本文將討論剛性 - 柔性PCB是什么，使用它們的優(yōu)勢(shì)，以及使用它們進(jìn)行設(shè)計(jì)的規(guī)則。

在電子產(chǎn)品中，我們有時(shí)會(huì)遇到看似新的技術(shù)這根源于過去。剛?cè)峤Y(jié)合PCB技術(shù)追溯到大約50年后，需要更換航天器中的線束。第一款商用移動(dòng)計(jì)算機(jī)（重量超過25磅?。┦褂昧藙傂?- 柔性技術(shù)。

今天，筆記本電腦，可穿戴技術(shù)，醫(yī)療設(shè)備，測(cè)試設(shè)備和衛(wèi)星是其中的一部分。依賴剛性 - 柔性PCB的應(yīng)用。 1

什么是剛性柔性PCB？

采用剛?cè)嵝訮CB，柔性電路基板和剛性電路基板層壓在一起。剛?cè)嵝訮CB跨越傳統(tǒng)剛性PCB的邊界和柔性電路的獨(dú)特性能導(dǎo)電電鍍或軋制退火銅導(dǎo)體光蝕刻到柔性絕緣薄膜上。

柔性電路包括由柔性聚酰亞胺（如Kapton或Norton）和銅層壓在一起的疊層熱，丙烯酸粘合劑和壓力。 2

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

與傳統(tǒng)PCB一樣，您可以在剛性板的兩側(cè)安裝組件。由于剛性和柔性電路之間的集成，剛 - 柔性設(shè)計(jì)不使用連接器或部分之間的連接電纜。相反，柔性電路將系統(tǒng)電連接在一起。

缺少連接器和連接電纜可以完成以下幾項(xiàng)工作：

提高電路傳輸能力信號(hào)無損耗

適應(yīng)受控阻抗

消除冷接點(diǎn)等連接問題

減輕重量

為其他組件騰出空間 2,4,6

每個(gè)剛?cè)嵝訮CB都分為具有不同材料和不同層數(shù)的區(qū)域。剛性區(qū)域可以具有比柔性區(qū)域更多的層，并且材料在過渡區(qū)域中從FR-4轉(zhuǎn)移到聚酰亞胺。

復(fù)雜的設(shè)計(jì)經(jīng)常從剛性轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝?，再多次轉(zhuǎn)變?yōu)閯傂?。?dāng)這些交叉點(diǎn)發(fā)生時(shí)，剛撓性材料的重疊需要將孔保持遠(yuǎn)離過渡區(qū)以保持完整性。此外，許多剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)包括不銹鋼或鋁加強(qiáng)筋，為連接器和組件提供額外支持。 1

有關(guān)柔性PCB的更多信息，請(qǐng)檢查我們關(guān)于靈活與剛性 - 柔性PCB的項(xiàng)目設(shè)計(jì)的文章。

不同的設(shè)計(jì)規(guī)則適用于剛性 - 柔性PCB設(shè)計(jì)

不同的挑戰(zhàn)抵消了允許您構(gòu)建三維設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的多功能性和靈活性。傳統(tǒng)的剛?cè)峤Y(jié)合PCB設(shè)計(jì)允許您將產(chǎn)品的組件，連接器和底盤安裝到組件的物理強(qiáng)度較高的剛性部件上。同樣，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，柔性電路僅用作互連，同時(shí)降低質(zhì)量并提高抗振性。

新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與改進(jìn)的柔性電路技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)為剛?cè)峤Y(jié)合PCB引入了新的設(shè)計(jì)規(guī)則。您的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在可以自由地將組件放置在柔性電路區(qū)域。將這種自由與剛性 - 柔性設(shè)計(jì)的多層方法相結(jié)合，使您和您的團(tuán)隊(duì)能夠在設(shè)計(jì)中構(gòu)建更多電路。然而，獲得這種自由在路由和漏洞方面增加了一些挑戰(zhàn)。

使用FlexibleCircuit提供的照片

柔性電路始終具有影響布線的彎曲線。由于可能存在材料應(yīng)力，因此無法在彎曲線附近放置元件或過孔。

渲染演示剛?cè)峤Y(jié)合PCB彎曲線的基本概念。

即使正確定位元件，彎曲柔性電路也會(huì)在表面貼裝焊盤和通孔上產(chǎn)生反復(fù)的機(jī)械應(yīng)力。您的團(tuán)隊(duì)可以通過使用通孔電鍍和通過額外的覆蓋層支撐襯墊支撐來固定襯墊來減輕這些壓力。 2

當(dāng)您設(shè)計(jì)時(shí)您的跟蹤路由，遵循減少電路壓力的做法。使用陰影多邊形在柔性電路上承載電源或接地層時(shí)保持靈活性。您應(yīng)該使用彎曲的跡線而不是90°或45°角，并使用淚珠圖案來改變跡線寬度。 3

用于跟蹤到跟蹤連接的淚珠模式。

這些做法減少了壓力點(diǎn)和弱點(diǎn)。另一種最佳實(shí)踐是通過錯(cuò)開雙側(cè)柔性電路的頂部和底部跡線來分布應(yīng)力。偏移跡線可防止跡線在相同方向上相互疊加并增強(qiáng)PCB。

您還應(yīng)將跡線垂直于彎曲線布線以減輕應(yīng)力。當(dāng)從剛性移動(dòng)到柔性再回到剛性時(shí)，從一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)的層數(shù)可能不同。您可以通過偏移相鄰層的布線來使用跟蹤布線來為柔性電路增加剛度。 1,2,5,6

機(jī)電因素影響設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)剛?cè)峤Y(jié)合PCB時(shí)，請(qǐng)考慮影響柔性電路和剛性電路板的機(jī)電因素。在構(gòu)建設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)關(guān)注彎曲半徑與厚度的比率。對(duì)于柔性電路，彎曲區(qū)域的彎曲變窄或厚度增加會(huì)增加失效的可能性。制造商建議將彎曲半徑保持在柔性電路材料厚度的至少十倍，并建立電路的“紙娃娃”以確定彎曲發(fā)生的位置。 3,6

應(yīng)避免沿其外彎曲拉伸柔性電路或沿內(nèi)彎曲壓縮柔性電路。將彎曲角度增加超過90°會(huì)增加一點(diǎn)處的拉伸和柔性電路上另一點(diǎn)處的壓縮。

剛性 - 柔性可靠性的另一個(gè)關(guān)鍵問題是彎曲區(qū)域中導(dǎo)體的厚度和類型。您可以通過減少導(dǎo)體上的電鍍量和僅使用焊盤來減小厚度和機(jī)械應(yīng)力。重銅，金或鎳鍍層的使用降低了彎曲處的柔韌性，并允許發(fā)生機(jī)械應(yīng)力和斷裂。

剛性 - 柔性PCB設(shè)計(jì)需要團(tuán)隊(duì)合作

新的PCB設(shè)計(jì)工具使您的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠管理多層堆棧，可視化3D機(jī)電設(shè)計(jì)，檢查設(shè)計(jì)規(guī)則以及模擬柔性電路的操作。即使掌握了這些工具，剛性 - 柔性PCB的成功設(shè)計(jì)也取決于團(tuán)隊(duì)和制造商之間的團(tuán)隊(duì)合作。

團(tuán)隊(duì)合作必須從項(xiàng)目的最初階段開始，并在整個(gè)設(shè)計(jì)過程和關(guān)系中繼續(xù)進(jìn)行。關(guān)于一致的溝通。 2,6

您之前是否設(shè)計(jì)過剛性柔性PCB？您將在本文中添加哪些最佳做法？在下面的評(píng)論中分享您的見解。

資源

Hickey，Ed。 “自動(dòng)化剛性 - 柔性PCB中的層間設(shè)計(jì)檢查?！?a href="http://www.greenbey.cn/tags/Cadence/" target="_blank">Cadence。 2018年8月22日。

“剛性 - 柔性PCB設(shè)計(jì)最佳實(shí)踐簡(jiǎn)介”.Altium。2018年8月19日。

“Flex的實(shí)用設(shè)計(jì)指南”。8月17日， 2018年。

“Flex Circuits設(shè)計(jì)指南”.Minco。2018年8月17日。

Isaac，John。“剛性 - 柔性技術(shù)：主流使用但更復(fù)雜的設(shè)計(jì)?！?月18日，2018。

“Flex-Rigid設(shè)計(jì)指南?！盬urth Elektronik。 2018年8月16日。