什么是柔性印刷電路？

最初設計用于替代傳統(tǒng)線束的柔性印刷電路從二戰(zhàn)初期到今天呈指數(shù)級增長。柔性電路提供了極大的多功能性，是從簡單到復雜應用的理想選擇，幾乎可以處理任何電路板工作。

柔性印刷電路是一種輕量級電路，可輕松裝入較小的空間和輪廓形狀。但是，它們不僅僅是彎曲的 PCB。柔性電路具有獨特的差異和優(yōu)勢，需要創(chuàng)新 PCB 制造商的獨特設計。

柔性印刷電路板由導電金屬條組成，通常由銅制成，并由介電材料或阻焊層絕緣。電路板的一個關鍵功能是在傳遞電子信號的同時提供機械彎曲，從而能夠使用更小的連接器并屏蔽來自 EMI 的輻射噪聲。

PCB是用于連接電子元件以形成電路的基板或非導電板。

柔性印刷電路的基本類型

各種可用的配置、尺寸和功能突出了柔性電路板的多功能性。柔性電路的基本類型包括單面電路、雙面電路和多層電路。

片面

單面 PCB 電路在介電層的一側只有一層金屬。

二元性

相比之下，雙面走線在單個介電層的兩側都有金屬層。

多層

在雙面電路中，金屬層通常通過金屬化過孔連接。在多層板上可以找到相同的通孔，該多層板上包含由介電層封裝的幾個單獨的銅層。

剛柔并濟

剛柔結合 PCB 將剛性電路和柔性電路中的組件組合在一起，形成混合電路基板。

柔性印刷電路的好處

與傳統(tǒng)的剛性板和電纜相比，柔性電子產(chǎn)品具有多種優(yōu)勢。其中包括更精確的布線、消除機械連接器、完全的設計靈活性、更高的電路密度、更寬的工作溫度范圍、更強的信號質量、改進的阻抗控制和可靠性以及減小尺寸。

自動化生產(chǎn)消除了手動線束中常見的人為錯誤。柔性電路只能達到設計方案所指示的點。定制 PCB 印刷過程中涉及的勞動力更少，而且柔性 PCB 的生產(chǎn)成本高且省時。

由于設計過程的自由度不受二維限制，柔性電路板可以通過多種方式進行定制。這種靈活性延伸到安裝，允許在兩個或多個平面之間連接通道的第三維。

柔性電路板的功能通過增加氣流、散熱以及在使用簡化電路幾何形狀的點對點連接中應用高密度器件而得到改善。

基礎設施應用

在設計電路之前，兩個基本的結構應用將決定導體的選擇。靜態(tài)應用是可以僅通過柔性電路靈活安裝的應用。電沉積 (ED) 銅通常用于此應用，這是一種較便宜的選擇。

動態(tài)彎曲應用涉及在產(chǎn)品的日常使用過程中柔性電路的動態(tài)彎曲。翻蓋手機、筆記本電腦和計算機臂都需要使用軋制 (RA) 銅的有源應用。

柔性印刷電路特性

單面和雙面柔性電路可以具有反向條、通孔、浮指和 ZIF 端接。多層柔性 PCB 最多可包含 20 層，并通過多個導電層、通孔組件、嵌入式電阻器、受控阻抗和 EMI 屏蔽來處理高電路密度。

當需要最小化通孔直徑時，柔性印刷電路板使用最小的間距和組件尺寸來提高信號完整性、電氣性能和熱性能。

靈活的設計還可以在剛性 PCB 中使用相同的高密度組件，方法是使用盲孔或埋孔將信號線從器件的高密度區(qū)域引出。受控阻抗通過快速信號切換、快速轉換和高時鐘速率得到顯著改善。所有 PCB 中的信號傳輸都需要具有均勻厚度和電信號的層壓板。

薄膜提供保護性屏蔽以降低噪音和控制信號線阻抗，而加強板則增強了柔性電路，其中組件需要耐用性和安裝支撐。

柔性印刷電路板材料

柔性印刷電路板由與其他 PCB 相似的材料組成。所有電路都需要金屬導體來供電，而銅是 PCB 中最常用的材料。銅有多種厚度以適應不同的喜好。其他導體選項包括鋁、銀墨、碳和康斯坦丁。

粘合劑將印刷電路板的各層粘合在一起。具體材料取決于用戶和導體厚度要求，但所有粘合必須在工作溫度范圍內保持牢固。柔性 PCB 中使用的標準粘合劑包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸或壓敏粘合劑。

絕緣體用柔性基板和覆蓋材料封裝和分隔電路。聚酰胺、聚酯、阻焊層和介電材料通常都充當柔性印刷電路板的絕緣體。

完整的 PCB 在組裝過程結束時具有畫龍點睛的作用，并且可以根據(jù)消費者的喜好和電路功能進行定制。應用于最終產(chǎn)品的標準飾面包括焊料、錫、鎳、金、銀或碳。

但是印刷電路板有毒嗎？燃燒多氯聯(lián)苯中的塑料和金屬會釋放出呋喃和二惡英等毒素，這意味著垃圾填埋場中的電路板如果不能正確回收，最終會污染地下水。

但是，您可以快速修復損壞的 PCB 以恢復其原始功能或將其回收到完全不同的設備中。

高級功能

自發(fā)明以來，柔性電路板已經(jīng)走過了漫長的道路。隨著柔性 PCB 市場的擴大，技術的進步允許在電路設計中包含高級功能。高級功能包括用于將熱量從敏感區(qū)域散發(fā)出去的散熱器和用于擴展安裝能力和保護的附加組件。

隨著信號切換速度的增加，需要更好的阻抗控制。先進的阻抗跡線可最大限度地減少電反射，以防止在優(yōu)化時互連和控制電纜之間的轉換過程中出現(xiàn)錯誤。

還提供其他功能，包括壓接針、圖形覆蓋、激光切割槽、雕刻柔性電路、屏蔽、柔性加熱器和加強件。有這么多的可能性，有一個靈活的電路板可以滿足各種需求。

柔性印刷電路板：功能和應用

柔性印刷電路板的主要特點：

許多電子制造商更喜歡使用柔性電路板，因為它們具有獨特的特性：

柔性 PCB 天生具有很強的適應性，因此，它們可以很容易地用于電子元件的精心設計和放置。

柔性 PCB 重量輕，因此可以在不增加體積的情況下有效地集成到電子組件中；

眾所周知，柔性電路板可以有效地管理散熱過程。

柔性PCB易于組裝，所需時間和成本更少；

柔性電路板具有柔性基板，使其成為微型電子部件的理想選擇。

我在哪里可以使用柔性印刷電路板？

柔性 PCB 本質上是通用的。它們可用于以節(jié)省空間為主要關注點的不同電子設備。

消費電子產(chǎn)品

軍事（國防）配件

醫(yī)療器材

汽車零件

剛性柔性印刷電路板技術更進一步

基材和保護膜

首先，讓我們考慮一個普通的剛性印刷電路板，通常由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂制成。事實上，這些材料都是纖維，雖然我們稱它們?yōu)椤皠傂浴?，但如果你拿出一層，你就能感覺到它的彈性。

由于固化的環(huán)氧樹脂，這些層可以更硬。因為不夠靈活，所以不能應用到一些產(chǎn)品上。但是對于許多電路板不繼續(xù)移動的簡單組件，電子設備是合適的。

在更多的應用中，我們需要比環(huán)氧樹脂更柔軟的塑料薄膜。我們最常用的材料是聚酰亞胺 (PI)，它非常柔軟且堅固，不會輕易撕裂或拉伸。

它還具有令人難以置信的熱穩(wěn)定性，可以輕松承受回流焊接過程中的溫度變化，并且在溫度波動期間，我們幾乎看不到它伸出。

聚酯（PET）是另一種常用的柔性電路材料。與僅聚酰亞胺（PI）薄膜相比，其耐熱性和溫度變形不如PI薄膜。這種材料通常用于低成本電子設備中，印刷線包裹在柔性薄膜中。

由于PET不能承受高溫，更不用說焊接，柔性電路板是通過冷壓工藝制成的。我記得時鐘收音機的顯示部分使用了這種柔性連接電路，所以這種收音機通常不能正常工作，根本原因是這個質量差的連接器。

因此，我們建議使用軟硬結合板或選擇PI膜，其他材料可以使用但不經(jīng)常使用。

PI薄膜、PET薄膜、薄環(huán)氧樹脂和玻璃纖維芯是柔性電路的常用材料。此外，電路需要使用其他保護膜，通常是 PI 或 PET 膜，有時還需要使用屏蔽阻焊油墨。

保護膜可以使導體免受腐蝕和損壞，PI和PET膜的厚度從1/3密耳到3密耳不等，常用的厚度為1密耳或2密耳。玻璃和環(huán)氧樹脂材料更厚，通常為 2 到 4 密耳。

電導體

印刷導體，通常是碳膜或銀基油墨，用于上述經(jīng)濟型電子產(chǎn)品，但銅導體是常見的選擇。根據(jù)不同的應用，我們要選擇不同形式的銅箔。

如果您只是更換電線和連接器，以減少制造時間和成本，您最好的選擇是用于響應電路板的電解銅箔。電解銅箔還可以通過增加銅的重量來增加載流能力，以獲得銅板可能的寬度，例如平面電感。

眾所周知，銅在加工硬化和應力疲勞方面相對較差。如果柔性電路在最終應用中需要反復折疊或移位，則高級軋制回火銅箔 (RA) 是更好的選擇。

顯然，更多的軋制增韌工藝必然會增加成本，但軋制增韌銅箔可以在疲勞斷裂之前進行多次彎曲和折疊。

它增加了我們需要的 Z 形偏轉彈性，并且在經(jīng)常彎曲和滾動的應用中，它可以延長我們的使用壽命。因為軋制增韌過程在平面方向上拉長了晶粒結構。

夸張版軋鋼化工藝圖，非比例分量。銅箔通過高壓輥后，其晶粒結構可沿平面方向延伸，使銅更柔軟，增加z軸彈性。一個典型的例子是支架和刀頭之間的連接，或者藍光驅動器中的激光頭（如下圖所示）。

在藍光機中，使用柔性電路將激光器連接到主電路板。請注意，激光頭上電路板上的柔性電路需要彎曲成直角。這里使用膠球來增強柔性電路的連接。

一種粘合劑

通常，我們需要粘合劑來粘合銅箔和PI薄膜（或其他薄膜），因為與傳統(tǒng)的FR-4剛性板不同，軋制的增韌銅箔表面毛刺不多，因此高溫高壓無法達到良好的效果。附著力。

它使用小米或 1 mil 厚度的丙烯酸或環(huán)氧樹脂基粘合劑。這種粘合劑是專門為柔性電路板開發(fā)的。

由于在 PI 薄膜上引入了直接涂層和銅涂層等新工藝，“無膠”層壓板正變得越來越普遍。薄膜可用于需要更細間距和更小通孔的 HDI 電路。

當需要額外的保護時，我們會使用硅膠、熱熔膠或環(huán)氧樹脂珠來連接軟硬接頭。這增強了軟硬接頭的機械強度，并確保在重復使用過程中不會出現(xiàn)應力疲勞或撕裂。