柔性电路组装：思考元件布置

正如您所想象的，柔性电路非常适合需要PCB薄、小且重量轻的应用。由于材料的薄和轻，它们在制造和组装过程中也带来了挑战。今天的博客将高层次地看一些这些挑战，并专注于元件选择和放置以及这如何影响柔性电路在应用中的成败。

柔性PCB中的放置

在设计柔性电路时，PCB设计师应仔细考虑元件放置，因为基板的灵活性在制造和组装过程中带来了独特的挑战。相对于弯曲区域，元件的错误放置和方向会在静态和动态柔性中都带来可靠性挑战。

以下是需要记住的关键考虑因素和风险：

元件类型和大小

• 选择适合柔性电路的元件，考虑它们的大小、重量和机械稳健性。大型或重型元件，如大型处理器或功率电子元件（电感、变压器等），会在弯曲时引入额外的应力。（我们将在下面更详细地讨论这一点）

焊点位置

• 弯曲区域附近不应有焊点，以避免在弯曲时产生过多应力和裂纹。在电路弯曲时，不灵活的焊点可能会断裂，导致电气故障。

柔性走线布局

• 在弯曲区域内用温和的曲线布置走线，并将尖锐的弯曲远离弯曲区域。在弯曲时，尖锐的弯曲比曲线走线更容易剪断。

加固片和支撑

• 在容易受到机械应力的区域策略性地集成加固片，以提供额外的支撑。示例包括有大型元件、夹层连接器和板对板连接器的区域。

表面贴装或穿孔

• 柔性PCB中最常用的是SMT元件，但有时也使用穿孔元件。穿孔元件可能没有足够的铜垫区域形成强连接，因此应放置在有加固片的区域。

原型制作和测试

• 原型灵活电路以验证组件放置、弯曲、热可靠性和机械可靠性。确保在MCAD应用程序中，甚至在动态应力模拟中对柔性设计进行资格认证。未能分析动态应力可能会导致在装配期间或之后出现意外故障。

考虑到这些因素，PCB设计师可以减轻与柔性电路制造相关的风险，并确保设计的组件能够承受电路材料灵活性带来的独特挑战。

尺寸

• 微型化：尽可能选择小尺寸组件，因为它们分布的质量较少，减少了在弯曲过程中引入应力点的风险。

• 封装尺寸：选择具有紧凑封装尺寸的组件，以最小化对电路整体灵活性的影响。

重量

• 轻质材料：优先选择轻质材料用于组件，特别是在重量是关键因素的应用中。重型组件可能会增加柔性电路在弯曲过程中的整体应力。

• 低轮廓组件：选择低轮廓组件以最小化质量和高度，减少机械应力的可能性。

机械稳健性

• 灵活设计：考虑到机械稳健性进行设计，确保最终产品能够承受与弯曲相关的机械应力而不破裂或变形。

• 加固：考虑在容易受到机械应力的组件周围加固，无论是通过额外的基板层还是策略性放置的加固件。

大型或重型组件可能在弯曲过程中引入额外的应力，导致可靠性问题。

应力集中

• 机械应力：大型或重型组件在弯曲过程中可以创建应力集中点，可能导致焊点、走线或柔性基板出现裂纹。增加的机械应力可能导致长期的可靠性问题，包括疲劳失效或柔性电路的分层。

对灵活性的影响

• 灵活性降低：重型组件可能限制电路的整体灵活性，使电路更难以符合所需的形状或弯曲半径。受限的灵活性可能会影响柔性电路的性能，特别是在需要反复弯曲的应用中。

装配挑战

• 处理难题：大型或重型元件可能在装配过程中带来挑战，需要小心处理和专用设备。元件的重量可能会影响焊点的质量，可能导致焊点裂纹或错位等问题。

材料兼容性

• 材料应变：重型元件可能会对柔性基板材料造成应变，随着时间的推移影响其机械性能。持续的应变可能会导致材料疲劳，降低柔性电路的整体寿命和可靠性。

设计迭代

• 原型制作：为了减轻长期风险，进行原型制作时应重点评估大型或重型元件在弯曲过程中的性能。

通过仔细考虑元件的类型、大小和机械特性，PCB设计师可以优化柔性电路设计，确保可靠性和性能，特别是在柔性至关重要的应用中。一如既往，与制造商在设计阶段合作可以帮助识别和解决与柔性电路上的元件放置相关的潜在问题。