剛性與柔性的結合降低了電子產品的組裝成本

剛性柔性 PCB 設計的制造成本可能很高，但它們可以在電子系統的組裝過程中節省大量成本。

在電子產品中，直線并不總是兩點之間的最短路徑：由于剛柔結合PCB架構，電路可以以180°彎曲的方式折疊到自身上（以最小高度堆疊），從而減小尺寸 產品的。

什么是剛柔結合PCB？

剛撓結合PCB是剛性和柔性技術的結合。 在這種類型的 PCB 中，使用一個或多個柔性電路來連接剛性 PCB 中的子電路。 剛柔結合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。

剛柔結合印刷電路板如何降低組裝成本？

在項目中使用剛柔結合PCB可以節省直接和間接成本。 直接成本的節省主要來自于物料清單和庫存的減少。 間接成本節省來自于更低的裝配成本和更高的可靠性。

假設一個產品有六塊互連的剛性 PCB（電源板、兩塊控制板和三塊顯示板）。 這些板之間的互連需要線束和連接器對。 現在讓我們看看使用剛柔結合PCB如何降低直接和間接成本。

直接節省成本

具有六個剛性部件的單個剛撓性PCB可用于替代產品中六個剛性PCB的整個組件。 它還取代了線束并消除了對連接器的需求。 減少庫存可以直接節省成本。

間接節省成本

由于剛柔結合印刷電路板不涉及線束，因此節省了組裝這些線束的成本。 同樣，沒有線束意味著沒有接線錯誤，這將增加產品的可靠性。 這簡化了測試程序并降低了裝配成本。

剛撓結合板使用的材料

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、半固化片、銅箔、柔性層壓板、覆蓋層和粘合層。柔性部分使用的PCB材料厚度只有幾微米，但可以可靠地蝕刻。 這通常使得它們在衛星和航空航天應用中優于剛性 PCB。

要了解有關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：比云更輕”。

非流動預浸料是剛性柔性制造中最關鍵的組件之一。 這種類型的半固化片可以防止環氧樹脂流到PCB的柔性部分上。剛柔結合PCB中的柔性部分采用非增強基板，由涂有壓延銅的聚酰亞胺介電薄膜制成。 壓延銅比剛性 PCB 中使用的銅箔更柔韌。 因此，應先對涂層的基材進行鉆孔，然后再進行選擇性電鍍。 電鍍孔后，蝕刻布線和焊盤。 粘合用于隔離導電層。 Bondply 是一種兩面涂有粘合劑的聚酰亞胺薄膜。 該層還將柔性層壓板的外表面與延伸至剛性 PCB 區域的帶隔離。

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。 孔和銅之間的間隙必須至少為 10 密耳。 通孔應放置在距剛性區域邊緣至少 50 密耳的位置。

尋求制造商的指導來制定 PCB 堆棧和 PCB 設計規則。 柔性/剛性預浸料之間的 CTE（熱膨脹系數）變化需要仔細的厚度平衡，特別是對于受控阻抗設計。

如何最大限度地降低剛性和柔性PCB的設計成本？

• 保持盡可能少的層數。

• 最大限度地減少層數可以減少 PCB 制造所需的半固化片用量。 同時，更少的層數簡化了PCB制造工藝，從而降低了總體制造成本。

• 使用硬層壓板實現全厚度。

• 為了達到特定的總厚度，始終建議使用剛性層壓板而不是其他非流動預浸料。 剛性層壓板的成本低于非流動預浸料的成本。

• 確保剛柔結合 PCB 中的柔性臂終止于剛性部分。

如果柔性 PCB 設計人員希望柔性 PCB 的一個或多個柔性臂端接一根柔性電纜，則他們需要額外的機械支撐。 這是因為這些柔性連接不具有所需的厚度或剛度。 這導致在制造過程中保護這些柔性層的成本增加。 因此，使所有柔性臂終止于剛性部分將降低剛柔性PCB設計的總成本。

剛柔結合PCB中柔性部分的設計優勢

剛柔結合PCB的柔性部分可以利用許多物理設計優勢，包括：

• 360度可彎曲。 這是柔性電路用于醫療設備和可穿戴設備的主要原因之一。

• 在惡劣環境下具有優異的抗振動和其他破壞性能。

• 支持緊湊、輕量化設計； 產品重量可大大減輕。

• 小型柔性電纜比普通電線占用的空間更少。

• 能夠扭轉或扭轉而不會造成任何相關破壞。

要了解更多關于柔性PCB的應用，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？

在電子產品制造方面，剛柔結合PCB也具有優勢：

• 與許多其他 PCB 相比，它們提供更好的氣流和散熱效果。

• 裝配成本遠低于傳統線束。

• 由于生產流程被簡化和標準化，整體對裝配錯誤的敏感度降低，無需構建許多此類線束，而這需要繁瑣的手動輸入。

• 簡化測試程序。 剛柔結合PCB能夠在元件組裝前消除連接問題，從而避免不必要的浪費和費用。

剛柔結合PCB中的柔性布線

彎曲區域的布線路徑應該是彎曲的，而不是成角度的，以增加剝離強度。 該建議與剛性板的布線做法相反。 為了增加絲帶的靈活性，飛機應該用艙口來代表； 然而，交叉影線使阻抗控制變得復雜。 再次強調，需要仔細平衡。 為了提高焊帶的靈活性，不同層上的走線應垂直交錯，而不是相互重疊。

要了解有關柔性設計注意事項的更多信息，請閱讀我們的文章，以避免常見的柔性 PCB 錯誤和成功的設計。

環形圈在唯一可彎曲的區域應盡可能大，以減少剝落的風險。 出于同樣的原因，從環形圈到走線的過渡點應采用水滴的形式。 添加標簽或錨點也有助于防止剝離。

走線應始終垂直于要彎曲的彎曲區域中的折痕。 如果柔性帶的內角很鋒利，則應添加防撕裂裝置。 布置時，可在這些拐角的彎頭處加銅進行加固，或者對內拐角半徑指定聚酰亞胺加固。 粘合覆蓋涂層時可以層壓增強層，這是防止撕裂的優選方法。 最好的策略是避免在靈活的設計中使用尖角。

剛性和柔性設計的非常基本的清單包括以下布線注意事項：

走線應是彎曲的。 應避免沿跑道的鋒利邊緣。

對于剛性和柔性設計，從孔到彎曲的距離很重要。 即通孔與剛柔過渡區域之間的距離。 對于高可靠性應用，請避免小于 50 mil。 請記住，剛撓設計中最有可能違反的規則是，大多數制造商不允許在商業應用中使用小于 30 密耳的尺寸。