了解Flex PCB和加强筋

2022-09-06

了解Flex PCB和加强筋

在電(diàn)子设计中，在单块板上布置复杂電(diàn)路的能(néng)力非常重要。然而，与電(diàn)路板开发相关的制造成本导致使用(yòng)更先进的材料和技术。这些可(kě)以更容易地制造完全柔性的PCB。Flex pcb電(diàn)路是一个相当复杂的主题，有(yǒu)时难以理(lǐ)解。无论您多(duō)年来一直从事柔性PCB设计，还是刚刚开始，您都必须學(xué)习的一件事是如何正确布線(xiàn)柔性PCB電(diàn)路和加强板。

多(duō)年来，柔性PCB、加强筋和整體(tǐ)柔韧性一直是热门话题。越多(duō)的制造商(shāng)和设计人员将柔性PCB集成到他(tā)们的设计中，他(tā)们的注意力就越转移到如何加强柔性PCB组件以控制设计中可(kě)能(néng)有(yǒu)多(duō)少柔性。本指南将帮助您了解有(yǒu)关Flex PCB加强筋的更多(duō)信息。

Flex pcb加强筋的基础知识

加强板是柔性PCB上的一层额外材料，有(yǒu)助于防止電(diàn)路板弯曲和断裂。柔性pcb加强筋有(yǒu)助于在产品的处理(lǐ)和使用(yòng)过程中防止机械损坏。弯曲过多(duō)或掉落在其边缘的柔性pcb電(diàn)路可(kě)能(néng)会破裂或破坏其连接焊盘或迹線(xiàn)。加强板通过加强板的最薄弱点——它的边缘来防止这种情况。

加强筋通常用(yòng)于需要向材料施加大量力或扭矩的设计中。它们也常用(yòng)于设计需要承受冲击的電(diàn)子产品，例如汽車(chē)应用(yòng)中的電(diàn)子产品。它们可(kě)以由各种材料制成，包括FR4、玻璃增强环氧树脂、聚酰亚胺或碳纤维。加强件的刚度将取决于所选择的材料和层的厚度。pcb加强筋的厚度应根据应用(yòng)的预期应力和挠度要求进行选择。

為(wèi)什么加强筋在Flex PCB中很(hěn)重要？

这些限制非常重要，因為(wèi)在板刚度、给定外壳或外形尺寸的限制、组装考虑因素和制造成本之间存在设计折衷。通常选择加强筋放置和材料来平衡所有(yǒu)这些因素，同时满足EMI屏蔽要求或其他(tā)设计特定要求。

柔性pcb電(diàn)路中的加强板很(hěn)常见，但并非所有(yǒu)设计都需要。如果您不使用(yòng)其中一个，它可(kě)能(néng)会导致您的设计出现问题，因為(wèi)電(diàn)流无法在不引起干扰或噪声问题的情况下流过您的flex pcb電(diàn)路。

柔性PCB加强材料

柔性PCB加强材料既灵活又(yòu)刚性，為(wèi)柔性PCB電(diàn)路提供支撑和刚性。柔性PCB加强板可(kě)以由聚酰亚胺或玻璃填充环氧树脂材料制成。柔性PCB加强材料通常涂有(yǒu)非导電(diàn)材料，以防止导電(diàn)迹線(xiàn)与電(diàn)路板表面上的任何金属组件之间发生短路。加强筋支撑迹線(xiàn)并防止它们在狭窄的角落或凸起处弯曲时过度弯曲。

带材的pcb加强筋厚度取决于您的应用(yòng)所需的刚度。例如，如果您将组件安装在柔性PCB上并施加大量力，则可(kě)能(néng)需要使用(yòng)更厚的柔性PCB加强板，而不是将组件安装在更薄的塑料上需要较少的支持。

柔性PCB加强筋：常用(yòng)材料

根据您处理(lǐ)的pcb加强板应用(yòng)，您必须使用(yòng)几种不同类型的加强板。了解不同的类型可(kě)以帮助您為(wèi)您的flex pcb项目选择正确的类型。

用(yòng)于您的flex pcb的FR4加强筋

FR4是一种玻璃环氧层压板，具有(yǒu)良好的机械性能(néng)和耐高温性。它可(kě)用(yòng)于许多(duō)需要良好热稳定性的应用(yòng)。与聚酰亚胺(PI)或不锈钢(SS)等其他(tā)材料相比，使用(yòng)FR4的主要缺点是其耐化學(xué)性低。

用(yòng)于您的flex pcb的PI加强筋

PI是一种聚酰亚胺薄膜层压材料，与FR4相比具有(yǒu)优异的耐化學(xué)性和耐热性。然而，由于其薄膜结构，它的机械性能(néng)低于FR4，因此在承受大载荷或应力集中时更容易出现裂纹。此外，与FR4相比，PI的导热性较差，限制了其作為(wèi)柔性PCB加强件的用(yòng)途，除非采取额外措施，例如添加铜迹線(xiàn)进行散热。

用(yòng)于您的flex pcb的不锈钢加强筋

不锈钢是一种金属板材，在某些情况下可(kě)以用(yòng)作加强筋，因為(wèi)它具有(yǒu)良好的机械性能(néng)，并且可(kě)以弯曲而不会产生太大的变形（即，它具有(yǒu)高屈服强度）。不锈钢板可(kě)以使用(yòng)标准工具切割，如剪刀(dāo)和咬合器。除了使用(yòng)标准工具切割外，不锈钢还可(kě)以激光切割成任何所需的形状，使其成為(wèi)柔性PCB加强筋的理(lǐ)想候选者，在这种情况下，各种设计可(kě)能(néng)需要许多(duō)不同的形状。

如何使用(yòng)Flex PCB加强筋

选择柔性PCB加强板时，了解它们的工作原理(lǐ)和使用(yòng)方法非常重要。柔性PCB加强筋增加了電(diàn)路板的整體(tǐ)刚度，以弯曲刚度(N/mm)為(wèi)单位。这通常被称為(wèi)“E”值。E值越高，板子越硬。

层数在确定柔性PCB的刚度方面也起着重要作用(yòng)。要确定您需要多(duō)少刚度，您需要知道您的设计需要多(duō)少层。例如：如果您有(yǒu)2层设计，每面1盎司铜，两面1盎司铜，那么您的E值应该在600N/mm左右（1 盎司铜）。如果你想要它更硬，4oz铜会给你一个900N/mm的E值（每层 2 oz）。

Flex PCB中的加强筋放置

顶层加劲肋

顶层的柔性pcb加强筋可(kě)用(yòng)于為(wèi)整个柔性pcb電(diàn)路板提供结构支撑。当柔性pcb電(diàn)路的一侧承受很(hěn)大重量时，通常会使用(yòng)这些加强筋，例如当它连接到LED显示器等设备时。加强筋有(yǒu)助于将重量均匀地转移到柔性pcb電(diàn)路板的两侧。

底层加强筋

当您仅在柔性PCB板的一个區(qū)域需要额外强度时，通常会使用(yòng)底层的柔性加强筋。例如，如果您在某个區(qū)域的有(yǒu)源组件需要比柔性pcb设计的其他(tā)部分(fēn)更多(duō)的支撑，您可(kě)以在此处添加加强件，以获得更好的机械支撑并防止随着时间的推移重复使用(yòng)造成的疲劳损坏。

在柔性PCB中使用(yòng)双重或多(duō)重加强筋

多(duō)个柔性pcb加强筋用(yòng)于為(wèi)柔性PCB提供更高的刚度和强度。它们通常放置在電(diàn)路板上的关键位置，可(kě)以由不同的材料组成，包括金属和塑料。设计多(duō)加强板布局的关键步骤是确定柔性pcb電(diàn)路的哪些區(qū)域需要比其他(tā)區(qū)域更大的刚度。这可(kě)以通过对每个感兴趣的區(qū)域进行机械分(fēn)析或查看柔性pcb产品中容易发生弯曲的位置来完成。

在柔性PCB中使用(yòng)多(duō)个加强筋的主要问题是它不适用(yòng)于所有(yǒu)应用(yòng)。如果您有(yǒu)高密度的过孔，您可(kě)能(néng)需要使用(yòng)多(duō)个加强板。要确定这是否必要，首先查看材料的弯曲模量并将其与介電(diàn)常数进行比较。如果两者都很(hěn)高（例如，>3），您通常可(kě)以使用(yòng)单个加强筋。如果它们很(hěn)低（例如，<2），您可(kě)能(néng)需要多(duō)个加强筋来获得足够的机械支撑。

除了弯曲模量和介電(diàn)常数外，其他(tā)因素也会影响是否需要双重硬化：

每平方英寸的通孔数(Vpsi)

这是指在柔性pcb板的给定區(qū)域上存在多(duō)少个電(diàn)镀通孔。vpsi的数量越多(duō)，单个加强筋就越难以支撑所有(yǒu)加强筋，而不会由于侧向力（例如焊膏挤压和取放动作）的过载而过度弯曲或在某个点塌陷在flex pcb组装过程中。

通孔尺寸

在柔性pcb板布局设计期间，通孔通常大于满足更多(duō)電(diàn)流和功率密度要求所需的尺寸。这在使用(yòng)单个加强筋时可(kě)能(néng)会导致问题，因為(wèi)随着更多(duō)電(diàn)流流过它，它将被拉伸超过其弹性极限。双加强筋可(kě)以通过為(wèi)大通孔提供更多(duō)支撑并防止它们在柔性pcb组装过程中在压力下弯曲来帮助缓解这个问题。

板上元件的密度

芯片组和内存设备等组件可(kě)以密集地封装在一起，这增加了在取放操作过程中损坏的风险。如果不使用(yòng)双重加固，这可(kě)能(néng)会导致一个组件出现故障，从而对整个封装产生负面影响，甚至导致整个行或列在测试或老化过程中出现故障。

最后的想法

在為(wèi)您的项目创建柔性PCB时，了解与柔性PCB一起使用(yòng)的附加组件非常重要。柔性PCB和加强筋肯定就是这种情况。通过了解这些如何与您的柔性PCB一起使用(yòng)，您将能(néng)够更好地创建高效的電(diàn)路板并获得更大的成功机会。但是，关于柔性PCB和加强板，您可(kě)能(néng)必须确保与韬放電(diàn)子等合格且经验丰富的柔性電(diàn)路制造商(shāng)合作。查看他(tā)们的网站以获取有(yǒu)关柔性PCB的更多(duō)信息。