Flex PCB 的成本驱动因素是什么？

2021-08-24

Flex PCB 的成本驱动因素是什么？

成本优化是PCB设计时的主要目标之一。为了实现这一目标，每个设计人员都应该了解电路板的主要成本驱动因素。柔性PCB的主要成本驱动因素 包括板材料、层数、有效的面板利用率、加强筋类型和表面光洁度。

是什么推动了柔性 PCB 的成本？

柔性PCB的成本驱动因素

电路板的总成本主要取决于电路板的类型（刚性或柔性）、使用的材料、堆叠中的层数、HDI或 ELIC（每层互连）结构的结合。以下是影响柔性板整体价格的一些参数：

线路板材料

用于制造的PCB材料是柔性板的主要成本驱动因素之一。标准刚性板使用FR-4 基材进行层压。聚酰亚胺基板是制造柔性芯和覆盖层最常用的材料。与标准 FR4 层压板相比，柔性基板具有更好的热性能和电气性能。柔性材料的厚度在整个基板上是均匀的。这些基材还提供了介于 3.2 和 3.4 之间的改进的 D k值。缺乏编织玻璃增强材料减少了D k 的变化. 通常，柔性层的厚度在 1 到 5 密耳之间。柔性层压板的成本可能是标准刚性材料的 2 到 3 倍。

无胶水对比 粘性柔性芯

基于粘合剂的柔性芯使用柔性粘合剂层在热量和压力下将每个铜层连接到聚酰亚胺芯。粘合剂通常是基于环氧树脂或丙烯酸的，厚度范围从0.0005"到0.001"。与无粘合剂材料相比，这些材料更便宜。 

铜直接粘合到聚酰亚胺芯上，无需在无粘合剂柔性芯中使用粘合剂。尽管无粘合剂材料价格昂贵，但它们具有许多优点，例如减少挠曲厚度（由于没有粘合剂层）、提高了额定温度、出色的电镀孔可靠性等。

影响柔性 PCB材料选择的因素

热可靠性：始终选择满足应用温度预期的材料。如果电路板打算在高温环境中运行，材料应能承受高强度的热量，而不会将热量传递给相邻的组件。

机械性能：该因素决定了材料在组装或操作过程中承受物理应力的能力。弯曲半径是柔性 PCB的重要物理参数之一。 

信号性能：是材料在整个操作周期内促进不间断信号传播的能力。这在高速和受控阻抗板中至关重要。

如果成本是首要考虑因素，请避免过度指定材料要求。例如，如果应用在较低温度环境下运行，请考虑在聚酰亚胺基板上使用聚酯层压板。简单的柔性板（1 类柔性板）可以利用廉价的低温材料。

电路层数

层数是柔性 PCB的另一个重要成本驱动因素。随着电路层数的增加，电路板的总成本增加。随着更多层添加到板上，层压过程变得复杂。这将需要更长的时间，并且需要更多的材料供应。由于层数高而发生的处理问题有：

层到层对齐

电镀通孔完整性 

z 轴上的热膨胀

层压缺陷

下表给出了随着层数增加而价格上涨的估计。

增加层数	总成本增加
从1层到2层	35 至 40%
从2层到4层	35 至 40%
从4层到6层	30 到 40%
从6层到8层	30 至 35%
从8层到10层	20 到 30%
从10层到12层	20 到 30%

板的尺寸和形状

更小的面积意味着PCB材料成本的降低。

电路板的形状和尺寸（电路板轮廓）由 PCB设计人员确定。表面积越大，价格越高。当在一个面板内制造多个板时，面板的表面应该得到有效利用。柔性板制造成不同的形状，例如方形、矩形、圆形和许多随机形状。制造随机形状的PCB可能会增加成本，因为面板利用率可能会下降。

走线宽度和间距

电路板设计上的走线宽度和空间也会影响成本。

信号需要适当的走线宽度才能通过走线传播而不会出现过热的风险。间距越小，可靠地蚀刻走线和焊盘就越困难。这增加了电路板的总成本。

铜箔厚度

电路板的成本随着铜层厚度的增加而增加。 当在内层上实施厚铜层时，层压过程中需要更多数量的预浸料。这些预浸料通过填充铜部分之间的间隙来避免树脂不足。当内层有超过 ½ 盎司的铜和外层有超过 1 盎司的成品铜时，PCB价格就会上涨。

使用较厚铜的另一个缺点是走线之间必须保持足够的间距。更厚的铜需要更宽的走线宽度。然而，由于额外的加工成本，使用非常薄的铜（小于 1/4 盎司）会导致成本飙升。 

钻孔

钻孔尺寸

标准钻头的直径为 8 密耳，而高级钻头的直径为 5 密耳。钻孔尺寸越小，钻孔持续时间越长。这导致更高的总成本。

要了解有关PCB钻孔过程的更多信息，请阅读我们的博客文章PCB钻孔解释：该做的和不该做的。

钻到铜

在柔性PCB中钻孔到铜

钻孔到铜是从钻孔边缘到层上最近的铜特征（焊盘、浇注和走线等）的距离。通常，钻孔到铜的间隙为 8 密耳。对铜的钻孔越小，PCB 制造工艺就越昂贵。

表面处理

甲PCB表面光洁度是所述印刷电路板和组件的可焊区域的裸铜的金属间连接。应以提高产品性能的方式选择表面光洁度，同时考虑成本。

PCB表面处理的类型

ENIG（化学镀镍/浸金）：这是最常见的电路板表面处理类型。它很受欢迎，因为它不会变色，而且很可靠。ENIG 比其他表面处理更昂贵，但它提供了卓越的PCB可焊性。这种表面光洁度有时会导致形成黑垫。这是磷在镍层和金层之间积聚的地方。断裂和不正确的电路板连接是可能的结果。

浸银：银是一种坚固的饰面材料，可用于各种应用。由于其越来越受欢迎，该材料变得更加免费，从而降低并稳定了其价格。

浸锡：这种表面处理包括在电路板上沉积一层薄薄的锡。浸锡提供一致的光洁度。缺点是寿命短。然而，它以最优的成本提供了出色的性能。 

加强筋类型

柔性PCB的总成本还取决于所采用的加强筋类型。在柔性设计中，加劲肋用于以下目标：

修改厚度以满足 ZIF 连接器规范

组件/连接器区域支持

促进散热

FR4 和聚酰亚胺是两种最常见的加强筋材料。尽管在某些设计中使用了铝和不锈钢，但它们比 FR4 和聚酰亚胺更贵。铝是用于散热应用的流行材料。

加强筋通过热粘合粘合剂或压敏粘合剂 (PSA) 粘合。热粘合粘合剂是优选的，尽管设计限制可能需要使用 PSA。热粘合剂是柔性环氧树脂或丙烯酸粘合剂，用于将覆盖层连接到柔性电路，并提供永久粘合。它们比 PSA 便宜。

如何降低挠性和刚挠性PCB的总体成本

保持尽可能少的层数

随着设计层数的减少，所需的预浸料层数也随之减少。限制柔性电路的层数会降低总成本。同时，更少的层数提高了制造商提高制造产量的能力。

在刚柔结合设计中使用刚性基材获得整体厚度

如果需要达到特定的总厚度，请使用刚性板层压板而不是无流动预浸料或柔性层压板。柔性层压板比刚性层压板更昂贵。

高效的面板利用率

高效的柔性面板化以降低整体成本

面板或电路板阵列是包含多个独立PCB的大片材料。通过有效利用面板表面积可以降低整体制造成本。上图显示了低效和高效的 flex 面板化示例。

加强筋厚度均匀

始终使用厚度均匀的加强筋。这减少了制造时间，进而降低了成本。

限制过孔数量

与通孔相比，盲孔和埋孔需要更多的制造步骤，这会增加处理时间并降低产量。减少柔性板上过孔的数量可以降低总成本。

在电路板设计的初始阶段应考虑成本优化。确定最便宜的柔性PCB成本驱动因素需要准确的设计解决方案和清晰的工程策略。了解使用特定材料的利弊、钻孔技术、加强筋类型、走线宽度和间距等有助于防止未来的生产失败。提前规划并与您的 PCB 制造商进行一致讨论将帮助您优化时间和成本。