柔性印刷电路板设计方法与类型详解

柔性印刷电路板（Flex PCB） 是一种特殊类型的电路板，可以弯曲成所需的应用形状。与普通的刚性电路板相比，这种类型的电路板将导电通路和电气元件放置在柔性基材上。灵活的PCB设计在构建现代紧凑型电子设备（如电话、相机、助听器等）时有很多好处。因此，如果你是从事此类项目的技术人员，这里有一篇关于柔性印刷电路板Flex PCB的设计方法、类型的详细解析。

刚性PCB 与柔性 PCB

虽然刚性和柔性 PCB的目的都是在紧凑的电路设计中连接电子元件，但两者是不同的。

主要区别在于基板材料。柔性 PCB 具有通常由聚酰亚胺薄膜组成的柔性基板，而刚性类型则具有玻璃纤维基板。

由于弯曲，制造商还使用柔性轧制退火铜代替刚性电沉积铜来制作导电层。

在制造这些部件时，柔性 PCB 会通过覆盖工艺来保护暴露的电路，而刚性类型则使用阻焊层。前者也更贵，但整体产品成本可能更便宜，因为您可以缩小您计划制造的设备的尺寸。

那么，哪一个更好呢？

这取决于应用程序。柔性 PCB 是紧凑型电子设备和电器的理想选择，例如电话、助听器和可穿戴设备。但是，刚性板更适合空间较大的设备，例如计算机和电视。

您可以将两者结合起来形成一个刚柔结合板，其中一半的设计在刚性板中，其余的在柔性电路中。

制作刚柔结合 PCB 的方法

基本的刚性 PCB 在设计阶段只需要Gerber 文件层。然而，刚柔结合板需要 3D 设计软件在制造之前在 3D 空间中创建板。

它们有更多的尺寸，需要精确定义从柔性到刚性的过渡点，因此 3D 设计是必不可少的。

柔性侧的基膜是聚酰亚胺，上面有铜箔和覆盖保持膜层。但是，刚性 PCB 以 FR4 为基材。

第一步是在组装过程中在铜层上涂抹易接近的胶水。之后，您可以使用镀铜方法或覆盖工艺进行下一阶段。

完成后，使用精确的激光穿透方法在柔性基板上钻孔。

之后，使用通孔电镀工艺（合成铜电镀）将铜填充到这些孔中。

接下来的步骤包括在柔性表面上应用感光雕刻对面覆盖，然后雕刻铜膜。

然后，将覆盖层（通常是聚酰亚胺）应用到柔性基板的顶层和底层。

在此之后，电路板经过下料过程，将基板切割成所需的尺寸。最常用的落料程序是液压冲床或踢斗组。

最后，切割的柔性坯料覆盖在刚性层之间。最后一块可以在之后进行测试，以确保它正常工作。

柔性PCB的优势

• 节省空间和重量

• 提高稳定性和可靠性

• 无需使用连接器和线束，并最大限度地减少接线错误

• 可以以各种配置堆叠它们

• 高抗张强度和高抗辐射、化学品和极端温度

• 耐用（适用于恶劣环境）

• 易于安装

• 提供强大的信号质量

• 改善阻抗控制

柔性PCB的缺点

• 与特定应用中的刚性PCB相比，它具有更高的成本

• 它使用复杂的组装过程

• 难以修复或返工

• 需要适当的储存条件

• 处理不当容易损坏

柔性PCB的类型

Single-Sided Flex PCB

作为最简单的类型，单面柔性电路在介电层（聚酰亚胺或聚合物薄膜）的一侧具有单个导电层。

Double-Sided Flex PCB

双面柔性 PCB 在介电材料的每一侧都有一个导电铜层。金属化通孔连接两个铜边。

Multi-Layer Flex PCB

这种类型包含由介电层分隔和封装的多个铜层。通孔，连接每个金属层。

Rigid-Flex PCB

如前所述，刚柔结合 PCB 是结合了刚性和柔性电路板的多层电路，形成了具有高电路密度的混合设计。

HDI Flex PCB

高密度互连 (HDI) 电路是具有多个电子元件的高效且可靠的电路板。由于采用薄的非导电基板材料，它们以更小的封装尺寸提供更好的电气性能。

Double-Access Flex PCB

这是一种特殊的单面 PCB，其导电轨道可从电路板的任一侧访问。

有两件事使这成为可能。首先，金属层在其上施加了预先打孔的介电薄膜。其次，导体层蚀刻在柔性薄膜（电介质）上的接入点（开口）下方进行。

灵活的 PCB 设计：典型原理图和叠层

柔性 PCB 由多层组成，但数量因类型而异。这些结构图和叠层可以帮助您在设计过程中构建一个。

Single-Sided Flex PCB

单层 FPCB 有一个简单的叠层，包括一个柔性基层（通常是聚酰亚胺），然后是粘合剂层，然后是铜。由粘合剂和聚酰亚胺组成的保护层（覆盖层）覆盖金属。然而，导电部分不能暴露在外。

Double-Sided Flex PCB

该 PCB 采用柔性层压材料作为基底，将导电层分开。每个金属层都有保护电路的覆盖层和连接两侧的镀铜通孔。

Multi-Layer Flex PCB

多层柔性电路结合了单面和双面柔性电路设计。在内部，中间部分具有双面柔性电路，而表面具有覆盖有保护膜的单面导电设计。

Double-Access Flex PCB

就像单层电路一样，这个电路有五层，但有一个区别。底座上的聚酰胺外层有一个激光开口，可以访问铜电路。

柔性电路中使用的材料

柔性板中的四个主要层可以具有以下材料。

导体：

该层中使用的金属通常是铜，因为它具有极好的电性能和低成本。散热也是一个需要考虑的关键因素，铜能很快做到这一点。其他合适的导体材料包括不锈钢、铍铜和白铜。

粘合剂

含有丙烯酸或环氧树脂的胶层位于铜和绝缘膜（聚酰亚胺）之间。丙烯酸粘合剂材料提供更好的耐热性，但具有较差的电气性能和较低的粘合强度。

另一方面，环氧树脂的耐热性不是最好的，但它具有更好的电性能和粘性。

资料来源：维基共享资源

绝缘材料

绝缘体也称为基材或电介质，是赋予该电路板弯曲性能的柔性材料。聚酰亚胺是最常用的材料，但有些板材有聚酯、聚醚酰亚胺、各种共聚物或含氟聚合物。

应用

• 医疗设备 - 可穿戴设备

• 汽车

• 卫星

• 航空电子设备

• 工业传感器

• 仪表耗材

• 高速数字/RF/微波连接器

• 消费类电子产品

我们专注于多层柔性和刚柔结合制造，并为这些电路板提供SMT组件组装。

我们向您保证质量、可靠性和耐用性，这意味着您可以在高温、高密度应用中无后顾之忧地使用我们的产品。

此外，我们的价格合理，我们的柔性和刚挠结合 PCB 的交货时间分别为 2-13 个工作日和6-16个工作日 。构建时间因设计、数量等而异。欢迎选择合适的联系方式进行咨询。

概括

总之，柔性 PCB 因其弯曲特性而成为构建紧凑型封装和设备的理想选择。如果您的项目需要这种类型的电路，请联系我们以获取有关柔性电路板的更多详细信息，并为您的设计获取最优报价。