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PCB设计之柔性电路板的制造文件

2018年05月19日 10:18 次阅读

柔性电路板或者软硬结合板的制造文件

在上一期关于软硬结合印刷电路板的博客中,我谈到了制板商制造柔性板的典型工艺流程。了解制造工艺,对于设计软硬结合板或者柔性电路板是十分重要的。同时,它也告诉你成功地制造设计的板子所提供的数据。如果你还没有阅读过该系列博客的第1部分和第2部分,赶紧在这里和这里阅读,然后继续下文。

制造文件

让我们来谈谈制造文件,它们非常重要。我们是通过制造文件告诉生产商我们想要什么的,然而它们也是造成理解错误或者失误,而导致高昂代价的延误的重要因素。幸运的是,我们可以参考一些标准,来确保我们与制造厂之间沟通无碍,尤其是IPC-2223B(我的篇博客也参考这个标准)。

这可以归结为以下几条金科玉律:

确保你的制造商有能力制造你的设计的软硬结合板。

确保他们从构建层叠结构时就与你合作,以便设计能够满足他们的生产流程。

使用IPC-2223作为设计参考,并确保制造商使用相同或相关的IPC标准,这样你便与他们使用了相同的术语。

尽早让他们参与到进设计过程中。

输出数据集

在拜访了一些当地有能力做软硬结合板的制板商后,我们发现,很多设计师仍然将gerber文件传送给他们的制板商。然而首选的应该是ODB++ v7.0或更高版本,因为在它的工作矩阵中添加了可以使GenFlex ®和类似的CAM工具能够清晰辨识的特定图层类型。如表1所示,包含的数据子集。

表1: 用于GenFlex的ODB++图层类型子集(V7.0及更高版本)

(来源:ODB++V7.0规格)

浅谈柔性电路板的制造文件

  如果使用Gerber或者ODB++早期版本的文件,我们便会面很多的麻烦。也就是说,制作商需要分离出刚性和柔性电路部分的剪切路径和模切图案。实际上,我们需要使用机械层胶片来显示硬性板上的避让需求,以及柔性电路区域上哪些部分会暴露在外;显示如何使用覆盖层来加强安装在柔性电路上的元件的焊盘。

此外,特别需要注意的是钻孔对和通孔电镀层对,因为从刚性板到柔性板反面的钻孔需要复钻,这会增加成本和降低产量。

作为一名设计师,真正的问题是,怎样来定义这些区域、层和堆栈?

使用表格定义层叠堆栈

提供给制造商的最重要的文件,毫无疑问是层叠堆栈。为了做出软硬结合板,还需要提供出不同领域的不同堆栈,并且要标识清楚。一个简单的方法是在机械层上,将板子的轮廓复制一份,并且标识出存在不同层叠堆栈的区域,并且把相应的层叠结构表格放在旁边。下图1就是一个例子。

浅谈柔性电路板的制造文件

图1:堆栈图表显示软硬电路区域的填充型态。

在这个例子中,我使用了不同的堆栈区匹配的填充图案来表示哪些叠层是包含在柔性部分或是刚性部分。可以看到这里的“绝缘层1”使用的是FR-4,因为它是加强板。

这就产生了新问题,我们还需要一个2D空间来定义哪里是弯曲或折叠的,哪里元件和其他重要对象可以穿过刚性和柔性之间的边界。我会在之后详述该点。

传递PCB设计意图

我们都知道,图片胜过千言万语。如果可以生成一张显示柔性和刚性区域的3D图像,这将帮助制造商更清楚地了解我们的意图。现在许多人目前使用MCAD软件实现这个视图,他们把PCB设计的STEP文件导入MCAD软件中。图2就是引用这一概念的例子。

浅谈柔性电路板的制造文件

图2:弯曲力学模型,展现设计意图。

另外的好处是,它可以帮助我们检查柔性板和柔性之间以及柔性板和刚性板之间的相互干涉,避免发生巨大的失误。

元器件放置

从上图中可以看到,软硬结合板意味着元器件可以放在中间层,而不单单是顶层和底层。这在PCB设计软件中有点棘手,因为通常元器件必须放置在顶层和底层。因此,我们需要可以把元器件放置在中间层的能力。

可喜的是, AlTIum Designer可以在把焊盘放置在任意层上,所以这就有可能实现了。另外,丝印是可以印制在在柔性电路上的。这不是难题,因为覆盖层材料可以很好地与丝网印刷油墨粘合。关键是,要选择足够的透过覆盖层材料的、有强烈对比的油墨颜色。丝印的清晰度会受到一些影响,因为它要穿越覆盖膜,以及它们之间的细小间距。再次强调,需要和制造者一起协商,来找到可行又经济的做法。

批注:如果我们在PCB板上规划了某个区域用于连接柔性板,并在这些区域上放置元件,那么这里就是放置嵌入式元件的合理区域。我们需要生成一套非常清晰的文件,展现切口的位置和层叠结构。这会由于制造方法而产生限制,比如复钻或者多次压制等。因此,准确传达你的意图并且尽量减少单独开孔是非常重要的。最好避免在板子的两面交叉开口。

批注:定义Flex切口

请注意图1,为什么没有直角弯,但每个弯角的最小半径是多少? IPC建议半径要大于1.5mm (约60密耳),这样可以大大减少拐角处撕裂柔性电路的可能性。同样的道理,柔性电路中的沟槽和狭缝的两端要放置直径是3mm(⅛)或更大防止撕裂的孔。详见下面例子的展示。

浅谈柔性电路板的制造文件

图3:沟槽、狭缝和内角应该有防止撕裂口或者相切的线之间有最小半径为1.5mm的圆弧。

为了生产出可靠的软硬结合板产品,关于制造商和柔性电路的终端用户需要考虑很多,包括对铜皮图案的设计考虑。在下一期的博客,我将讨论哪些这些该做和不该做。敬请期待!

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汽车电子控制器(ECU)的开发和任何电子产品的开发流程基本是相同的,需要硬件、软件、测试三方面的工程...

发表于 2016-10-17 10:26 779次阅读
汽车电子控制器(ECU)的硬件设计流程

柔性电路板(FPC)线路设计技巧

柔性性电路板(FPCB)比起一般的印刷电路板(PCB)的最主要特徵是轻薄及可绕曲。由于FPCB的成本...

发表于 2016-09-06 10:54 2735次阅读
柔性电路板(FPC)线路设计技巧

altium pcb设计入门

altium本章旨在说明如何生成电路原理图、把设计信息更新到PCB文件中以及在PCB中布线和生成器件...

发表于 2016-09-06 09:40 1059次阅读
altium pcb设计入门

这款透明柔性电路板将开创另一个时代

9月5日消息,据《华尔街日报》报道,硅谷正准备重塑半导体产业的根基-电路板。一种柔性超薄的透明电路板...

发表于 2016-09-05 09:36 2426次阅读
这款透明柔性电路板将开创另一个时代

PCB设计从少孔/少绕/少自动开始,这就是少走弯...

本文将探讨印刷电路板(PCB)设计新手和老手都适用的七个基本(而且关键的)技巧和策略,只要在设计过程...

发表于 2016-08-23 19:27 1162次阅读
PCB设计从少孔/少绕/少自动开始,这就是少走弯...

受工程师欢迎的FPC制造商TOP110

柔性电路板可以自由弯曲、卷绕、折叠,大大缩小电子产品的体积,是满足电子产品小型化和移动要求的唯一解决...

发表于 2016-08-17 14:30 1997次阅读
受工程师欢迎的FPC制造商TOP110

PCB设计之安规规范

安规就是产品认证中对产品安全的要求,包含产品零件的安全的要求、组成成品后的安全要求。安规其实是中国人...

发表于 2016-08-08 14:17 728次阅读
PCB设计之安规规范

高手告诫:印制pcb设计成功的七大技术要决

高手告诫:不要依赖自动布线器做布线以外的事情;需要时手工调整导线尺寸,以确保设计中承载正确的电流。不...

发表于 2016-08-02 19:12 1196次阅读
高手告诫:印制pcb设计成功的七大技术要决

PCB设计的磁珠选用技巧

使用贴片磁珠和贴片电感的原因:是使用贴片磁珠还是贴片电感主 要还在于应用。在谐振电路中需要使用贴片电...

发表于 2016-08-02 15:00 3157次阅读
PCB设计的磁珠选用技巧

PCB设计布线中的3种特殊走线技巧

PCB设计布线(Layout)的好坏将直接影响到整个系统的性能,大多数高速的设计理论也要最终经过 L...

发表于 2016-07-18 14:07 15364次阅读
PCB设计布线中的3种特殊走线技巧

Protel硬件开发PCB设计的3W和20H原则...

在Protel的硬件开发中,PCB设计中的3W和20H原则很重要,本文就介绍了是3W原则、20H原则...

发表于 2016-07-05 14:25 2032次阅读
Protel硬件开发PCB设计的3W和20H原则...

从五方面谈如何做好一块PCB板

微电子领域的两大难点在于高频信号和微弱信号的处理,在这方面PCB制作水平就显得尤其重要,同样的原理设...

发表于 2016-06-17 14:22 2155次阅读
从五方面谈如何做好一块PCB板

开关电源设计中PCB板各环节需要注意的问题

在开关电源设计中PCB板的物理设计都是最后一个环节, 如果设计方法不当, PCB 可能会辐射过多的电...

发表于 2016-06-16 14:21 1090次阅读
开关电源设计中PCB板各环节需要注意的问题

开关电源PCB设计技巧和电气安全规范

在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电...

发表于 2016-04-21 14:10 3274次阅读
开关电源PCB设计技巧和电气安全规范

PCB设计:如何减少错误并提高效率

电路板设计是一项关键而又耗时的任务,出现任何问题都需要工程师逐个网络逐个元件地检查整个设计。可以说电...

发表于 2015-10-20 15:21 415次阅读
PCB设计:如何减少错误并提高效率

高速PCB设计解决EMI问题的九大规则

随着信号上升沿时间的减小及信号频率的提高,电子产品的EMI问题越来越受到电子工程师的关注,几乎60...

发表于 2015-09-05 14:29 655次阅读
高速PCB设计解决EMI问题的九大规则

4大方面教你如何设计射频电路

无线发射器和接收器在概念上,可分为基频与射频两个部份。基频包含发射器的输入信号之频率范围,也包含接收...

发表于 2015-07-24 10:26 4695次阅读
4大方面教你如何设计射频电路

3D打印机DIY设计:硬件+软件的Arduino...

3D打印机,也被称为快速成型设备。它是利用普通打印机的原理,将打印机和计算机连接起来,把原料装入机身...

发表于 2015-07-13 13:41 18604次阅读
3D打印机DIY设计:硬件+软件的Arduino...

Mentor Graphics解读:设计效率提升...

现在,随着PCB尺寸要求越来越小,器件紧凑度越来越高,PCB设计的难度亦是不断上升。而且随着电子设计...

发表于 2015-06-25 09:50 878次阅读
Mentor Graphics解读:设计效率提升...

PCB设计:降低噪声与电磁干扰的24个窍门

电子设备的灵敏度越来越高,这要求设备的抗干扰能力也越来越强,因此PCB设计也变得更加困难,如何提高P...

发表于 2015-05-05 10:28 1311次阅读
PCB设计:降低噪声与电磁干扰的24个窍门

PCB设计峰会:名厂过招助力中国智造

也许你和大多数人一样一直关注关芯片、概念以及那炫酷的应用,忽略了智能硬件本身是一个电子产品的属性,其...

发表于 2015-04-23 16:35 1245次阅读
PCB设计峰会:名厂过招助力中国智造

智能硬件要素之PCB设计技术篇

关注智能硬件的你还必须要知道关于PCB设计的一系列独门技术,故此我们强烈推荐“PCB设计工程师技术大...

发表于 2015-04-15 18:01 1430次阅读
智能硬件要素之PCB设计技术篇