刚柔结合削减電(diàn)子产品组装成本

2021-04-26

刚柔结合削减電(diàn)子产品组装成本

刚挠性PCB设计的制造成本可(kě)能(néng)很(hěn)高，但是它们可(kě)以在電(diàn)子系统组装过程中实质上节省成本。

在電(diàn)子产品中，直線(xiàn)并非总是两点之间的最短路径：由于采用(yòng)了刚柔结合的PCB架构，電(diàn)路可(kě)以以180º弯折的方式折叠到其自身上（以最小(xiǎo)高度叠加），从而缩小(xiǎo)了产品尺寸。

什么是刚挠性PCB？

刚挠式印刷電(diàn)路板是刚性和挠性技术的结合。在这种类型的PCB中，一个或多(duō)个柔性電(diàn)路用(yòng)于连接刚性PCB中的子電(diàn)路。刚柔印刷電(diàn)路板的柔性部分(fēn)通常是多(duō)层電(diàn)路。填充的通孔用(yòng)于确保这些层之间的互连性。

刚柔印刷電(diàn)路板如何减少组装成本？

在项目中使用(yòng)刚挠性PCB可(kě)以节省直接和间接的成本。直接成本节省主要来自物(wù)料清单和库存减少。间接的成本节省来自降低的组装成本和更高的可(kě)靠性。

让我们假设一个产品具有(yǒu)6个互连的刚性PCB（電(diàn)源板，两个控制板和三个显示板）。这些板之间的互连需要線(xiàn)束和连接器对。现在，让我们看一下使用(yòng)刚挠性PCB如何减少直接和间接成本。

直接节省成本

具有(yǒu)6个刚性部分(fēn)的单个刚性-柔性PCB可(kě)用(yòng)于替换产品中6个刚性PCB的整个组件。它还取代了線(xiàn)束并消除了对连接器的要求。减少库存可(kě)直接节省成本。

间接节省成本

由于刚性-柔性印刷電(diàn)路板不涉及線(xiàn)束，因此节省了组装这些線(xiàn)束的成本。同样，没有(yǒu)線(xiàn)束意味着没有(yǒu)接線(xiàn)错误，这会增加产品的可(kě)靠性。这简化了测试程序，也降低了组装成本。

刚挠PCB中使用(yòng)的材料

刚性-柔性PCB使用(yòng)刚性和柔性材料的组合。这些材料包括芯材，预浸料，铜箔，柔性层压板，覆盖层和粘结层。

柔性部分(fēn)中使用(yòng)的PCB材料的厚度仅為(wèi)几微米，但可(kě)以可(kě)靠地蚀刻。在卫星和航空航天应用(yòng)中，这通常使它们优于刚性PCB。

要了解有(yǒu)关卫星应用(yòng)中使用(yòng)的柔性PCB的更多(duō)信息，请阅读我们的文(wén)章“卫星应用(yòng)中的柔性PCB：比云还轻”。

没有(yǒu)流动的预浸料是刚挠制造中最关键的组件之一。这种类型的预浸料可(kě)以防止环氧树脂流到PCB的柔性部分(fēn)上。

刚性挠性PCB中的挠性部分(fēn)使用(yòng)未增强的基材制成，该基材由覆有(yǒu)轧制铜的聚酰亚胺介電(diàn)膜制成。轧制的铜比刚性PCB中使用(yòng)的铜箔更具柔韧性。因此，首先要钻孔覆层的基础材料，然后对孔进行选择性電(diàn)镀。镀上孔后，便会蚀刻走線(xiàn)和焊盘。键合用(yòng)于隔离导電(diàn)层。Bondply是一层聚酰亚胺薄膜，两面都涂有(yǒu)粘合剂。该层还将挠性叠层的外表面与延伸到刚性PCB區(qū)域的色带绝缘。

与堆叠在一起的刚性材料相比，柔性材料的尺寸稳定性较差。孔与铜的间隙必须至少為(wèi)10密耳。通孔的放置距离刚性區(qū)域的边缘至少50密耳。

寻求制造商(shāng)的指导，以开发您的PCB叠层和PCB设计规则。挠性/刚性预浸料之间的CTE（热膨胀系数）变化需要仔细平衡厚度，尤其是对于受控阻抗设计。

如何最大程度地减少刚柔印刷電(diàn)路板的设计成本？

保持尽可(kě)能(néng)少的层数

最小(xiǎo)化层数可(kě)减少制造PCB所需的预浸料的数量。同时，较少的层数简化了PCB制造过程，因此降低了总體(tǐ)制造成本。

使用(yòng)硬板层压板以达到整體(tǐ)厚度

為(wèi)了达到特定的整體(tǐ)厚度，始终建议使用(yòng)刚性层压板，而不是使用(yòng)其他(tā)的无流动预浸料。与无流动的预浸料相比，刚性层压板的成本较低。

确保刚性-柔性PCB中的柔性臂在刚性部分(fēn)中终止

如果柔性PCB设计人员希望柔性PCB的一根或多(duō)根柔性臂终止于一根柔性電(diàn)缆中，则他(tā)们需要额外的机械支撑。这是因為(wèi)这些挠性连接件不具有(yǒu)所需的厚度或刚度。这导致在制造过程中保护这些挠性层的成本。因此，使所有(yǒu)的柔性臂都终止于刚性部分(fēn)将减少刚性-柔性PCB设计的总成本。

刚性-柔性PCB中柔性部分(fēn)的设计优势

刚性-柔性PCB的柔性部分(fēn)可(kě)发挥许多(duō)物(wù)理(lǐ)设计优势，其中包括：

360度可(kě)弯曲性。这是将挠性電(diàn)路用(yòng)于医疗设备和可(kě)穿戴设备的主要原因之一。

在恶劣环境下具有(yǒu)出色的抗振动和其他(tā)破坏性。

支持紧凑，轻巧的设计；产品重量可(kě)以大大减少。

小(xiǎo)型柔性電(diàn)缆占用(yòng)的空间比普通電(diàn)線(xiàn)要少。

扭曲或扭曲而没有(yǒu)任何相关破坏的能(néng)力。

要了解有(yǒu)关柔性PCB应用(yòng)的更多(duō)信息，请阅读我们的文(wén)章為(wèi)什么在医疗设备和可(kě)穿戴设备中使用(yòng)柔性PCB？

在電(diàn)子产品制造方面，刚挠性PCB同样具有(yǒu)优势。

与许多(duō)其他(tā)PCB相比，它们可(kě)提供更好的气流和散热效果。 

组装成本遠(yuǎn)低于传统線(xiàn)束。

由于简化了生产流程并实现了标准化，因此对装配错误的总體(tǐ)敏感性降低，而无需构建许多(duō)这样的線(xiàn)束就需要麻烦的手动输入。

简化测试程序。刚柔结合的PCB消除组件组装之前的连接问题的能(néng)力，可(kě)以防止不必要的浪费和费用(yòng)。

刚性-柔性PCB中的柔性走線(xiàn)布線(xiàn) 

弯曲區(qū)域中的走線(xiàn)路径应该是弯曲的，而不是成角度的，以增加剥离强度。此建议与刚性板的布線(xiàn)实践相反。為(wèi)了增加色带的柔韧性，飞机应该用(yòng)阴影線(xiàn)表示；然而，交叉影線(xiàn)使阻抗控制复杂化。同样，需要仔细平衡。為(wèi)了提高色带的柔韧性，不同层上的走線(xiàn)应垂直交错，而不是彼此叠放。

要了解有(yǒu)关柔性设计注意事项的更多(duō)信息，请阅读我们的文(wén)章，避免常见的柔性PCB错误和成功设计。

环形圈在仅可(kě)弯曲區(qū)域应尽可(kě)能(néng)大，以减少剥落的风险，出于同样的原因，从环形圈到走線(xiàn)的过渡点应為(wèi)水滴状。添加标签或锚点也有(yǒu)助于防止剥离。

迹線(xiàn)应始终垂直于将弯曲的弯曲區(qū)域中的折痕。如果柔韧性色带的内角很(hěn)锋利，则应添加撕裂止动件。布置过程中，可(kě)以在那些拐角的弯头处加入铜以进行加固，或者可(kě)以為(wèi)内部拐角半径指定聚酰亚胺加强筋。加强层可(kě)以在覆盖涂层粘合时层压，是防止撕裂的首选方法。最好的策略是避免在柔性设计中使用(yòng)尖角。

刚柔设计的一个非常基本的清单包括以下布線(xiàn)注意事项：

弯曲迹線(xiàn)应垂直交错，如下所示。

迹線(xiàn)应弯曲。应避免沿走線(xiàn)的锋利边缘。

对于刚柔设计，孔到弯曲的距离很(hěn)重要。那就是通孔和刚柔过渡區(qū)域之间的距离。对于高可(kě)靠性应用(yòng)，请避免低于50密耳。请记住，刚挠设计中最容易违反的规则：大多(duō)数制造商(shāng)在商(shāng)业应用(yòng)中不允许使用(yòng)不少于30密耳的密耳。

尽量减少柔韧性层的数量。

Sierra建议在设计刚性-柔性板时将柔性层放置在刚性层中。层数应始终為(wèi)偶数。

钻铜应為(wèi)10密耳。钻铜对于刚挠非常重要。

下面显示了一个示例4层刚柔叠层。

请记住，刚挠式PCB设计的制造成本可(kě)能(néng)很(hěn)高，但可(kě)以节省系统组装期间的成本。您在规划阶段咨询PCB制造商(shāng)的时间越早，您的PCB越好。PCB制造商(shāng)及时参与设计过程使制造商(shāng)能(néng)够生产针对您的最终产品优化的PCB。在设计中使用(yòng)刚挠性PCB将大大降低组装成本。Sierra Circuits的柔性印刷電(diàn)路板服務(wù)包括柔性原型，高科(kē)技快速旋转刚性-柔性PCB和用(yòng)于柔性的HDI。我们提供单层，双层，刚柔，多(duō)层和HDI柔性PCB。