可靠的刚性-柔性PCB设计的关键提示
关键的外卖
学习刚柔板的具体应用。
在哪里放置通孔和路线您的刚性-柔性板可靠的设计。
刚性-挠性板设计中优化叠置的建立方法。
刚性-挠性PCB设计需要大量的规划和考虑空间和外壳，他们将存在
刚性-柔性PCB设计结合了两个世界的优点——标准“刚性”(通常是FR-4) PCB的元素与单板上的柔性PCB。这些板主要由两个或多个刚性区域组成，由柔性聚酰亚胺带与覆铜基板连接。制板者取刚性板，然后添加通孔将其连接到柔性聚酰亚胺板。
由于刚性-挠性板的复杂性，有很多进入他们的设计。当你应用我们将要讨论的设计技巧和方法时，你将能够设计出可靠的刚性-柔性板，能够承受数百个柔性周期而不会出现故障。
刚性-柔性板:优点和应用
优势
由于对紧凑、防震和坚固的电子产品的需求，刚性柔性板已经变得越来越受欢迎。Rigid-flex董事会支持:
- 连接器的消除
- 增加可靠性
- 简单的测试
- 节省空间
- 更好的热阻
连接器
由于要连接多个子电路，连接器是通过单个子电路传输电源和信息的替代方案。这些连接器增加了可能导致失败的额外成本和变量。连接器通常比刚性-挠性板上的内置互连器更大、更复杂，这允许更多的空间来路由痕迹．
在没有互连的情况下，探测和自动化刚韧pcb变得非常容易，因为一旦电路板制造出来，子电路就已经相互连接，防止了进一步的浪费。如果你期望你的电路暴露在高振动环境中过度或重复的冲击，连接器更有可能失效。另一方面，刚性-挠性结构更可靠。有了刚性-挠性，您的板可以折叠成小的轮廓，提供了重要的空间节省机会在一个小的外壳。
缺点
对于刚性-挠性PCB设计，要真正验证这种设计类型是否适合您的应用程序，必须牢记一些缺点。具体来说，刚性-挠性PCB设计的生产过程明显更加复杂，这可能会导致较低的生产成品率。制造周期也更长，导致更高的制造成本。刚性-柔性板的成本也可能是标准柔性电路的两到三倍，尽管在特定的应用和环境中，这种增加的成本是值得的(下面会提到)。
应用程序
一些刚柔设计的关键工业应用包括:
- 家用电器，如烤箱和洗衣机
- 包括路由器、服务器和卫星在内的电信
- 医疗设备:起搏器、药物输送和成像设备
- 汽车控制系统，空调，导航系统
- 工业试验设备和监视系统
- 航空航天传感器和控制系统
- 军事通信、制导系统和跟踪系统
刚性-柔性PCB设计基础知识
刚性-挠性PCB设计涉及很多内容。首先，考虑您的应用程序以及前面提到的优缺点。一旦确定采用刚性-柔性PCB设计是可行的，就要考虑电路板的预期环境。板是用于动态弯曲还是稳定弯曲，弯曲半径是多少?
一个动态弯曲刚挠PCB在经常受到应力和弯曲的环境中使用。这种情况下，材料的弯曲半径不能超过2层，且弯曲半径至少为柔性材料厚度的100倍。一旦弯曲或弯曲，一个稳定的弯曲意味着保持在那个位置。在这种情况下，应确保柔性衬底厚度约为弯曲半径的十分之一。
想象你的设计在三维环境中运行。刚性-挠性设计通常放置在一个外壳内。考虑板可能受到的机械力和应力，并确保插框内的板设计能够处理这些机械力和应力。
刚性-挠性PCB设计的孔，路由和填充平面指南
对于可靠的设计来说，知道如何安排你的轨迹以及在柔性板上放置通孔的位置是至关重要的
在设计刚柔板时，最微妙的区域是弯曲处。因此，避免在这些弯曲区域放置垫片、孔和通孔。靠近弯曲线的区域可以施加机械应力，可能撕裂或伤害靠近它的镀孔的结构。保持你的衬垫和通孔在灵活的区域，不受弯曲，甚至更好，在PCB的刚性，硬的部分。
如果你把镀孔或通孔放在一个灵活的部分，确保你使用锚来加强他们，以及泪滴连接任何痕迹。保持这些孔在10密耳左右，在它们周围至少有一个10密耳的环形。这种较大的尺寸允许更容易锚固和防止弯曲过程中的剥落。一般来说，避免在灵活的区域放置孔、通孔或衬垫，在刚性部分放置尽可能多的孔、通孔或衬垫。尽量让它们离堆叠的边缘至少15米远，因为朝着板的边缘可能会有更多的不稳定。
刚性-柔性板的路由
关于你的轨迹和路由，保持你的轨迹为直线，垂直线。如果您的板子沿着水平线弯曲或折叠，那么您的轨迹应该垂直运行。理想情况下，轨迹应该沿着一个方向，但在必须改变方向的情况下，弯曲轨迹，而不是尖锐的45度或90度角。这将消除板子上的高压力区域。使用较窄的轨迹，均匀分布在灵活的区域，以减少区域的高压力。添加虚拟迹线甚至冗余迹线有助于增加柔性区域的机械强度，并防止迹线完全破坏信号路径。在灵活部分的顶部和底部都有迹线的情况下，请交替使用它们，以便底层迹线没有紧接在它上面的顶层迹线，而顶层迹线没有紧接在它下面的底层迹线。
对于电源、信号和地面平面，如果你在一个典型的平面上浇上一块铜的固体区域，你最终会给你的板带来很大的压力，降低它的灵活性。相反，为平面使用嵌套多边形模式。尽量减少你的痕迹宽度在填补以及，但要知道交叉舱口不是伟大的高速信号完整性。
刚性-柔性板设计标准
有许多刚性-挠性板的标准值得参考。例如，IPC 2223规定了板材的覆盖物结构、粘性柔性芯、空气间隙、应变缓解圆角和预焙要求。此外，它包括提示镀通孔或孔的位置附近过渡区域从刚性到挠性。该区域是独特的，因为封装柔性区域的聚酰亚胺覆盖物必须与刚性区域重叠一小段距离，以确保它们被层压过程中的刚性区域封装。覆盖物用丙烯酸或环氧树脂制成的粘合剂附着在柔性表面。如果穿过胶粘剂钻孔，它们会受到胶粘剂膨胀或收缩的压力热膨胀系数特别是在回流温度下。IPC 2223规定最小距离为0.125 "，但许多制造商可以处理较小的保持距离。
高质量刚性-挠性板的堆叠和板设计
当决定你的刚柔板的材料时，重要的是与制造商沟通，以确保适当的柔性行为。具体来说，要注意各种掩模类型、介质、加强筋和铜层的厚度，因为这些会影响您的板的弯曲能力。还要注意每块板的可燃性等级、机械方面的考虑和阻抗控制。
见下图，它说明了一个刚性-柔性设计结构的堆叠分为三个独立的堆叠。
主堆叠层是PCB的刚性区域。
堆叠区2代表柔性区。
堆叠区3也是柔性区域的一部分，但应用加劲限制了其弯曲能力。
有3个区域的刚性-柔性PCB的堆叠插图:刚性区域(主要)，柔性区域(堆叠2)，柔性与加劲区域(堆叠3)）
一般情况下，最好将弹性层夹在刚性板之间，如图所示。有聚酰亚胺板作为顶层或底层可以引入更多的压力到系统和附着力可能会脱落。当设计你的板的轮廓，尖锐的角可能导致撕裂，所以使用你的PCB编辑器的圆角工具圆润任何潜在的敏感角。
Cadence的PCB编辑器包含创建的能力刚性-挠性PCB设计的精确表示．拥有多个堆叠区域，弯曲区域，蒙版层，表面饰面，区域感知放置允许创建高质量的设计。使用堆叠区域使您能够自动拥有路由保持，以防止将跟踪添加到不存在导体层的区域。当将组件放置到一个区域中时，组件栈和几何图形可以根据该区域进行调整，而不需要嵌入几何图形或创建特殊的替代占用。
要了解更多关于刚性-挠性PCB设计和一般挠性电路的技巧，请参阅这本书．领先的电子供应商依靠Cadence产品来优化电力、空间和能源需求，满足各种各样的市场应用。如果您想了解更多关于我们的创新解决方案，和我们的专家团队谈谈或订阅我们的YouTube频道．