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刚性与柔性 PCB:哪一种最适合您的下一个项目?

发布日期:2024-02-20

了解刚性 PCB 与柔性 PCB(柔性线路板,何时最好使用一种类型而不是另一种类型,并了解与每种 PCB 类型相关的一些制造步骤。

印刷电路板并不总是“板”

当使用术语“PCB”时,许多人会想到刚性PCB(印刷电路板)。但是,术语 PCB 可以指刚性 PCB 或柔性 PCB。柔性 PCB 通常被称为柔性电路,但它们也有其他名称,包括柔性板、柔性电路板、柔性印刷电路板,以及更正式的柔性电子产品。柔性电路最近获得了巨大的普及,因为它们可以成型、弯曲、扭曲和折叠成无限的配置。然而,最终, 刚性 PCB 和柔性 PCB 在最基本的意义上具有相同的最终功能, 即将各种电气和机械组件连接在一起.

何时使用刚性,何时使用柔性

刚性 PCB 的成本通常低于柔性电路.我之所以说“典型”,是因为在考虑总拥有成本时,有些应用在使用柔性 PCB 时,与使用刚性 PCB 相比可能更便宜。要真实准确地了解总拥有成本,您首先需要了解这样一个事实,即柔性电路可以消除对连接器、线束和其他电路板等组件的需求。通过从设计中去除这些组件,材料成本、人工和装配成本以及废料成本都降低了。

许多电子设备(笔记本电脑和台式电脑、音频键盘、固态硬盘 (SSD)、平板电视和显示器、儿童玩具和各种电子产品)都使用刚性 PCB 而不是柔性 PCB。然而,柔性电路可以在超紧凑和/或高性能设备中找到,包括 GPS 装置、平板电脑、智能手机、相机和可穿戴设备。

更复杂的电路并不是使用柔性电路的唯一原因;低技术应用(例如柜台下 LED 灯,见下图)可能会使用柔性电路技术,在某些情况下,因为它使安装变得更加容易。

LED柔性灯条

LED柔性灯条

最后,如果需要,柔性电路和刚性电路可以一起使用,作为统一的PCB。这种方法也许可以两全其美。

由刚性和柔性 PCB 组成的 PCB 设计

由刚性和柔性 PCB 组成的 PCB 设计

刚性PCB和柔性电路之间的一些异同

在设计刚性 PCB 时, 必须遵循某些设计规则, 包括最小孔尺寸, 最小空间和走线宽度, 到电路板边缘的最小距离, 以及铜和整体设计厚度.此外, 刚性和柔性 PCB 之间共享许多制造工艺步骤.这些工艺步骤包括孔和通孔的钻孔和电镀、照片成像和显影、铜迹线、焊盘、轮廓和平面的蚀刻,以及电路板的加热(烘烤)以去除 PCB 中的水分。在制造过程中的这一点上,刚性 PCB 前往阻焊站,而柔性电路则前往覆盖层站。

柔性电路叠加

柔性电路覆盖层,也称为覆盖层,是一种用于封装和保护柔性电路的外部电路的层压工艺。柔性电路的覆盖膜类似于刚性 PCB 的阻焊层,但有一个很大的区别......覆盖膜是柔韧的!根据 allflexinc.com 的说法,“覆盖膜通常是涂有热固性粘合剂的聚酰亚胺薄膜。薄膜厚度从0.0005“到0.005”不等,最常见的是0.001“和0.002”。

带覆盖层的柔性电路

带覆盖层的柔性电路

聚酰亚胺和粘合剂覆盖层使用压力和热量进行层压,热量有助于粘合剂轻松流动并填充走线和垫之间的任何间隙;这样可以防止空气滞留在各层之间。allflexinc.com 再次表示:“胶粘剂的流动是必要的,因为它有助于确保完全的表面接触和封装。粘合剂往往会在下图所示的开口周围略微渗出。这种渗出通常被称为'胶粘剂挤出',实际上是一种理想的现象。

柔性电路覆盖胶挤出

柔性电路覆盖胶挤出

覆盖层压过程完成后,使用钻孔、布线或激光切割制作任何组件和/或特征开口。不能使用蚀刻。

刚性和柔性PCB的IPC标准

以下 IPC 标准列表适用于刚性 PCB 和柔性电路.请注意,此列表并非详尽无遗,可能需要考虑其他IPC标准。您应该查阅 ipc.org 网站,了解可用的IPC标准的完整列表。

IPC-2221A,印制板设计通用标准

IPC-2223,柔性印制板的分段设计标准

IPC-4101,刚性和多层印制板基材规范

IPC-4202,用于柔性印刷电路的柔性基底电介质

IPC-4203,用作柔性印刷电路和柔性粘合剂粘合膜盖板的粘合剂涂层介电薄膜

IPC-4204,用于柔性印刷电路制造的柔性金属包层电介质

IPC-6013,柔性印刷布线的鉴定和性能规范

综上所述

尽管刚性和柔性印刷电路板从根本上服务于相同的目的——将各种电气和机械组件连接在一起——但这两种技术在生活中都有其地位。虽然刚性和柔性 PCB 都使用许多相同的设计规则, 但柔性 PCB 由于其额外的制造工艺步骤而需要一些额外的规则.尽管刚性 PCB 至少在最初看起来成本较低,但在宣布柔性电路太贵之前,绝对应该考虑设计的总拥有成本。

最后,需要注意的是,并非所有板房都能够制造柔性 PCB。 在开始柔性电路设计之前,您应该采访多个板厂并讨论柔性 PCB 构建选项和相关成本。

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