剛柔(rou)結合 PCB 設計的(de)制(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)可能(neng)很(hen)高，但它們可(ke)以(yi)在電子(zi)系(xi)統組裝過程中從(cong)本(ben)質上(shang)節省(sheng)成本(ben)。

在電子(zi)產品中，直線(xian)並(bing)不(bu)總(zong)是(shi)兩點之間的(de)最(zui)短(duan)路(lu)徑(jing)：由(you)於采(cai)用了剛撓(nao)結合PCB 架構(gou)，電路(lu)可以(yi)通過 180º 彎(wan)曲(qu)（以(yi)最(zui)小(xiao)高度(du)疊加）折疊到自身(shen)上(shang)，從而(er)縮(suo)小(xiao)產品尺(chi)寸(cun)。 

在這(zhe)篇博(bo)文(wen)中，我(wo)們將(jiang)重點關(guan)註(zhu)以(yi)下幾(ji)點：

什(shen)麽(me)是(shi)剛柔(rou)結合 PCB？

剛柔(rou)結合 PCB 是(shi)剛性(xing)和(he)柔(rou)性(xing)技(ji)術的(de)結合。在這(zhe)種(zhong)類型(xing)的(de) PCB 中，壹(yi)個或(huo)多個(ge)柔(rou)性(xing)電路(lu)用於連接(jie)剛性(xing) PCB 中的(de)子(zi)電路(lu)。剛柔(rou)結合 PCB 的(de)柔(rou)性(xing)部(bu)分通常是(shi)多層電路(lu)。填充(chong)通孔用於確保(bao)這(zhe)些層之間的(de)互連。

剛柔(rou)結合 PCB 如何降低(di)組裝成(cheng)本(ben)？

在您的(de)項(xiang)目(mu)中使用剛柔(rou)結合 PCB 可以(yi)直接(jie)和(he)間(jian)接(jie)節省(sheng)成本(ben)。直接(jie)的(de)成(cheng)本(ben)節省(sheng)主要(yao)來(lai)自減少(shao)的(de)物(wu)料清單和庫(ku)存(cun)。間接(jie)成(cheng)本(ben)節約(yue)來(lai)自組裝成(cheng)本(ben)的(de)降低(di)和(he)可靠性(xing)的(de)提(ti)高。

讓我(wo)們假設壹個產品有(you) 6 個(ge)互連的(de)剛性(xing) PCB（電源(yuan)板(ban)、兩(liang)個控(kong)制板(ban)和(he)三(san)個顯(xian)示板(ban)）。這(zhe)些板(ban)之間的(de)互連需(xu)要(yao)線(xian)束和連接(jie)器(qi)對。現(xian)在，讓我(wo)們看(kan)看(kan)使用剛柔(rou)結合 PCB 如何降低(di)直接(jie)和(he)間(jian)接(jie)成(cheng)本(ben)。

直接(jie)節約(yue)成(cheng)本(ben)

具有(you) 6 個(ge)剛性(xing)部(bu)分的(de)單個剛柔(rou)結合 PCB 可用於替(ti)換(huan)產品內 6 個(ge)剛性(xing) PCB 的(de)整(zheng)個(ge)組件。它還取(qu)代(dai)了線(xian)束並(bing)消除(chu)了連接(jie)器(qi)對的(de)需(xu)求(qiu)。這(zhe)種(zhong)庫(ku)存(cun)減少(shao)可(ke)以(yi)直接(jie)節省(sheng)成本(ben)。

間接(jie)成(cheng)本(ben)節約(yue)

由(you)於剛柔(rou)結合 PCB 中不(bu)涉(she)及線(xian)束，因(yin)此節省(sheng)了組裝成(cheng)本(ben)。此外，沒有(you)線(xian)束意(yi)味著(zhe)沒有(you)接(jie)線(xian)錯誤，從而(er)提(ti)高了產品的(de)可(ke)靠性(xing)。這(zhe)簡化(hua)了測試(shi)程序，也(ye)降低(di)了組裝成(cheng)本(ben)。

剛柔(rou)結合 PCB 中使用的(de)材(cai)料

剛撓(nao)結合 PCB 結合使用剛性(xing)和(he)撓(nao)性(xing)材(cai)料。這(zhe)些材(cai)料包(bao)括(kuo)芯(xin)材、預(yu)浸(jin)料、銅箔(bo)、柔(rou)性(xing)層壓(ya)板(ban)、覆(fu)蓋(gai)層和(he)粘合層。

柔(rou)性(xing)部(bu)分中使用的(de)PCB 材(cai)料可能(neng)只(zhi)有(you)幾(ji)微米(mi)厚(hou)，但可(ke)以(yi)可(ke)靠地蝕(shi)刻(ke)。這(zhe)通常使它們在衛(wei)星(xing)和(he)航空航天應用中優(you)於剛性(xing) PCB。

要(yao)了解有(you)關(guan)衛(wei)星(xing)應用中使用的(de)柔(rou)性(xing) PCB 的(de)更(geng)多信(xin)息(xi)，請(qing)閱(yue)讀(du)我(wo)們的(de)文(wen)章(zhang)衛(wei)星(xing)應用中的(de)柔(rou)性(xing) PCB：比(bi)雲更輕(qing)。

無(wu)流動預(yu)浸(jin)料是(shi)剛柔(rou)結合制造(zao)中最(zui)關鍵的(de)部(bu)件之壹。這(zhe)種(zhong)類型(xing)的(de)預(yu)浸(jin)料可防(fang)止環氧樹脂流到 PCB 的(de)柔(rou)性(xing)部(bu)分。

剛柔(rou)結合 PCB 中的(de)柔(rou)性(xing)部(bu)分是(shi)使用未增強的(de)基(ji)板(ban)構(gou)建的(de)，該基板(ban)由(you)包(bao)覆(fu)有(you)壓(ya)延(yan)銅(tong)的(de)聚(ju)酰亞胺(an)介(jie)電薄(bo)膜(mo)組成(cheng)。壓(ya)延(yan)銅(tong)比(bi)剛性(xing)PCB中使用的(de)銅(tong)箔(bo)更(geng)柔(rou)韌。為(wei)此，首先(xian)在包(bao)層基(ji)材上(shang)鉆孔，然後(hou)選擇(ze)性(xing)地(di)鍍上(shang)孔。壹旦(dan)孔被電鍍，走線(xian)和(he)焊盤(pan)被蝕(shi)刻(ke)。Bondply 用於隔離(li)導(dao)電層。Bondply 是(shi)壹層聚(ju)酰亞胺(an)薄(bo)膜(mo)，兩(liang)側(ce)塗有(you)粘(zhan)合(he)劑(ji)。該層還使柔(rou)性(xing)疊層的(de)外表(biao)面(mian)與(yu)延(yan)伸到剛性(xing) PCB 部(bu)分的(de)色(se)帶(dai)絕緣(yuan)。

與(yu)堆疊在壹起的(de)剛性(xing)材(cai)料相比(bi)，柔(rou)性(xing)材(cai)料的(de)尺(chi)寸(cun)穩定性(xing)較(jiao)差。孔到銅的(de)間(jian)隙必(bi)須(xu)至(zhi)少(shao)為(wei) 10 密耳。過孔必(bi)須(xu)放(fang)置(zhi)在距離(li)剛性(xing)區域(yu)邊(bian)緣(yuan)至(zhi)少(shao) 50 密(mi)耳的(de)位(wei)置(zhi)。

向您的(de)制(zhi)造(zao)商(shang)尋求指(zhi)導(dao)，以(yi)制(zhi)定您的(de)PCB 疊層和(he)PCB 設計規則。柔(rou)性(xing)/剛性(xing)預(yu)浸(jin)料之間 CTE（熱膨脹系(xi)數）的(de)變化(hua)需(xu)要(yao)仔(zai)細(xi)平(ping)衡(heng)厚度(du)，尤其(qi)是(shi)對於柔(rou)性(xing)設計中的(de)阻(zu)抗(kang)控(kong)制。

如何最小(xiao)化剛柔(rou)結合 PCB 設計成本(ben)？

保持盡(jin)可(ke)能(neng)低(di)的(de)層數

盡(jin)量(liang)減少(shao)層數可(ke)以(yi)減少(shao)制(zhi)造 PCB 所需的(de)預(yu)浸(jin)料數量(liang)。同時(shi)，較(jiao)少(shao)的(de)層數簡(jian)化(hua)了 PCB 制造過程，從而降低(di)了整體(ti)制造(zao)成(cheng)本(ben)。

使用剛性(xing)板(ban)層壓(ya)板(ban)達(da)到整體(ti)厚度(du)

為(wei)了達(da)到特定的(de)總(zong)厚(hou)度(du)，始(shi)終(zhong)建議(yi)使用剛性(xing)層壓(ya)板(ban)，而(er)不是(shi)使用額外的(de)不(bu)流(liu)動(dong)預(yu)浸(jin)料。與(yu)無流(liu)動(dong)預(yu)浸(jin)料相比(bi)，剛性(xing)層壓(ya)板(ban)的(de)成(cheng)本(ben)較低(di)。

確保(bao)剛柔(rou)結合 PCB 中的(de)柔(rou)性(xing)臂(bi)在剛性(xing)部(bu)分結束

如果(guo)柔(rou)性(xing) PCB 設計人員希(xi)望(wang)柔(rou)性(xing) PCB 的(de)壹(yi)個(ge)或(huo)多個(ge)柔(rou)性(xing)臂(bi)以(yi)柔(rou)性(xing)電纜結束，則他們需(xu)要(yao)額(e)外的(de)機械(xie)支撐(cheng)。這(zhe)是(shi)因(yin)為這(zhe)些柔(rou)性(xing)連(lian)接(jie)不(bu)具(ju)備(bei)所需的(de)厚(hou)度(du)或(huo)剛度(du)。這(zhe)會(hui)導(dao)致(zhi)在制造過程中保(bao)護這(zhe)些柔(rou)性(xing)層的(de)成(cheng)本(ben)。因(yin)此，讓所有(you)柔(rou)性(xing)臂(bi)都以(yi)剛性(xing)部(bu)分結束將降低(di)剛柔(rou)結合 PCB 設計的(de)總(zong)體(ti)成本(ben)。

剛撓(nao)結合 PCB 中撓(nao)性(xing)部(bu)分的(de)設計優勢

剛柔(rou)結合 PCB 的(de)柔(rou)性(xing)部(bu)分釋(shi)放(fang)了許(xu)多物(wu)理設計優勢，它們包(bao)括(kuo)：

• 360 度(du)彎(wan)曲(qu)。這(zhe)是(shi)將柔(rou)性(xing)電路(lu)用於醫(yi)療(liao)設備和可穿(chuan)戴設備的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)之壹。

• 在惡劣環境中具(ju)有(you)出色(se)的(de)抗(kang)振(zhen)動(dong)和(he)其(qi)他(ta)幹(gan)擾能(neng)力。

• 支持緊(jin)湊(cou)、輕(qing)便(bian)的(de)設計；產品重量(liang)可以(yi)大大減輕。

• 體(ti)積(ji)小(xiao)巧、靈(ling)活(huo)的(de)電纜，比(bi)典(dian)型(xing)的(de)電線(xian)占(zhan)用更少(shao)的(de)空(kong)間(jian)。

• 在沒有(you)任(ren)何相關破(po)損的(de)情況下扭曲(qu)或扭(niu)曲(qu)的(de)能(neng)力。

要(yao)了解有(you)關(guan) Flex PCB 應用的(de)更(geng)多信(xin)息(xi)，請(qing)閱(yue)讀(du)我(wo)們的(de)文(wen)章(zhang)為(wei)什(shen)麽 Flex PCB 用於醫(yi)療(liao)設備和可穿(chuan)戴設備？

在電子(zi)產品制(zhi)造(zao)方面，剛撓(nao)結合 PCB 同樣具有(you)優(you)勢。

• 與(yu)許(xu)多其(qi)他(ta) PCB 相(xiang)比，它們允許(xu)更(geng)好的(de)氣(qi)流和(he)散(san)熱(re)。 

• 組裝成(cheng)本(ben)遠低(di)於傳統(tong)線(xian)束。

• 對裝配(pei)錯誤的(de)整(zheng)體(ti)敏(min)感(gan)性(xing)降低(di)，因(yin)為制(zhi)造過程是(shi)簡化(hua)和(he)標準化的(de)，沒有(you)構(gou)建許(xu)多這(zhe)些線(xian)束所需的(de)有(you)問(wen)題的(de)手(shou)動(dong)輸入。

• 簡化了測試(shi)程序。剛柔(rou)結合 PCB 在組件組裝之前消除(chu)連(lian)接(jie)問(wen)題的(de)能(neng)力，可防(fang)止不必(bi)要(yao)的(de)浪(lang)費(fei)和(he)費(fei)用。

剛柔(rou)結合 PCB 中的(de) Flex 走線(xian)布(bu)線(xian) 

柔(rou)性(xing)區域(yu)中的(de)走線(xian)應該是(shi)彎曲(qu)的(de)，而(er)不(bu)是(shi)成角度(du)的(de)，以(yi)增加剝(bo)離(li)強度(du)。此建議與(yu)剛性(xing)板(ban)的(de)布(bu)線(xian)實踐(jian)相反。為了增加色(se)帶(dai)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)，平(ping)面(mian)應該是(shi)交叉(cha)影線(xian)；然(ran)而(er)，交(jiao)叉(cha)影線(xian)使阻抗控(kong)制復(fu)雜(za)化(hua)。同樣，需要(yao)仔(zai)細(xi)平(ping)衡(heng)。不同(tong)層上(shang)的(de)走線(xian)應垂(chui)直交(jiao)錯，而不是(shi)相互重疊，以(yi)增加色(se)帶(dai)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)。

要(yao)了解有(you)關(guan)柔(rou)性(xing)設計註意(yi)事(shi)項(xiang)的(de)更(geng)多信(xin)息(xi)，請(qing)閱(yue)讀(du)我(wo)們的(de)文(wen)章(zhang)避(bi)免常見的(de)柔(rou)性(xing) PCB 錯誤和成(cheng)功(gong)設計。

環形(xing)圈(quan)在僅彎曲(qu)區域(yu)應盡(jin)可(ke)能(neng)大以(yi)降低(di)剝(bo)離(li)的(de)風險，出於同樣的(de)原(yuan)因(yin)，從環(huan)形(xing)圈(quan)到跡線(xian)的(de)過渡應為(wei)淚(lei)珠狀(zhuang)。添加標簽(qian)或(huo)錨(mao)點也(ye)有(you)助(zhu)於防(fang)止剝落(luo)。

柔(rou)性(xing)過孔中的(de)標簽(qian)或(huo)錨(mao)點

軌(gui)跡應始(shi)終(zhong)垂(chui)直於將要(yao)彎(wan)曲(qu)的(de)柔(rou)性(xing)區域(yu)中的(de)折疊。如果(guo)軟帶(dai)具有(you)尖(jian)銳(rui)的(de)內角，則應添(tian)加(jia)止裂裝置(zhi)。在布局(ju)過程中，可(ke)以(yi)在這(zhe)些拐(guai)角的(de)彎(wan)頭處(chu)加入(ru)銅以(yi)進(jin)行加固(gu)，或者(zhe)可以(yi)為(wei)內側(ce)拐角半徑(jing)指定(ding)聚(ju)酰亞胺(an)加(jia)強(qiang)筋(jin)。當(dang)覆(fu)蓋(gai)層粘(zhan)合時(shi)，加(jia)強(qiang)筋(jin)可(ke)以(yi)被(bei)層壓(ya)，這(zhe)是(shi)防(fang)止撕裂的(de)首(shou)選(xuan)方(fang)法(fa)。最(zui)好的(de)策(ce)略(lve)是(shi)避(bi)免在 flex 設計中使用尖角。

垂(chui)直於彎曲(qu)區域(yu)的(de) Flex 跡線(xian)

剛柔(rou)結合設計的(de)壹(yi)個(ge)非(fei)常基本(ben)的(de)檢(jian)查(zha)清(qing)單包(bao)括(kuo)以(yi)下布線(xian)註(zhu)意(yi)事(shi)項(xiang)：

• 彎(wan)曲(qu)軌跡應垂(chui)直交(jiao)錯，如下所示。

交錯的(de)柔(rou)性(xing) PCB 走線(xian)

• 走線(xian)應該是(shi)彎曲(qu)的(de)。應避(bi)免沿走線(xian)的(de)鋒利邊(bian)緣(yuan)。

剛柔(rou)結合 PCB 上(shang)的(de)彎(wan)曲(qu)走線(xian)

對於剛柔(rou)結合設計，孔到撓曲(qu)距離(li)很(hen)重要(yao)。那(na)就(jiu)是(shi)過孔和剛柔(rou)結合過渡區之間的(de)距離(li)。對於高可靠性(xing)應用，避(bi)免低於 50 密耳。請(qing)記住(zhu)在剛柔(rou)結合設計中最(zui)容(rong)易(yi)打(da)破(po)的(de)規(gui)則：大多數制(zhi)造(zao)商(shang)不允許(xu)小(xiao)於 30 密耳用於商(shang)業應用。

剛撓(nao)結合 PCB 中的(de)孔到撓曲(qu)距離(li)

• 保持柔(rou)性(xing)層的(de)數量(liang)盡可能(neng)少(shao)。

• Sierra 建(jian)議在設計剛柔(rou)結合板(ban)時(shi)將(jiang)柔(rou)性(xing)層置(zhi)於剛性(xing)層中。層數應始(shi)終(zhong)為偶數。

• 鉆(zuan)到銅應該是(shi) 10 密耳。鉆(zuan)到銅對剛柔(rou)結合非常重要(yao)。

下面顯(xian)示了壹個示例 4 層剛柔(rou)結合疊層。

示例 4 層剛柔(rou)結合疊層

請(qing)記住(zhu)，剛柔(rou)結合 PCB 設計的(de)制(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)可能(neng)很(hen)高，但它們可(ke)以(yi)在系統組裝過程中節省(sheng)成本(ben)。在規劃階段(duan)，您越(yue)早咨(zi)詢(xun) PCB 制造商(shang)，您的(de) PCB 就(jiu)越(yue)好。PCB 制(zhi)造商(shang)及時(shi)參與(yu)設計過程，使制造商(shang)能(neng)夠(gou)生(sheng)產針對您的(de)最(zui)終(zhong)產品優(you)化(hua)的(de) PCB。在您的(de)設計中使用剛柔(rou)結合 PCB 將顯(xian)著(zhe)降低(di)組裝成(cheng)本(ben)。Sierra Circuits 的(de)柔(rou)性(xing)印(yin)刷(shua)電路(lu)板(ban)服(fu)務包(bao)括(kuo)柔(rou)性(xing)原(yuan)型(xing)、高科(ke)技(ji)快速轉(zhuan)動剛柔(rou)結合 PCB 和用於柔(rou)性(xing)的(de) HDI。我(wo)們提(ti)供(gong)單層、雙層、剛柔(rou)結合、多層和(he) HDI 柔(rou)性(xing) PCB。