柔性電(diàn)路的未来

2021-03-09

柔性電(diàn)路的未来

正如韬放 PCB预测的那样，柔性電(diàn)路市场将在未来持续稳定增長(cháng)，就像过去三十年一样。原因不难发现，一方面，挠性電(diàn)路继续支持对不同行业如此重要的现有(yǒu)技术，另一方面，先进的挠性電(diàn)路能(néng)够舒适地满足制造商(shāng)提出的未来需求。新(xīn)兴行业，包括军事，航空電(diàn)子，航空航天，電(diàn)信，消费電(diàn)子，医疗和汽車(chē)。為(wèi)了适当地解释柔性電(diàn)路的未来，有(yǒu)必要从三个角度考虑这一主题：

柔性電(diàn)路的新(xīn)配置[1]

柔性電(diàn)路有(yǒu)用(yòng)的新(xīn)应用(yòng)[2]

较新(xīn)的技术正在用(yòng)于制造柔性電(diàn)路[3]

柔性電(diàn)路的新(xīn)配置

根据市场需求，制造商(shāng)总是愿意增加更多(duō)的挠性层数量，以及常见的盲孔和埋孔结构，嵌入式组件，集成连接器，雕刻挠性等等。

同样，根据应用(yòng)，制造商(shāng)可(kě)以提供灵活的设计，要求在特定區(qū)域屏蔽EMI / EMC，采用(yòng)非对称结构，并且在不同的刚性區(qū)域之间使用(yòng)不同的厚度。

除了常规的刚性-柔性PCB构造方法外，最近在不同制造商(shāng)提供的柔性電(diàn)路的新(xīn)配置方面也取得了进展。标准的刚柔PCB是对称结构，可(kě)作為(wèi)构建的基線(xiàn)，并提供对阻抗的良好控制。

标准刚性-柔性PCB的制造通常在结构的中心具有(yǒu)柔性层，并且在柔性和刚性區(qū)域均具有(yǒu)均匀的层数。尽管四到十六层在设计中很(hěn)常见，但可(kě)以更多(duō)。将柔性层放置在中央可(kě)提供最大程度的灵活性。但是，诸如韬放 PCB之类的制造商(shāng)也提供不同的配置，例如：

奇数层数

不对称构造

层数变化

集成的ZIF尾巴

通孔设计

气隙构造

多(duō)个刚性區(qū)域厚度

屏蔽层

尽管大多(duō)数设计更喜欢偶数层结构，但制造商(shāng)的确提供了奇数层数，这有(yǒu)其自身的优势。例如，刚性-柔性PCB在其刚性部分(fēn)中可(kě)以具有(yǒu)七个层，并且可(kě)以具有(yǒu)三个柔性電(diàn)路层。带状線(xiàn)阻抗控制的要求主要驱动这种性质的设计，其中挠性區(qū)域需要两侧屏蔽。柔性區(qū)域中的结构通常在两个外层上都具有(yǒu)接地层，在它们之间夹有(yǒu)一个信号层-在刚性部分(fēn)之间提供了大量的互连。

奇数层设计中的主要因素是刚性和挠性區(qū)域都可(kě)能(néng)具有(yǒu)奇数层，并且刚性和挠性區(qū)域中的层数可(kě)能(néng)相互独立。制造商(shāng)也提供其他(tā)变體(tǐ)-核心一侧的偶数层数，而另一侧的奇数层数。优点是在短期和長(cháng)期弯曲时都具有(yǒu)较高的柔韧性和较高的可(kě)靠性。省略不想要的层也可(kě)以降低设计成本。

复杂的设计要求（例如盲孔结构或同一PCB中的介電(diàn)层厚度差异很(hěn)大）要求采用(yòng)非对称结构。制造商(shāng)更喜欢将柔韧性层移向堆叠的底部，而不是将其置于中间。尽管这确实引起了制造过程中的翘曲和扭曲问题，但是使用(yòng)压紧夹具可(kě)以轻松地处理(lǐ)它们。

制造商(shāng)提供了另一种结构，在刚性部分(fēn)之间具有(yǒu)不同的挠性层数。例如，第一刚性部分(fēn)和第二刚性部分(fēn)之间可(kě)以具有(yǒu)四到六个挠曲层，但是在刚性部分(fēn)二和三之间仅具有(yǒu)一个或两个挠曲层。减少不必要的挠性层有(yǒu)助于显着提高具有(yǒu)较少层数的部分(fēn)的弯曲能(néng)力。

通过将ZIF尾部集成到刚柔设计的刚性端中，制造商(shāng)无需安装ZIF连接器。这在高密度设计中大有(yǒu)裨益，因為(wèi)它既节省了空间，又(yòu)节省了成本，同时又(yòu)产生了薄型设计。

高密度设计通常需要盲孔和掩埋通孔，而近间距BGA可(kě)能(néng)需要焊盘内通孔设计以及通孔填充和封盖。尽管材料和制造方法的尺寸公差限制了多(duō)层刚挠性PCB的层压循环次数，但通过将其放置在板的刚性部分(fēn)中，可(kě)以通过垫内通孔设计进行制造。

制造商(shāng)还以单独配置的独立对的形式提供柔韧性层，两者之间有(yǒu)空气间隙。这具有(yǒu)显着改善挠曲部的挠性的优点。当然，这种设计仅适用(yòng)于两层以上的挠性层。刚性區(qū)域内不存在粘合剂，从而提高了通孔的可(kě)靠性，从而可(kě)以長(cháng)期使用(yòng)電(diàn)路板。

尽管昂贵且复杂的叠层设计，但是可(kě)以在多(duō)个刚性區(qū)域中构造具有(yǒu)不同厚度的柔性電(diàn)路，但是目前仅限于具有(yǒu)不同厚度的两个刚性區(qū)域。

需要屏蔽层以减少EMI和RF干扰影响的特殊柔性電(diàn)路使用(yòng)专用(yòng)膜而不是铜层。使用(yòng)铜层作為(wèi)屏蔽是昂贵的主张。而是，特殊薄膜在保持挠曲的厚度减小(xiǎo)的同时，充当了有(yǒu)效的屏蔽材料，从而提高了柔韧性。

柔性電(diàn)路有(yǒu)用(yòng)的新(xīn)应用(yòng)

可(kě)穿戴電(diàn)子市场是柔性電(diàn)路在爆炸中独立触发的最新(xīn)应用(yòng)之一。身體(tǐ)上佩戴電(diàn)子设备本质上要求舒适，而灵活的電(diàn)路可(kě)确保这一点。市场上流行的可(kě)穿戴電(diàn)子应用(yòng)的一些示例是腕戴式活动和身體(tǐ)功能(néng)监测器，脚踏式传感器，可(kě)穿戴式婴儿监测器，医疗传感器，宠物(wù)监测器以及穿着破旧的電(diàn)子设备。通过弯曲并形成适合人體(tǐ)曲線(xiàn)的柔性電(diàn)路，这些应用(yòng)可(kě)為(wèi)長(cháng)时间的佩戴和使用(yòng)提供舒适感。

用(yòng)于制造柔性電(diàn)路的较新(xīn)技术

柔性PCB的制造仍然遵循光刻和蚀刻的传统方法，以去除多(duō)余的铜。為(wèi)了制作更薄的挠性電(diàn)路，西北大學(xué)麦考密克工程學(xué)院的研究人员完全放弃了铜层。相反，他(tā)们使用(yòng)的是将石墨烯基油墨以所需的图案喷涂到基板上，以提供電(diàn)连接。

使用(yòng)石墨烯的优点是双重的。第一，石墨烯可(kě)以只有(yǒu)一个原子厚存在，并且其二维特性使其既具有(yǒu)柔韧性又(yòu)具有(yǒu)透明性。但是，研究人员将其喷涂到14纳米厚的层上，以创建轨迹和图案。第二个优势是石墨烯的导電(diàn)性是铜的250倍，因此仅需非常薄的层即可(kě)。这显着提高了灵活性，减轻了重量，并允许更薄的柔性電(diàn)路。下一个尝试是允许对石墨烯进行掺杂，以便除了将其用(yòng)作导體(tǐ)之外，还可(kě)以将其用(yòng)作制造嵌入式晶體(tǐ)管的半导體(tǐ)。