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技術(shù)專(zhuān)題
剛?cè)峤Y(jié)合削減電子產(chǎn)品組裝成本
剛?cè)峤Y(jié)合削減電子產(chǎn)品組裝成本
剛撓性PCB設(shè)計(jì)的制造成本可能很高，但是它們可以在電子系統(tǒng)組裝過(guò)程中實(shí)質(zhì)上節(jié)省成本。
在電子產(chǎn)品中，直線并非總是兩點(diǎn)之間的最短路徑：由于采用了剛?cè)峤Y(jié)合的PCB架構(gòu)，電路可以以180o彎折的方式折疊到其自身上（以最小高度疊加），從而縮小了產(chǎn)品尺寸。
什么是剛撓性PCB？
剛撓式印刷電路板是剛性和撓性技術(shù)的結(jié)合。在這種類(lèi)型的PCB中，一個(gè)或多個(gè)柔性電路用于連接剛性PCB中的子電路。剛?cè)嵊∷㈦娐钒宓娜嵝圆糠滞ǔＪ嵌鄬与娐贰Ｌ畛涞耐子糜诖_保這些層之間的互連性。
剛?cè)嵊∷㈦娐钒迦绾螠p少組裝成本？
在項(xiàng)目中使用剛撓性PCB可以節(jié)省直接和間接的成本。直接成本節(jié)省主要來(lái)自物料清單和庫(kù)存減少。間接的成本節(jié)省來(lái)自降低的組裝成本和更高的可靠性。
讓我們假設(shè)一個(gè)產(chǎn)品具有6個(gè)互連的剛性PCB（電源板，兩個(gè)控制板和三個(gè)顯示板）。這些板之間的互連需要線束和連接器對(duì)。現(xiàn)在，讓我們看一下使用剛撓性PCB如何減少直接和間接成本。
直接節(jié)省成本
具有6個(gè)剛性部分的單個(gè)剛性-柔性PCB可用于替換產(chǎn)品中6個(gè)剛性PCB的整個(gè)組件。它還取代了線束并消除了對(duì)連接器的要求。減少庫(kù)存可直接節(jié)省成本。
間接節(jié)省成本
由于剛性-柔性印刷電路板不涉及線束，因此節(jié)省了組裝這些線束的成本。同樣，沒(méi)有線束意味著沒(méi)有接線錯(cuò)誤，這會(huì)增加產(chǎn)品的可靠性。這簡(jiǎn)化了測(cè)試程序，也降低了組裝成本。
剛撓PCB中使用的材料
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，預(yù)浸料，銅箔，柔性層壓板，覆蓋層和粘結(jié)層。
柔性部分中使用的PCB材料的厚度僅為幾微米，但可以可靠地蝕刻。在衛(wèi)星和航空航天應(yīng)用中，這通常使它們優(yōu)于剛性PCB。
要了解有關(guān)衛(wèi)星應(yīng)用中使用的柔性PCB的更多信息，請(qǐng)閱讀我們的文章“衛(wèi)星應(yīng)用中的柔性PCB：比云還輕”。
沒(méi)有流動(dòng)的預(yù)浸料是剛撓制造中最關(guān)鍵的組件之一。這種類(lèi)型的預(yù)浸料可以防止環(huán)氧樹(shù)脂流到PCB的柔性部分上。
剛性撓性PCB中的撓性部分使用未增強(qiáng)的基材制成，該基材由覆有軋制銅的聚酰亞胺介電膜制成。軋制的銅比剛性PCB中使用的銅箔更具柔韌性。因此，首先要鉆孔覆層的基礎(chǔ)材料，然后對(duì)孔進(jìn)行選擇性電鍍。鍍上孔后，便會(huì)蝕刻走線和焊盤(pán)。鍵合用于隔離導(dǎo)電層。Bondply是一層聚酰亞胺薄膜，兩面都涂有粘合劑。該層還將撓性疊層的外表面與延伸到剛性PCB區(qū)域的色帶絕緣。
與堆疊在一起的剛性材料相比，柔性材料的尺寸穩(wěn)定性較差。孔與銅的間隙必須至少為10密耳。通孔的放置距離剛性區(qū)域的邊緣至少50密耳。
尋求制造商的指導(dǎo)，以開(kāi)發(fā)您的PCB疊層和PCB設(shè)計(jì)規(guī)則。撓性/剛性預(yù)浸料之間的CTE（熱膨脹系數(shù)）變化需要仔細(xì)平衡厚度，尤其是對(duì)于受控阻抗設(shè)計(jì)。
如何最大程度地減少剛?cè)嵊∷㈦娐钒宓脑O(shè)計(jì)成本？
保持盡可能少的層數(shù)
最小化層數(shù)可減少制造PCB所需的預(yù)浸料的數(shù)量。同時(shí)，較少的層數(shù)簡(jiǎn)化了PCB制造過(guò)程，因此降低了總體制造成本。
使用硬板層壓板以達(dá)到整體厚度
為了達(dá)到特定的整體厚度，始終建議使用剛性層壓板，而不是使用其他的無(wú)流動(dòng)預(yù)浸料。與無(wú)流動(dòng)的預(yù)浸料相比，剛性層壓板的成本較低。
確保剛性-柔性PCB中的柔性臂在剛性部分中終止
如果柔性PCB設(shè)計(jì)人員希望柔性PCB的一根或多根柔性臂終止于一根柔性電纜中，則他們需要額外的機(jī)械支撐。這是因?yàn)檫@些撓性連接件不具有所需的厚度或剛度。這導(dǎo)致在制造過(guò)程中保護(hù)這些撓性層的成本。因此，使所有的柔性臂都終止于剛性部分將減少剛性-柔性PCB設(shè)計(jì)的總成本。
剛性-柔性PCB中柔性部分的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)
剛性-柔性PCB的柔性部分可發(fā)揮許多物理設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，其中包括：
360度可彎曲性。這是將撓性電路用于醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備的主要原因之一。
在惡劣環(huán)境下具有出色的抗振動(dòng)和其他破壞性。
支持緊湊，輕巧的設(shè)計(jì)；產(chǎn)品重量可以大大減少。
小型柔性電纜占用的空間比普通電線要少。
扭曲或扭曲而沒(méi)有任何相關(guān)破壞的能力。
要了解有關(guān)柔性PCB應(yīng)用的更多信息，請(qǐng)閱讀我們的文章為什么在醫(yī)療設(shè)備和可穿戴設(shè)備中使用柔性PCB？
在電子產(chǎn)品制造方面，剛撓性PCB同樣具有優(yōu)勢(shì)。
與許多其他PCB相比，它們可提供更好的氣流和散熱效果。
組裝成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)線束。
由于簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程并實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化，因此對(duì)裝配錯(cuò)誤的總體敏感性降低，而無(wú)需構(gòu)建許多這樣的線束就需要麻煩的手動(dòng)輸入。
簡(jiǎn)化測(cè)試程序。剛?cè)峤Y(jié)合的PCB消除組件組裝之前的連接問(wèn)題的能力，可以防止不必要的浪費(fèi)和費(fèi)用。
剛性-柔性PCB中的柔性走線布線
彎曲區(qū)域中的走線路徑應(yīng)該是彎曲的，而不是成角度的，以增加剝離強(qiáng)度。此建議與剛性板的布線實(shí)踐相反。為了增加色帶的柔韌性，飛機(jī)應(yīng)該用陰影線表示；然而，交叉影線使阻抗控制復(fù)雜化。同樣，需要仔細(xì)平衡。為了提高色帶的柔韌性，不同層上的走線應(yīng)垂直交錯(cuò)，而不是彼此疊放。
要了解有關(guān)柔性設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)的更多信息，請(qǐng)閱讀我們的文章，避免常見(jiàn)的柔性PCB錯(cuò)誤和成功設(shè)計(jì)。
環(huán)形圈在僅可彎曲區(qū)域應(yīng)盡可能大，以減少剝落的風(fēng)險(xiǎn)，出于同樣的原因，從環(huán)形圈到走線的過(guò)渡點(diǎn)應(yīng)為水滴狀。添加標(biāo)簽或錨點(diǎn)也有助于防止剝離。
跡線應(yīng)始終垂直于將彎曲的彎曲區(qū)域中的折痕。如果柔韌性色帶的內(nèi)角很鋒利，則應(yīng)添加撕裂止動(dòng)件。布置過(guò)程中，可以在那些拐角的彎頭處加入銅以進(jìn)行加固，或者可以為內(nèi)部拐角半徑指定聚酰亞胺加強(qiáng)筋。加強(qiáng)層可以在覆蓋涂層粘合時(shí)層壓，是防止撕裂的首選方法。最好的策略是避免在柔性設(shè)計(jì)中使用尖角。
剛?cè)嵩O(shè)計(jì)的一個(gè)非常基本的清單包括以下布線注意事項(xiàng)：
彎曲跡線應(yīng)垂直交錯(cuò)，如下所示。
跡線應(yīng)彎曲。應(yīng)避免沿走線的鋒利邊緣。
對(duì)于剛?cè)嵩O(shè)計(jì)，孔到彎曲的距離很重要。那就是通孔和剛?cè)徇^(guò)渡區(qū)域之間的距離。對(duì)于高可靠性應(yīng)用，請(qǐng)避免低于50密耳。請(qǐng)記住，剛撓設(shè)計(jì)中最容易違反的規(guī)則：大多數(shù)制造商在商業(yè)應(yīng)用中不允許使用不少于30密耳的密耳。
盡量減少柔韌性層的數(shù)量。
Sierra建議在設(shè)計(jì)剛性-柔性板時(shí)將柔性層放置在剛性層中。層數(shù)應(yīng)始終為偶數(shù)。
鉆銅應(yīng)為10密耳。鉆銅對(duì)于剛撓非常重要。
下面顯示了一個(gè)示例4層剛?cè)岑B層。
請(qǐng)記住，剛撓式PCB設(shè)計(jì)的制造成本可能很高，但可以節(jié)省系統(tǒng)組裝期間的成本。您在規(guī)劃階段咨詢(xún)PCB制造商的時(shí)間越早，您的PCB越好。PCB制造商及時(shí)參與設(shè)計(jì)過(guò)程使制造商能夠生產(chǎn)針對(duì)您的最終產(chǎn)品優(yōu)化的PCB。在設(shè)計(jì)中使用剛撓性PCB將大大降低組裝成本。Sierra Circuits的柔性印刷電路板服務(wù)包括柔性原型，高科技快速旋轉(zhuǎn)剛性-柔性PCB和用于柔性的HDI。我們提供單層，雙層，剛?cè)幔鄬雍?span>HDI柔性PCB。