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剛柔結合削減電子產品組裝成本
剛柔結合削減電子產品組裝成本
剛撓性PCB設計的制造成本可能很高，但是它們可以在電子系統組裝過程中實質上節省成本。
在電子產品中，直線并非總是兩點之間的最短路徑：由于采用了剛柔結合的PCB架構，電路可以以180o彎折的方式折疊到其自身上（以最小高度疊加），從而縮小了產品尺寸。
什么是剛撓性PCB？
剛撓式印刷電路板是剛性和撓性技術的結合。在這種類型的PCB中，一個或多個柔性電路用于連接剛性PCB中的子電路。剛柔印刷電路板的柔性部分通常是多層電路。填充的通孔用于確保這些層之間的互連性。
剛柔印刷電路板如何減少組裝成本？
在項目中使用剛撓性PCB可以節省直接和間接的成本。直接成本節省主要來自物料清單和庫存減少。間接的成本節省來自降低的組裝成本和更高的可靠性。
讓我們假設一個產品具有6個互連的剛性PCB（電源板，兩個控制板和三個顯示板）。這些板之間的互連需要線束和連接器對。現在，讓我們看一下使用剛撓性PCB如何減少直接和間接成本。
直接節省成本
具有6個剛性部分的單個剛性-柔性PCB可用于替換產品中6個剛性PCB的整個組件。它還取代了線束并消除了對連接器的要求。減少庫存可直接節省成本。
間接節省成本
由于剛性-柔性印刷電路板不涉及線束，因此節省了組裝這些線束的成本。同樣，沒有線束意味著沒有接線錯誤，這會增加產品的可靠性。這簡化了測試程序，也降低了組裝成本。
剛撓PCB中使用的材料
剛性-柔性PCB使用剛性和柔性材料的組合。這些材料包括芯材，預浸料，銅箔，柔性層壓板，覆蓋層和粘結層。
柔性部分中使用的PCB材料的厚度僅為幾微米，但可以可靠地蝕刻。在衛星和航空航天應用中，這通常使它們優于剛性PCB。
要了解有關衛星應用中使用的柔性PCB的更多信息，請閱讀我們的文章“衛星應用中的柔性PCB：比云還輕”。
沒有流動的預浸料是剛撓制造中最關鍵的組件之一。這種類型的預浸料可以防止環氧樹脂流到PCB的柔性部分上。
剛性撓性PCB中的撓性部分使用未增強的基材制成，該基材由覆有軋制銅的聚酰亞胺介電膜制成。軋制的銅比剛性PCB中使用的銅箔更具柔韌性。因此，首先要鉆孔覆層的基礎材料，然后對孔進行選擇性電鍍。鍍上孔后，便會蝕刻走線和焊盤。鍵合用于隔離導電層。Bondply是一層聚酰亞胺薄膜，兩面都涂有粘合劑。該層還將撓性疊層的外表面與延伸到剛性PCB區域的色帶絕緣。
與堆疊在一起的剛性材料相比，柔性材料的尺寸穩定性較差。孔與銅的間隙必須至少為10密耳。通孔的放置距離剛性區域的邊緣至少50密耳。
尋求制造商的指導，以開發您的PCB疊層和PCB設計規則。撓性/剛性預浸料之間的CTE（熱膨脹系數）變化需要仔細平衡厚度，尤其是對于受控阻抗設計。
如何最大程度地減少剛柔印刷電路板的設計成本？
保持盡可能少的層數
最小化層數可減少制造PCB所需的預浸料的數量。同時，較少的層數簡化了PCB制造過程，因此降低了總體制造成本。
使用硬板層壓板以達到整體厚度
為了達到特定的整體厚度，始終建議使用剛性層壓板，而不是使用其他的無流動預浸料。與無流動的預浸料相比，剛性層壓板的成本較低。
確保剛性-柔性PCB中的柔性臂在剛性部分中終止
如果柔性PCB設計人員希望柔性PCB的一根或多根柔性臂終止于一根柔性電纜中，則他們需要額外的機械支撐。這是因為這些撓性連接件不具有所需的厚度或剛度。這導致在制造過程中保護這些撓性層的成本。因此，使所有的柔性臂都終止于剛性部分將減少剛性-柔性PCB設計的總成本。
剛性-柔性PCB中柔性部分的設計優勢
剛性-柔性PCB的柔性部分可發揮許多物理設計優勢，其中包括：
360度可彎曲性。這是將撓性電路用于醫療設備和可穿戴設備的主要原因之一。
在惡劣環境下具有出色的抗振動和其他破壞性。
支持緊湊，輕巧的設計；產品重量可以大大減少。
小型柔性電纜占用的空間比普通電線要少。
扭曲或扭曲而沒有任何相關破壞的能力。
要了解有關柔性PCB應用的更多信息，請閱讀我們的文章為什么在醫療設備和可穿戴設備中使用柔性PCB？
在電子產品制造方面，剛撓性PCB同樣具有優勢。
與許多其他PCB相比，它們可提供更好的氣流和散熱效果。
組裝成本遠低于傳統線束。
由于簡化了生產流程并實現了標準化，因此對裝配錯誤的總體敏感性降低，而無需構建許多這樣的線束就需要麻煩的手動輸入。
簡化測試程序。剛柔結合的PCB消除組件組裝之前的連接問題的能力，可以防止不必要的浪費和費用。
剛性-柔性PCB中的柔性走線布線
彎曲區域中的走線路徑應該是彎曲的，而不是成角度的，以增加剝離強度。此建議與剛性板的布線實踐相反。為了增加色帶的柔韌性，飛機應該用陰影線表示；然而，交叉影線使阻抗控制復雜化。同樣，需要仔細平衡。為了提高色帶的柔韌性，不同層上的走線應垂直交錯，而不是彼此疊放。
要了解有關柔性設計注意事項的更多信息，請閱讀我們的文章，避免常見的柔性PCB錯誤和成功設計。
環形圈在僅可彎曲區域應盡可能大，以減少剝落的風險，出于同樣的原因，從環形圈到走線的過渡點應為水滴狀。添加標簽或錨點也有助于防止剝離。
跡線應始終垂直于將彎曲的彎曲區域中的折痕。如果柔韌性色帶的內角很鋒利，則應添加撕裂止動件。布置過程中，可以在那些拐角的彎頭處加入銅以進行加固，或者可以為內部拐角半徑指定聚酰亞胺加強筋。加強層可以在覆蓋涂層粘合時層壓，是防止撕裂的首選方法。最好的策略是避免在柔性設計中使用尖角。
剛柔設計的一個非常基本的清單包括以下布線注意事項：
彎曲跡線應垂直交錯，如下所示。
跡線應彎曲。應避免沿走線的鋒利邊緣。
對于剛柔設計，孔到彎曲的距離很重要。那就是通孔和剛柔過渡區域之間的距離。對于高可靠性應用，請避免低于50密耳。請記住，剛撓設計中最容易違反的規則：大多數制造商在商業應用中不允許使用不少于30密耳的密耳。
盡量減少柔韌性層的數量。
Sierra建議在設計剛性-柔性板時將柔性層放置在剛性層中。層數應始終為偶數。
鉆銅應為10密耳。鉆銅對于剛撓非常重要。
下面顯示了一個示例4層剛柔疊層。
請記住，剛撓式PCB設計的制造成本可能很高，但可以節省系統組裝期間的成本。您在規劃階段咨詢PCB制造商的時間越早，您的PCB越好。PCB制造商及時參與設計過程使制造商能夠生產針對您的最終產品優化的PCB。在設計中使用剛撓性PCB將大大降低組裝成本。Sierra Circuits的柔性印刷電路板服務包括柔性原型，高科技快速旋轉剛性-柔性PCB和用于柔性的HDI。我們提供單層，雙層，剛柔，多層和HDI柔性PCB。