撑，您可以在此处添加加强件，以获得更好的机械支撑并防止随着时间的推移重复使用造成的疲劳损坏。

在柔性PCB中使用双重或多重加强筋

多个柔性pcb加强筋用于为柔性PCB提供更高的刚度和强度。它们通常放置在电路板上的关键位置，可以由不同的材料组成，包括金属和塑料。设计多加强板布局的关键步骤是确定柔性pcb电路的哪些区域需要比其他区域更大的刚度。这可以通过对每个感兴趣的区域进行机械分析或查看柔性pcb产品中容易发生弯曲的位置来完成。

在柔性PCB中使用多个加强筋的主要问题是它不适用于所有应用。如果您有高密度的过孔，您可能需要使用多个加强板。要确定这是否必要，首先查看材料的弯曲模量并将其与介电常数进行比较。如果两者都很高（例如，>3），您通常可以使用单个加强筋。如果它们很低（例如，<2），您可能需要多个加强筋来获得足够的机械支撑。

除了弯曲模量和介电常数外，其他因素也会影响是否需要双重硬化：

每平方英寸的通孔数(Vpsi)

这是指在柔性pcb板的给定区域上存在多少个电镀通孔。vpsi的数量越多，单个加强筋就越难以支撑所有加强筋，而不会由于侧向力（例如焊膏挤压和取放动作）的过载而过度弯曲或在某个点塌陷在flex pcb组装过程中。

通孔尺寸

在柔性pcb板布局设计期间，通孔通常大于满足更多电流和功率密度要求所需的尺寸。这在使用单个加强筋时可能会导致问题，因为随着更多电流流过它，它将被拉伸超过其弹性极限。双加强筋可以通过为大通孔提供更多支撑并防止它们在柔性pcb组装过程中在压力下弯曲来帮助缓解这个问题。

板上元件的密度

芯片组和内存设备等组件可以密集地封装在一起，这增加了在取放操作过程中损坏的风险。如果不使用双重加固，这可能会导致一个组件出现故障，从而对整个封装产生负面影响，甚至导致整个行或列在测试或老化过程中出现故障。

最后的想法

在为您的项目创建柔性PCB时，了解与柔性PCB一起使用的附加组件非常重要。柔性PCB和加强筋肯定就是这种情况。通过了解这些如何与您的柔性PCB一起使用，您将能够更好地创建高效的电路板并获得更大的成功机会。但是，关于柔性PCB和加强板，您可能必须确保与韬放电子等合格且经验丰富的柔性电路制造商合作。查看他们的网站以获取有关柔性PCB的更多信息。