刚性柔性PCB存在什么优势

本文将讨论刚性 - 柔性PCB是什么，使用它们的优势，以及使用它们进行设计的规则。

在电子产品中，我们有时会遇到看似新的技术这根源于过去。刚柔结合PCB技术追溯到大约50年后，需要更换航天器中的线束。第一款商用移动计算机（重量超过25磅！）使用了刚性 - 柔性技术。

今天，笔记本电脑，可穿戴技术，医疗设备，测试设备和卫星是其中的一部分。依赖刚性 - 柔性PCB的应用。 1

什么是刚性柔性PCB？

采用刚柔性PCB，柔性电路基板和刚性电路基板层压在一起。刚柔性PCB跨越传统刚性PCB的边界和柔性电路的独特性能导电电镀或轧制退火铜导体光蚀刻到柔性绝缘薄膜上。

柔性电路包括由柔性聚酰亚胺（如Kapton或Norton）和铜层压在一起的叠层热，丙烯酸粘合剂和压力。 2

Rigid-flex PCB仍然存在在制造后的面板中。图像由WellDonePCB提供。

与传统PCB一样，您可以在刚性板的两侧安装组件。由于刚性和柔性电路之间的集成，刚 - 柔性设计不使用连接器或部分之间的连接电缆。相反，柔性电路将系统电连接在一起。

缺少连接器和连接电缆可以完成以下几项工作：

提高电路传输能力信号无损耗

适应受控阻抗

消除冷接点等连接问题

减轻重量

为其他组件腾出空间 2,4,6

每个刚柔性PCB都分为具有不同材料和不同层数的区域。刚性区域可以具有比柔性区域更多的层，并且材料在过渡区域中从FR-4转移到聚酰亚胺。

复杂的设计经常从刚性转变为柔性，再多次转变为刚性。当这些交叉点发生时，刚挠性材料的重叠需要将孔保持远离过渡区以保持完整性。此外，许多刚柔结合设计包括不锈钢或铝加强筋，为连接器和组件提供额外支持。 1

有关柔性PCB的更多信息，请检查我们关于灵活与刚性 - 柔性PCB的项目设计的文章。

不同的设计规则适用于刚性 - 柔性PCB设计

不同的挑战抵消了允许您构建三维设计和产品的多功能性和灵活性。传统的刚柔结合PCB设计允许您将产品的组件，连接器和底盘安装到组件的物理强度较高的刚性部件上。同样，在传统设计方面，柔性电路仅用作互连，同时降低质量并提高抗振性。

新产品设计与改进的柔性电路技术相结合已经为刚柔结合PCB引入了新的设计规则。您的设计团队现在可以自由地将组件放置在柔性电路区域。将这种自由与刚性 - 柔性设计的多层方法相结合，使您和您的团队能够在设计中构建更多电路。然而，获得这种自由在路由和漏洞方面增加了一些挑战。

使用FlexibleCircuit提供的照片

柔性电路始终具有影响布线的弯曲线。由于可能存在材料应力，因此无法在弯曲线附近放置元件或过孔。

渲染演示刚柔结合PCB弯曲线的基本概念。

即使正确定位元件，弯曲柔性电路也会在表面贴装焊盘和通孔上产生反复的机械应力。您的团队可以通过使用通孔电镀和通过额外的覆盖层支撑衬垫支撑来固定衬垫来减轻这些压力。 2

当您设计时您的跟踪路由，遵循减少电路压力的做法。使用阴影多边形在柔性电路上承载电源或接地层时保持灵活性。您应该使用弯曲的迹线而不是90°或45°角，并使用泪珠图案来改变迹线宽度。 3

用于跟踪到跟踪连接的泪珠模式。

这些做法减少了压力点和弱点。另一种最佳实践是通过错开双侧柔性电路的顶部和底部迹线来分布应力。偏移迹线可防止迹线在相同方向上相互叠加并增强PCB。

您还应将迹线垂直于弯曲线布线以减轻应力。当从刚性移动到柔性再回到刚性时，从一种介质到另一种介质的层数可能不同。您可以通过偏移相邻层的布线来使用跟踪布线来为柔性电路增加刚度。 1,2,5,6

机电因素影响设计

设计刚柔结合PCB时，请考虑影响柔性电路和刚性电路板的机电因素。在构建设计时，请关注弯曲半径与厚度的比率。对于柔性电路，弯曲区域的弯曲变窄或厚度增加会增加失效的可能性。制造商建议将弯曲半径保持在柔性电路材料厚度的至少十倍，并建立电路的“纸娃娃”以确定弯曲发生的位置。 3,6

应避免沿其外弯曲拉伸柔性电路或沿内弯曲压缩柔性电路。将弯曲角度增加超过90°会增加一点处的拉伸和柔性电路上另一点处的压缩。

刚性 - 柔性可靠性的另一个关键问题是弯曲区域中导体的厚度和类型。您可以通过减少导体上的电镀量和仅使用焊盘来减小厚度和机械应力。重铜，金或镍镀层的使用降低了弯曲处的柔韧性，并允许发生机械应力和断裂。

刚性 - 柔性PCB设计需要团队合作

新的PCB设计工具使您的设计团队能够管理多层堆栈，可视化3D机电设计，检查设计规则以及模拟柔性电路的操作。即使掌握了这些工具，刚性 - 柔性PCB的成功设计也取决于团队和制造商之间的团队合作。

团队合作必须从项目的最初阶段开始，并在整个设计过程和关系中继续进行。关于一致的沟通。 2,6

您之前是否设计过刚性柔性PCB？您将在本文中添加哪些最佳做法？在下面的评论中分享您的见解。

资源

Hickey，Ed。 “自动化刚性 - 柔性PCB中的层间设计检查。”Cadence。 2018年8月22日。

“刚性 - 柔性PCB设计最佳实践简介”.Altium。2018年8月19日。

“Flex的实用设计指南”。8月17日， 2018年。

“Flex Circuits设计指南”.Minco。2018年8月17日。

Isaac，John。“刚性 - 柔性技术：主流使用但更复杂的设计。”8月18日，2018。

“Flex-Rigid设计指南。”Wurth Elektronik。 2018年8月16日。