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刚性和柔性印刷电路的元件占地面积差异

柔性印刷电路由于其应用的性质,对占地面积有独特的要求。

这是我不得不付出惨痛代价才学会的另一课。也就是说,用通常的组件制作出一个FPC(柔性印刷电路),然后发现它实际上并不是那样工作的。有很多东西可以将刚性板和挠性板分开。不同设计规则背后的主要原则之一是降低电路弯曲时剥离的风险。即使没有连续的弯曲,弯曲电路也会在折叠、扭曲、纺锤状或残缺的情况下受到张力。

啊,但是灵活的部分通常不是我们安装组件的部分。通常有一个加劲板覆盖部分的挠性和组件是在另一边。因此,它是刚性的。对吧?不是真的。大多数用于fpc的加强筋都有一定程度的弹性。Flex堆叠的目的是尽可能的薄,这是它们的优点之一。即使是不锈钢的也有一些弹性。很多都是由FR4或另一层聚酰亚胺制成的;不是那么结实。

简而言之,这意味着我们想要一个更像3类占地面积的东西,其中最大尺寸的垫是首选。面积越大,在表面的咬合力就越大。伸缩的一个典型规则是使用圆角来逐渐减小到轨迹的线宽。任何突兀的角度都会增加压力,需要避免。把事情四舍五入,而不是把它们摆平。

关于这些柔性电路的另一件事是,它们对附加层要求更大的容忍度。焊锡膜、覆盖物、加强筋和丝网都在这个保护伞下。让我们分解这些材料中的每一个,因为它们与组件占用空间有关。

阻焊层

正如你所期望的那样,有一种特定的材料来调用挠性电路上的焊锡掩膜柔性电路上的焊膜.它弯曲而不断裂到一点。对于刚性板,我们通常将焊膜扩大0.1毫米(或每个衬垫边缘上50微米)。FPC焊锡掩膜开口的理想位置是这个数字的4倍,除非你采用激光定义的几何形状。结果是,一排引脚很可能有一个团伙浮雕,而不是单独的面具开口。小体积焊接有助于防止焊料桥接。

Coverlay

Kapton是这种聚酰亚胺材料的流行商标名。根据精度和生产数量的不同,采用不同的方法进行预切割。无论是用模具冲压还是用旋转刀具铣削,都有特定的原始形状,大多数圆形和圆角矩形最适合开口。当涉及到激光时,有更多的选择,但它所带来的创造力以更高的单价出现。Photoimageable覆盖是一个略不准确的可能性,奇怪的形状,你不能做一个CNC方法。

图1。图片来源:作者-它是黑色的,但覆盖开口是可见的特写FPC与USB-C连接器的足迹。

好的覆盖物具有有机的外观。如果你要和人群一起走,你想要的颜色是黑色。这与组件的占用空间没有什么关系,只是要注意有一些选项需要考虑。间隙很可能在已经宽裕的焊膜开口之外再增加0.2毫米。特定的开口在覆盖值得一层自己的PCB足迹PCB足迹

加强剂

在大多数情况下,带有加劲板的区域将有加劲板名义重叠的覆盖端,尽管它们位于挠性的对面。一个过渡区域,在这个过渡区域中,加劲条的边缘与覆盖层和焊膜的全部相遇总是交错的。覆盖物覆盖在焊锡罩的顶部,以帮助焊锡罩保持固定。加劲支撑整个过渡区域。这是禁区。如果做得不正确,这是阻止设计进入制造的那些事情之一。

图2。图片来源:Author -与下图1相同。注意许多开口的槽和大孔,而销模式是一个大规模的开口为这个加劲。

许多柔性电路只不过是两个其他印刷电路板之间的定制电缆。他们将有一些类型的连接器,金手指,通孔,表面安装或ZIF连接器与他们的互锁针。每一个下面都有一个特定的加劲。应该将该加劲几何添加到足迹中以便重用。

支撑垫与非支撑垫

FPC行业对带有孔的衬垫和仅通过外层的痕迹连接到电路其余部分的衬垫进行了区分。镀通孔或微通孔都作为一个锚,使衬垫在高温漂移期间,如焊接上升。

如果衬垫自己挂在那里,在那些恶劣的组装环境中,它就有分层的危险。在这种情况下我们喜欢做的是在衬垫上增加所谓的刺。这些也可以被称为标签,法兰,手指,锚或其他什么但我认为刺是最准确的术语。当它们长出一个或多个额外的茎根,嗯,刺时,准备好一些奇怪的垛形吧!

图3。图片来源:I-connect007 -米老鼠耳朵有人吗?悬挂的铜特征将受益于隐藏在覆盖物下,无论是否有一个洞,但锚刺是绝对必要的所谓无支撑垫-那些没有洞。

丝网印刷

在fpc上做标记可能会有失误,即使在文本高度、笔画宽度等方面非常保守的时候,我也往往会错过标记。无论标记放置在离零件多远的地方,供应商都建议将其移远一些。忘掉部分大纲。板水平标记可能是你所能期望的。

从设计的角度来看,大多数弯曲都是相对简单的,所以这是一个优点。标记这些类型的电路的最简单的方法可能是手持橡皮图章和墨垫。刚性/挠性是另一种动物,至少对于刚性区域是这样,但我不得不建议在FPC标记时保持简单。

结束它

有了这些限制,库中的刚性脚印可能就不适用了。建议为每个符号提供一个替代方案,以便在板带出后减少来自供应商的技术问题的数量。说到供应商,那些专门从事柔性电路的供应商确实希望在您的设计周期的早期与您接触,原因有很多。这种叠加有更多的变量,过程需要更多的交换。

这还没有考虑到实际的弯曲,ESD薄膜,眼泪停止,接地网和其他复杂的属性的弯曲制造和组装过程。开发一个特定的库来配合独特的设计规则设计规则是迈向柔性电路领域成功的第一步。

关于作者

John Burkhert Jr是一名职业PCB设计师,在军事,电信,消费硬件和最近的汽车行业有经验。起初,作为一个射频专家,不得不时不时地翻转钻头来满足高速数字设计的需求。约翰喜欢玩贝斯和赛车,当他不写或执行PCB布局。你可以在领英上找到约翰。

约翰·伯克赫特的资料照片