可靠的刚性-柔性PCB设计的关键提示
关键的外卖
了解刚柔板的具体应用。
在哪里放置过孔和路线你的刚性-挠性板可靠的设计。
刚柔板设计中优化堆垛的建立方法。
刚性-柔性PCB设计需要大量的规划和考虑它们将存在的空间和外壳
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的元素与单一电路板上的柔性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铜包层衬底连接。制板工取刚性板，再加通孔与柔性聚酰亚胺板连接。
由于刚性-挠性板的复杂性，在它们的设计中有很多内容。当您应用我们将讨论的设计技巧和方法时，您将能够设计可靠的刚性-挠性板，能够承受数百次挠性循环而不出现故障。
刚柔板:优点和应用
优势
由于对紧凑、防震和坚固电子产品的需求，刚性-挠性板已经变得越来越受欢迎。刚性-柔性板支持:
- 连接器的消除
- 增加可靠性
- 简单的测试
- 节省空间
- 更好的耐热性
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。这些连接器增加了额外的成本和可能导致故障的变量。连接器通常也比刚柔板上的内置互连更大，更复杂，这样可以有更多的空间来路由痕迹．
如果没有互连，检测和自动化刚性-柔性pcb变得非常容易，因为一旦电路板制造完成，子电路就已经互连，防止了进一步的浪费。如果您希望电路在高振动环境中暴露在过度或重复的冲击下，连接器更有可能失效。另一方面，刚性-挠性结构更可靠。使用刚性-挠性，您的电路板可以折叠成小轮廓，在小外壳内提供显著的空间节省机会。
缺点
对于刚性-柔性PCB设计，重要的是要记住一些缺点，以真正验证这种设计类型是否适合您的应用。具体来说，刚性-挠性PCB设计的生产过程明显更复杂，这可能会导致较低的产量。制造周期也较长，导致制造成本较高。刚性-挠性板的成本也可能是加了加劲的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
- 电信，包括路由器、服务器和卫星
- 医疗设备:心脏起搏器、药物输送和成像设备
- 汽车控制系统，空调，导航系统
- 工业测试设备和监控系统
- 航空航天传感器和控制系统
- 军用通信、制导系统和跟踪系统
刚性-柔性PCB设计基础
在刚性-柔性PCB设计中有很多东西。首先，考虑您的应用程序以及前面提到的优点和缺点。一旦你决定采用刚性-柔性PCB设计，就要考虑电路板的预期环境。该板是用于动态弯曲还是稳定弯曲，弯曲半径是多少?
一个动态弯曲刚柔PCB在不断受到应力和弯曲的环境中使用。这种情况下，折弯半径应不超过柔性材料厚度的100倍。一旦弯曲或弯曲，一个稳定的弯曲是指保持在那个位置。在这种情况下，请确保柔性衬底厚度约为弯曲半径的十分之一。
设想你的设计将在三维环境中运行。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，并确保外壳内的板的设计可以处理它们。
刚性-柔性PCB设计的孔、布线和填充平面指南
知道如何设计走线路线，以及在柔性板上放置过孔的位置，对于可靠的设计至关重要
在设计刚柔板时，最微妙的地方是弯曲处。因此，避免在这些弯曲区域放置垫片、孔和孔。弯曲线附近的区域可以施加机械应力，可能会撕裂或损害靠近它的镀孔的结构。将焊盘和过孔保持在不受弯曲的柔性区域，或者更好的是，保持在PCB的刚性硬部分。
如果你将镀孔或过孔放置在柔性截面上，请确保使用锚来加固它们，并使用泪滴来连接任何痕迹。将这些孔保持在10密耳左右，在它们周围至少有一个10密耳的环形圈。这种较大的尺寸允许更容易锚定和防止在弯曲过程中剥落。一般来说，避免在柔性区域上放置孔、孔或垫片，尽可能多地放置在刚性部分上。尽量让他们至少15米远离堆叠的边缘，因为有可能有更多的不稳定的边缘板。
刚性-柔性板布线
关于迹线和路由，请将迹线保持为垂直的直线。如果你的电路板沿着水平线弯曲或折叠，那么让你的轨迹垂直运行。理想情况下，迹线应该朝一个方向走，但在必须改变方向的情况下，弯曲迹线，而不是尖锐的45度或90度角。这将消除你冲浪板上的高压区域。使用较窄的轨迹，均匀地分布在一个灵活的区域，以减少高压力的区域。添加虚线甚至冗余线可以帮助增加柔性区域的机械坚固性，并防止线完全破坏信号路径。对于柔性部分的顶部和底部都有迹线的情况，请交替使用它们，以便底层迹线在其上方没有顶层迹线，而顶层迹线在其下方没有底层迹线。
对于电源、信号和接地平面，如果你在典型的平面上浇上一层固体铜，你最终会给你的电路板带来很大的压力，并降低它的灵活性。相反，在平面上使用一个hatch -polygon图案。最小化填充上的迹线宽度，但要注意交叉口对于高速信号完整性并不好。
刚柔板设计标准
有许多关于刚柔板的标准值得参考。例如，IPC 2223规定了板材的覆盖结构、胶粘剂柔性芯、气隙、应变缓解片和预烘烤要求。此外，它还包括用于从刚性到柔性过渡区域附近的镀通孔或孔的位置的提示。该区域的独特之处在于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，以确保它们在层压过程中被刚性区域封装。覆盖物用丙烯酸或环氧树脂制成的粘合剂附着在弯曲表面。如果在胶粘剂上钻出孔，由于高压，它们会受到胶粘剂膨胀或收缩的应力膨胀热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更小的保持距离。
高质量刚性-柔性板的堆叠和板设计
在决定刚性-挠性板的材料时，与制造商沟通以确保适当的挠性是很重要的。具体来说，要注意各种掩模类型、介质、加强筋和铜层厚度，因为这些会影响板的弯曲能力。还要注意每块板的可燃性等级、机械因素和阻抗控制。
请看下面的图表，它说明了一个刚性-挠性设计结构的堆叠分为三个独立的堆叠。
主堆叠是PCB的刚性区域。
堆叠区2代表灵活区。
堆叠区3也是柔性区域的一部分，但加劲限制了其弯曲能力。
有3个区域的刚性-挠性PCB的堆叠插图:刚性区域(主)，柔性区域(堆叠2)和带加强板的挠性区域(堆叠3)）
一般来说，最好是将柔性层夹在刚性板之间，如图所示。有聚酰亚胺板作为顶部或底部层可以引入更多的压力到系统和附着力可能会脱落。在设计电路板轮廓时，尖角可能会导致撕裂，因此使用PCB编辑器的filet工具来圆角任何潜在的易感角。
Cadence的PCB编辑器包括创建功能刚性-柔性PCB设计的准确表示．拥有多个堆叠区域，弯曲区域，掩模层，表面饰面和区域感知放置可以创建高质量的设计。使用堆叠区域使您可以自动拥有路由保持，以防止将迹线添加到没有导体层存在的区域。当将组件放入区域时，组件面板和几何结构可以针对该区域进行调整，而不需要嵌入几何结构或创建特殊的替代占用。
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