一块成功的柔性PCB应该怎么设计

从手机到冰箱到汽车再到可穿戴医疗设备，传感器和技术已广泛应用于各种领域，电路板已成为许多不同类型产品的组成部分。在当今的电子世界中，任何带有通断开关的产品都包含电路板。由于其多功能性，柔性电路的使用是增长最快的产品市场之一。

通过引入柔性和刚性-柔性电路，工程师们有机会在设计新颖的产品时更具创造力。挠性和刚挠性板的构造适合于紧密的三维空间，同时确保抗机械磨损和振动。工程师可以设计产品，这些产品需要将电路板安装在狭窄的空间中，并进行扭转和旋转以进行包装，并使产品在更动态的环境中使用。这些柔性电路具有与传统的刚性FR4电路板相同的性能水平，但是在设计，制造和组装时，它们都有自己的细微差别和考虑因素。

设计/布局

设计柔性电路时，重要的是要了解电路板的具体应用。它会在静态或动态环境中使用吗？如果电路板要放置在几乎没有移动的静态环境中，则电路设计需要具有适当的灵活性，以便可以轻松地将其安装在产品中。或者，如果要将板放置在动态环境中（在该环境中板将不断地来回弯曲），则在设计中需要考虑可承受连续运动的灵活性。

应用程序是否需要柔性板或刚性柔性板？如果产品需要单面表面安装技术，那么全柔性板是最佳选择。如果产品需要双面表面贴装技术，则需要一块刚挠板。

无论是硬件工程师，机械工程师还是经验丰富的版图设计师，每个人都对第一次布置柔性电路感到有些担忧。他们的假设是设计柔性电路的方法与刚性电路板非常不同。但事实是，布置柔性电路与刚性板非常相似，只是有一些区别。您就像在一块刚性板上一样，在软件中设置所有层。输出文件都是一样的。唯一真正的区别是覆盖层，加劲层和一些基本设计规则。了解柔性电路实际上会弯曲，这意味着您需要确保关键特征（例如通孔，端接迹线和锐角）远离弯曲区域。柔性电路是由聚酰亚胺材料制成的，因此加工起来更加困难，因此，请保持尽可能大的走线，过孔，环形圈，焊盘和间距。我经常被问到可以使用多小的迹线或通过它。您可以随心所欲地变小，但是制造起来会更加困难，并且可靠性发挥了作用。与在柔性电路板上相比，在刚性板上可以实现更多紧密功能。通常在刚性板上，在外层上施加阻焊层以保护铜特征。在柔性板上，外部铜部件通常由覆盖层保护。在设计文件中，布局设计师应创建与阻焊层相同的覆盖层。柔性设计的最后一个区别是加劲肋。加强筋用于为柔性电路板的某些区域添加支撑。加强筋可以位于柔性电路的多个区域中，并且可以位于板的任一侧。在设计文件中，如果所有加劲肋都在一个文件中表示，则需要在制造图纸中标识出它们应应用于板的哪一侧。否则，应为柔性电路的顶部和底部加强筋创建单独的层。

如果需要对柔性电路板上的特定区域提供额外的支持，或者需要对所连接的组件或连接器进行保护，则最佳选择是在设计中包括加劲肋。这将消除电路的移动并保护焊点的完整性。重要的是要记住，加强筋最好放在它所支撑的组件的另一侧。有多种类型的加劲肋可供选择；聚酰亚胺，FR4，不锈钢，铝或许多其他选项。加劲肋的厚度取决于板的使用方式。加劲肋越厚，它提供的支撑越多。如果在狭小/狭窄的空间中使用板，则可能会需要加劲肋，而加劲肋的厚度可能会变薄。请参阅加脂剂图片。

现在，设计师已经完成了他的第一个挠性电路，他的任务是布置他的第一个刚性挠性电路。困惑和忧虑的程度上升了五倍。工程师经常认为板的挠性部分是胶粘的或以某种方式连接到板的刚性部分。请参阅刚性图片。就像所有刚性和柔性板一样，刚性-柔性的构建也是通过将层堆叠在层上的方法来实现的。在设计刚柔结合时，该方法与其他电路板相同。主要区别在于，刚性层的某些区域在设计文件中将为空白。电路板制造商将这视为柔性区域，并将相应地计划电路板。

与刚性电路板不同，柔性电路有很多变化，因此具有详细的制造图纸以伴随设计非常重要。制造图应标出所有细节，因此制造商不应忽略它。最糟糕的是让制造商承担您的要求。柔性电路具有许多移动变量，因此细节非常重要。

材料

柔性电路通常由聚酰亚胺材料制成。美国大多数制造商将使用杜邦公司生产的聚酰亚胺。由于成本和可用性，美国以外的制造商可能会使用其他材料供应商。但是，由于柔性电路是独特的，因此最好在原型中使用最终将用于批量生产的相同材料。在测试期间，您试图查看柔性电路可以承受多少个周期。以下是有关柔性电路弯曲半径的一般规则。展览A

弯曲半径规则只是一般准则。确定挠性电路可以弯曲多少或承受多少个循环的绝对方法是对其进行压力测试。

有两个因素将影响柔性电路可弯曲的程度。材料选择非常重要。尽管板的厚度将决定柔性，但材料将有助于柔性电路的质量和生命周期。柔性电路上使用的铜类型非常关键。市场上有两种类型的铜，ED铜（沉积铜）和轧制退火铜。如果可能，应避免使用ED铜，因为它是电镀工艺，并且铜非常脆。辊退火铜是优选的。铜被卷到挠性材料上，因此，它具有很好的延展性。话虽如此，在制造图纸上标注出纹理方向也很重要。您希望谷物沿着与弯曲方向相同的方向前进。如有可能，实心铜区域（例如接地层）应交叉影线。这将有助于使柔性电路更加灵活。

制造

现在设计已经完成，让我们尽快构建柔性板。与所有工程项目一样，此柔性板也落后于进度，因此我们需要在明天之前使用它。毕竟，刚性板可以在一两天内完成，所以为什么不弯曲电路呢？停止！没那么快，我的朋友。

在制造柔性电路时，需要更长的交货时间。柔性板比传统的刚性电路板更难制造，因此需要更多的制造时间。用聚酰亚胺材料制成的柔性电路。该材料薄，易碎且难以处理。通孔的钻孔不同。电镀通孔的化学方法不同。加劲肋和覆盖层可能涉及很多手工工作。所有这些差异限制了大多数制造商建造柔性电路的时间超过了三个工作日。在这里，我们仅讨论2层柔性电路。如果柔性电路的层数较高，则制造时间可能会延长到两到三周。

现在，我们开始制造刚柔电路。刚挠电路确实是一种完全不同的动物。Rigid-flex的前期计划和凸轮设计很容易需要2-3天才能完成，然后才可以将板实际发布到生产车间。这项前期工程工作非常关键，因为硬挠性需要采取许多不同的步骤，并且每个步骤对于成功制造硬挠性都是至关重要的。要注意的最重要的事情之一是刚柔结合在一起。很少能在具有相似堆叠的制造车间看到多个刚柔工作。对于刚性板，所有6层板的处理方式相同。借助刚柔结合，您可以在制造车间进行5层6层的作业，并且可以对它们进行不同的处理。

例-

1号板-6层板-具有4层刚性和2层挠性。

板＃2 --6层板-具有3层刚性和3层挠性。

板＃3-6层板-4层刚性，具有2层挠性，但2层挠性层位于不同的层上。

刚柔电路制造的另一个困难是使用两种不同类型的材料的结合。刚柔结合是将刚性材料与柔性电路材料结合在一起。它们具有两个不同的属性，因此使用起来很棘手。这就是为什么您看不到太多电路板制造商在同一设施中制造刚性和柔性电路的原因。每个电路板制造商分别坚持自己的最佳选择。刚柔电路的最常见故障归因于电镀过程。如果过孔的电镀不正确，将导致空隙，破裂和分层。两种不同的材料的Z轴膨胀率不同，因此电镀不当会轻易暴露出不良的质量。

由于柔性电路的复杂性，材料成本，处理时间，化学药品，钻孔和处理，制造柔性板的成本高于传统的刚性电路板的成本。有时，购买者对刚性电路和柔性电路的价格感到震惊。希望他们现在了解为什么会有价格差异，为什么柔性电路不能像传统的刚性电路板一样快地建造。

随着电子产品的小型化，柔性电路将在电子工业中变得越来越普遍。尽管成本更高，但是柔性电路有许多有用的应用。柔性电路可以折叠并挤入狭窄的空间。柔性电路可以在动态环境中来回移动。电子行业不再必须如此僵化。柔性电路可以帮助设计师扩大想象力，开发更凉爽，更先进的电子产品。