PCB设计的趋势是向轻小方向发展。 除了高密度板设计之外，柔性硬板的三维连接组装还存在重要且复杂的领域。 随着FPC的诞生和发展，刚挠电路板逐渐被广泛用于各种场合。
刚性-柔性板是柔性电路板和常规的刚性电路板，它们在各种工艺中并根据相关工艺要求组合在一起，以形成具有FPC特性和PCB特性的电路板。 它可以用于某些有特殊要求的产品，既有一定的柔性区域又有一定的刚性区域，这有助于节省内部空间，减小成品体积并提高产品性能。
柔性板材料
快速链接
- 柔性板材料
- 刚柔板的设计规则
- 1.通过位置
- 2.焊盘和通孔设计
- 3.迹线设计
- 4.镀铜设计
- 5.钻孔和铜之间的距离
- 6.刚柔区设计
- 7.刚性-柔性板弯曲区的弯曲半径
俗话说：“当工人想做点好事时，必须先磨刀。”因此，充分准备刚挠板的设计和生产过程非常重要。 但是，这需要一定的专业知识，并且需要了解所需材料的特性。 刚柔板选择的材料直接影响后续的生产过程及其性能。
刚性材料是每个人都熟悉的，并且经常使用FR4型材料。 但是，刚柔材料也需要考虑许多要求。 它适合粘贴，并具有良好的耐热性，以确保加热后刚性-挠性接头部分的膨胀程度均匀而不变形。 通用制造商使用树脂系列的刚性材料。
对于柔性（柔性）材料，请选择尺寸较小的基材和覆盖膜。 通常，使用由较硬的PI制成的材料，并且也直接使用通过使用非粘性基板制成的材料。 柔韧性材料如下：
基材：FCCL（柔性覆铜板）
聚酰亚胺PI。 聚酰胺：Kapton（12.5微米/ 20微米/ 25微米/ 50微米/ 75微米）。 柔韧性好，耐高温（长期使用温度为260°C，短期耐400°C），高吸湿性，良好的机电性能，良好的抗撕裂性。 良好的耐候性和化学性能，良好的阻燃性。 聚酰亚胺（PI）是使用最广泛的。 其中80％由美国杜邦公司生产。
聚酯PET
聚酯（25um / 50um / 75um）。 便宜，灵活且抗撕裂。 良好的机械和电气性能，例如抗张强度，良好的耐水性和吸湿性。 但是，加热后的收缩率大，耐高温性不好。 不适合高温焊接，熔点250℃，较少使用。
Coverlay
覆盖膜的主要功能是防止电路受潮，污染和焊接。 覆盖膜的厚度为1/2密耳至5密耳（12.7至127 um）。
导电层是轧制的退火铜，电沉积铜和银墨。 其中，电解铜晶体结构粗糙，不利于细线成品率。 铜晶体结构是光滑的，但是对基膜的粘附性差。 点溶液和铜箔可以从外观上区分。 电解铜箔为铜红色，压延铜箔为灰白色。
其他材料和加劲肋
辅助材料和加劲肋是部分压在一起的硬质材料，以便焊接组件或增加安装强度。 增强膜可以用FR4，树脂板，压敏胶，钢板和铝板增强。
非流动/低流动性的预浸料（低流动性PP）。 刚挠板的刚性和挠性连接，通常是很薄的PP。 通常有106（200万），1080（300万/ 350万），2116（560万）规格。
刚柔板结构
刚性-柔性板是粘附到柔性板上的一个或多个刚性层，并且刚性层上的电路和柔性层上的电路通过金属化彼此连接。 每个刚性-柔性面板具有一个或多个刚性区域和一个柔性区域。 简单的刚性和柔性板的组合如下图所示，一层以上。
另外，将柔性板和几个刚性板组合，将几个柔性板和几个刚性板组合，使用孔，电镀孔，层压工艺来实现电互连。 根据设计要求，该设计概念更适合设备安装和调试以及焊接操作。 确保更好地利用刚柔板的优点和灵活性。 这种情况更加复杂，并且导线层超过两层。 如下：
层压是将铜箔，P形件，存储柔性电路和外部刚性电路层压到多层板上。 刚性-柔性板的层压不同于仅柔性板的层压或刚性板的层压。 有必要考虑层压过程中柔性板的变形以及刚性板的表面平整度。
因此，除了材料选择之外，还必须在设计过程中考虑刚性板的厚度，并确保刚性-挠性部分的收缩率一致而不发生翘曲。 实验证明0.8〜1.0mm的厚度比较合适。 同时，应注意的是，刚性板和柔性板被放置在距接合部一定距离的位置，以不影响刚性接合部。
刚柔结合板生产工艺
刚柔产品的生产应同时具有FPC生产设备和PCB加工设备。 首先，电子工程师根据要求绘制柔性板的线条和形状，然后将其交付给可以生产刚性-柔性板的工厂。 在CAM工程师处理并计划了相关文件之后，就安排了FPC生产线。 需要FPC和PCB生产线来生产PCB。 柔性板和刚性板出来后，根据电子工程师的规划要求，将FPC和PCB通过压机无缝压合，然后经过一系列详细的步骤，最后的过程就是刚性-柔性板。
例如，以Motorola 1 + 2F + 1移动显示屏和侧键4层板（两层刚性板和两层柔性板）为例。 制版要求是BDI间距为0.5 mm的HDI设计。 柔性板的厚度为25um，并具有IVH（间隙通孔）孔设计。 整个板的厚度：0.295 +/- 0.052mm。 内层LW / SP为3/3 mil。
刚柔板的设计规则
刚柔板的设计要比传统的PCB设计复杂得多，并且有很多地方需要注意。 尤其是，刚性过渡过渡区域以及相关的布线，过孔等应遵守相应设计规则的要求。
1.通过位置
在动态使用的情况下，特别是当柔性板经常弯曲时，尽可能避免在柔性板上的通孔，并且通孔容易破裂。 但是，柔性板上的加固区域仍可打孔，但也应避免靠近加固区域的边缘。 因此，在挠性和硬质板的设计中打孔时，有必要避免粘接区域的一定距离。 如下所示。
对于通孔和刚性-挠性的距离要求，设计中应遵循的规则是：
- 应保持至少50密耳的距离，并且高可靠性应用程序至少需要70密耳。
- 大多数处理器不会接受30百万以下的极端距离。
- 对于柔性板上的通孔，请遵循相同的规则。
- 这是刚柔板中最重要的设计规则。
2.焊盘和通孔设计
当满足电气要求时，焊盘和通孔将获得最大值，并且在焊盘和导体之间的连接处使用平滑的过渡线以避免直角。 应该在脚趾上添加单独的护垫以增强支撑力。
在刚挠板设计中，过孔或焊盘很容易损坏。 降低风险的遵循规则：
- 焊盘或过孔的焊盘暴露于铜环，越大越好。
- 通孔走线尽可能增加泪滴，以增加机械支撑。
- 添加脚趾以加强力量。
3.迹线设计
如果在弯曲区域（Flex）的不同层上有走线，请尽量避免一根导线在顶部，而另一根在底部。 这样，当挠性板弯曲时，铜线的上，下层的作用力不一致，容易对线路造成机械损伤。 相反，您应该错开路径并交叉。 如下所示。
弯曲区域（Flex）中的布线设计要求弧线是最好的，而不是角线。 与“刚性”区域中的建议相反。 这可以保护柔性板部分在弯曲时不易断裂。 线路还应避免突然的膨胀或收缩，粗线和细线应通过水滴形弧线连接。
4.镀铜设计
为了增强的柔性板的柔性弯曲，铜或平坦层优选地是网状结构。 然而，对于阻抗控制或其他应用，网状结构在电气质量方面不能令人满意。 因此，在特定设计中，设计者必须做出符合设计要求的判断。 使用网状铜还是实心？ 但是，对于浪费区域，仍然可以设计尽可能多的固态铜。 如下所示。
5.钻孔和铜之间的距离
该距离是指孔与铜皮之间的距离。 这被称为“孔铜间距”。柔性板的材料与刚性板的材料不同，因此孔与铜之间的距离太难处理。 通常，标准孔铜的距离应为10密耳。
对于刚柔区，两个最重要的距离一定不能忽略。 一种是此处提到的铜钻，它遵循最低标准1000万。 另一个是柔性板边缘的孔（从孔到柔性），通常建议为50mil。
6.刚柔区设计
在刚性-柔性区域中，柔性板优选地被设计为在堆叠的中间连接至硬质板。 柔性板的过孔被认为是刚性-柔性结合区域中的埋孔。 刚柔区需要注意的地方如下：
- 线应平滑过渡，并且线的方向应垂直于折弯的方向。
- 布局应在整个弯曲区域均匀分布。
- 导线的宽度应在整个弯曲区域内最大化。
- 刚性过渡过渡区应尽量不采用PTH设计。
7.刚性-柔性板弯曲区的弯曲半径
刚柔面板的挠性弯曲区域应能够承受100, 000次挠曲，而不会断裂，短路，性能降低或不可接受的分层。 抗弯强度通过专用设备进行测量，也可以通过等效的仪器进行测量。 被测样品应符合相关技术规范的要求。
在设计中，弯曲半径应参考下图所示。 弯曲半径的设计应与柔性弯曲区域中柔性板的厚度以及柔性板的层数有关。 一个简单的参考标准是R = WxT。 T是柔性板的总厚度。 单面板W是6，双面板12和多层板24。因此，单面板的最小弯曲半径是6倍，双面板是12倍厚，多层板是24倍厚。 全部不小于1.6mm。
总之，对于柔性和硬板的设计与柔性电路板的设计有关特别重要。 柔性板的设计需要考虑基材，粘结层，铜箔，覆盖层和增强板的不同材料，厚度和不同组合，以及柔性板的表面处理以及其性能，例如剥离强度和耐弯曲性。 挠性，化学性质，工作温度等。应特别考虑设计挠性板的组装和具体应用。 在这方面的特定设计规则可以参考IPC标准：IPC-D-249和IPC-2233。
另外，对于柔性板的加工精度，国外的加工精度为：电路宽度：50μm，孔径：0.1mm，层数大于10层。 国产：电路宽度：75μm，孔径：0.2mm，4层。 这些需要在特定设计中理解和引用。
iPhone PCB设计是刚挠板的一种正常应用。 苹果使用坚固的柔性板将设备的移动显示器与主板相连。 如果您想了解更多有关医疗设备，军事或光电等行业的刚性-柔性板应用的信息，请访问RayMing。
