柔性电路具有出色的灵活性,使工程师能够创建可弯曲、可折叠并可贴合各种形状的设计,从而解决许多空间和封装方面的挑战。然而,这种柔性也可能在某些区域引入结构薄弱点或磨损问题。为了解决这些问题,补强板常被用作一种有针对性的解决方案。
补强板通常由 FR4 或聚酰亚胺制成,可在需要额外刚性的局部区域提供支撑,同时又不会破坏设计整体的柔性。下面将介绍如何在柔性电路设计中有效集成补强板,以最大限度提升性能和耐久性。
如果你的柔性电路包含较重的连接器或元件,FR4 补强板就是首选方案。FR4 是刚性 PCB 中常用的材料,可添加到柔性电路的关键区域,以提供所需的机械支撑。这有助于防止铜走线受损,并降低因过度移动导致焊点失效的风险。
设计提示: 注意不要将带有 FR4 补强板的柔性电路与刚挠结合设计混淆。补强板仅起机械作用,不承担电气连接;而刚挠结合结构则在刚性层与柔性层之间集成了电气通路。
胶黏剂选项: FR4 补强板可使用压敏胶(PSA)或热固型胶黏剂进行贴合。对于要求不高的环境,PSA 通常更具成本优势;而热固型胶黏剂在更严苛条件下可提供更好的强度,但由于需要额外加工,成本也更高。
对于需要精确厚度的连接器接口(例如 ZIF(零插入力)连接器),聚酰亚胺补强板可提供所需的厚度叠加。柔性电路通常需要在连接点满足特定厚度公差,以确保可靠的电接触。在这些区域添加一层聚酰亚胺,可以在不增加设计其他部分体积的情况下,使电路达到所需厚度。
设计提示:始终确保补强板与Coverlay 重叠至少 0.030 英寸,以避免形成应力集中点,导致长期机械失效。
聚酰亚胺补强板的一项独特优势,是它能够控制电路弯折发生的位置。在某些设计中,柔性电路的某些区域可能会自然弯折,而这种弯折方式可能会干涉其他元件或连接器。通过在策略性位置添加聚酰亚胺补强板,你可以将弯折引导到更理想的区域。
胶黏剂选项:与 FR4 不同,聚酰亚胺补强板通常可在与 Coverlay 相同的工艺步骤中完成层压,从而简化生产流程。这可以节省时间和成本,尤其是在使用热固型胶黏剂时更是如此。不过,如果指定使用压敏胶,则可能会引入额外工序,导致成本上升。
柔性电路在焊点处尤其容易受损,特别是在频繁运动的区域。补强板可通过防止这些敏感焊点附近发生过度弯折来降低应力。根据元件的重量和位置,FR4 和聚酰亚胺补强板都能在这方面发挥作用。
实用建议: 对于需要刚性支撑的较重元件,使用 FR4;对于需要保留柔性、但又需要一定额外刚性来保护焊接连接的较轻元件,则使用聚酰亚胺。
在确保高性能的同时控制成本,往往需要权衡。以下是一些可考虑的策略:
在柔性电路设计中加入补强板,是应对常见挑战的一种实用方法,例如支撑较重元件、控制弯折位置以及降低焊点应力。通过仔细选择合适类型的补强板(刚性支撑选 FR4,灵活多用途选聚酰亚胺),你可以在不牺牲柔性的前提下,提升设计的耐久性和功能性。
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当已安装的连接器、大型元件或承受机械载荷的区域需要坚实背衬时,应使用 FR4。其目标是在降低局部移动的同时,保留邻近柔性区域的可弯曲能力。
当设计需要厚度控制、耐磨性或引导弯折,而又不希望增加刚性背衬的体积时,聚酰亚胺非常有用。它尤其常见于插入端和弯折管理特征附近。
常见的设计规则是至少保持 0.030 英寸的重叠,以避免过渡区域形成尖锐的应力集中点。不过,设计人员仍应与制造商确认该数值,因为胶黏剂、铜厚和弯曲半径都会影响更合适的结构方案。
不是。补强板属于机械增强结构,而刚挠结合部分则包含具有电气功能的刚性层,并与电路层叠结构相连接。
Tara是一位公认的行业专家,在以下领域拥有20多年的工作经验:PCB工程师、设计师、制造商、采购组织和印刷电路板用户。她的专长是刚柔结合板、增材技术和快速交付项目。她掌握行业最顶级的资源,可通过个人技术参考网站PCBadvisor.com快速掌握各种主题,并经常以演讲者的身份参与行业活动,在PCB007.com杂志上撰文,并运营Geek-a-palooza.com网站。她的公司Omni PCB以当天及时响应以及能够满足特殊规格(交货时间、技术和数量)要求完成项目而闻名。
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