什么是柔性印刷电路？

什么是柔性印刷电路？

最初设计用于替代传统线束的柔性印刷电路从二战初期到今天呈指数级增长。柔性电路提供了极大的多功能性，是从简单到复杂应用的理想选择，几乎可以处理任何电路板工作。

柔性印刷电路是一种轻量级电路，可轻松装入较小的空间和轮廓形状。但是，它们不仅仅是弯曲的 PCB。柔性电路具有独特的差异和优势，需要创新 PCB 制造商的独特设计。

柔性印刷电路板由导电金属条组成，通常由铜制成，并由介电材料或阻焊层绝缘。电路板的一个关键功能是在传递电子信号的同时提供机械弯曲，从而能够使用更小的连接器并屏蔽来自 EMI 的辐射噪声。

PCB是用于连接电子元件以形成电路的基板或非导电板。

柔性印刷电路的基本类型

各种可用的配置、尺寸和功能突出了柔性电路板的多功能性。柔性电路的基本类型包括单面电路、双面电路和多层电路。

片面

单面 PCB 电路在介电层的一侧只有一层金属。

二元性

相比之下，双面走线在单个介电层的两侧都有金属层。

多层

在双面电路中，金属层通常通过金属化过孔连接。在多层板上可以找到相同的通孔，该多层板上包含由介电层封装的几个单独的铜层。

刚柔并济

刚柔结合 PCB 将刚性电路和柔性电路中的组件组合在一起，形成混合电路基板。

柔性印刷电路的好处

与传统的刚性板和电缆相比，柔性电子产品具有多种优势。其中包括更精确的布线、消除机械连接器、完全的设计灵活性、更高的电路密度、更宽的工作温度范围、更强的信号质量、改进的阻抗控制和可靠性以及减小尺寸。

自动化生产消除了手动线束中常见的人为错误。柔性电路只能达到设计方案所指示的点。定制 PCB 印刷过程中涉及的劳动力更少，而且柔性 PCB 的生产成本高且省时。

由于设计过程的自由度不受二维限制，柔性电路板可以通过多种方式进行定制。这种灵活性延伸到安装，允许在两个或多个平面之间连接通道的第三维。

柔性电路板的功能通过增加气流、散热以及在使用简化电路几何形状的点对点连接中应用高密度器件而得到改善。

基础设施应用

在设计电路之前，两个基本的结构应用将决定导体的选择。静态应用是可以仅通过柔性电路灵活安装的应用。电沉积 (ED) 铜通常用于此应用，这是一种较便宜的选择。

动态弯曲应用涉及在产品的日常使用过程中柔性电路的动态弯曲。翻盖手机、笔记本电脑和计算机臂都需要使用轧制 (RA) 铜的有源应用。

柔性印刷电路特性

单面和双面柔性电路可以具有反向条、通孔、浮指和 ZIF 端接。多层柔性 PCB 最多可包含 20 层，并通过多个导电层、通孔组件、嵌入式电阻器、受控阻抗和 EMI 屏蔽来处理高电路密度。

当需要最小化通孔直径时，柔性印刷电路板使用最小的间距和组件尺寸来提高信号完整性、电气性能和热性能。

灵活的设计还可以在刚性 PCB 中使用相同的高密度组件，方法是使用盲孔或埋孔将信号线从器件的高密度区域引出。受控阻抗通过快速信号切换、快速转换和高时钟速率得到显着改善。所有 PCB 中的信号传输都需要具有均匀厚度和电信号的层压板。

薄膜提供保护性屏蔽以降低噪音和控制信号线阻抗，而加强板则增强了柔性电路，其中组件需要耐用性和安装支撑。

柔性印刷电路板材料

柔性印刷电路板由与其他 PCB 相似的材料组成。所有电路都需要金属导体来供电，而铜是 PCB 中最常用的材料。铜有多种厚度以适应不同的喜好。其他导体选项包括铝、银墨、碳和康斯坦丁。

粘合剂将印刷电路板的各层粘合在一起。具体材料取决于用户和导体厚度要求，但所有粘合必须在工作温度范围内保持牢固。柔性 PCB 中使用的标准粘合剂包括环氧树脂、丙烯酸或压敏粘合剂。

绝缘体用柔性基板和覆盖材料封装和分隔电路。聚酰胺、聚酯、阻焊层和介电材料通常都充当柔性印刷电路板的绝缘体。

完整的 PCB 在组装过程结束时具有画龙点睛的作用，并且可以根据消费者的喜好和电路功能进行定制。应用于最终产品的标准饰面包括焊料、锡、镍、金、银或碳。

但是印刷电路板有毒吗？燃烧多氯联苯中的塑料和金属会释放出呋喃和二恶英等毒素，这意味着垃圾填埋场中的电路板如果不能正确回收，最终会污染地下水。

但是，您可以快速修复损坏的 PCB 以恢复其原始功能或将其回收到完全不同的设备中。

高级功能

自发明以来，柔性电路板已经走过了漫长的道路。随着柔性 PCB 市场的扩大，技术的进步允许在电路设计中包含高级功能。高级功能包括用于将热量从敏感区域散发出去的散热器和用于扩展安装能力和保护的附加组件。

随着信号切换速度的增加，需要更好的阻抗控制。先进的阻抗迹线可最大限度地减少电反射，以防止在优化时互连和控制电缆之间的转换过程中出现错误。

还提供其他功能，包括压接针、图形覆盖、激光切割槽、雕刻柔性电路、屏蔽、柔性加热器和加强件。有这么多的可能性，有一个灵活的电路板可以满足各种需求。

柔性印刷电路板：功能和应用

柔性印刷电路板的主要特点：

许多电子制造商更喜欢使用柔性电路板，因为它们具有独特的特性：

柔性 PCB 天生具有很强的适应性，因此，它们可以很容易地用于电子元件的精心设计和放置。

柔性 PCB 重量轻，因此可以在不增加体积的情况下有效地集成到电子组件中；

众所周知，柔性电路板可以有效地管理散热过程。

柔性PCB易于组装，所需时间和成本更少；

柔性电路板具有柔性基板，使其成为微型电子部件的理想选择。

我在哪里可以使用柔性印刷电路板？

柔性 PCB 本质上是通用的。它们可用于以节省空间为主要关注点的不同电子设备。

消费电子产品

军事（国防）配件

医疗器材

汽车零件

刚性柔性印刷电路板技术更进一步

基材和保护膜

首先，让我们考虑一个普通的刚性印刷电路板，通常由玻璃纤维和环氧树脂制成。事实上，这些材料都是纤维，虽然我们称它们为“刚性”，但如果你拿出一层，你就能感觉到它的弹性。

由于固化的环氧树脂，这些层可以更硬。因为不够灵活，所以不能应用到一些产品上。但是对于许多电路板不继续移动的简单组件，电子设备是合适的。

在更多的应用中，我们需要比环氧树脂更柔软的塑料薄膜。我们最常用的材料是聚酰亚胺 (PI)，它非常柔软且坚固，不会轻易撕裂或拉伸。

它还具有令人难以置信的热稳定性，可以轻松承受回流焊接过程中的温度变化，并且在温度波动期间，我们几乎看不到它伸出。

聚酯（PET）是另一种常用的柔性电路材料。与仅聚酰亚胺（PI）薄膜相比，其耐热性和温度变形不如PI薄膜。这种材料通常用于低成本电子设备中，印刷线包裹在柔性薄膜中。

由于PET不能承受高温，更不用说焊接，柔性电路板是通过冷压工艺制成的。我记得时钟收音机的显示部分使用了这种柔性连接电路，所以这种收音机通常不能正常工作，根本原因是这个质量差的连接器。

因此，我们建议使用软硬结合板或选择PI膜，其他材料可以使用但不经常使用。

PI薄膜、PET薄膜、薄环氧树脂和玻璃纤维芯是柔性电路的常用材料。此外，电路需要使用其他保护膜，通常是 PI 或 PET 膜，有时还需要使用屏蔽阻焊油墨。

保护膜可以使导体免受腐蚀和损坏，PI和PET膜的厚度从1/3密耳到3密耳不等，常用的厚度为1密耳或2密耳。玻璃和环氧树脂材料更厚，通常为 2 到 4 密耳。

电导体

印刷导体，通常是碳膜或银基油墨，用于上述经济型电子产品，但铜导体是常见的选择。根据不同的应用，我们要选择不同形式的铜箔。

如果您只是更换电线和连接器，以减少制造时间和成本，您最好的选择是用于响应电路板的电解铜箔。电解铜箔还可以通过增加铜的重量来增加载流能力，以获得铜板可能的宽度，例如平面电感。

众所周知，铜在加工硬化和应力疲劳方面相对较差。如果柔性电路在最终应用中需要反复折叠或移位，则高级轧制回火铜箔 (RA) 是更好的选择。

显然，更多的轧制增韧工艺必然会增加成本，但轧制增韧铜箔可以在疲劳断裂之前进行多次弯曲和折叠。

它增加了我们需要的 Z 形偏转弹性，并且在经常弯曲和滚动的应用中，它可以延长我们的使用寿命。因为轧制增韧过程在平面方向上拉长了晶粒结构。

夸张版轧钢化工艺图，非比例分量。铜箔通过高压辊后，其晶粒结构可沿平面方向延伸，使铜更柔软，增加z轴弹性。一个典型的例子是支架和刀头之间的连接，或者蓝光驱动器中的激光头（如下图所示）。

在蓝光机中，使用柔性电路将激光器连接到主电路板。请注意，激光头上电路板上的柔性电路需要弯曲成直角。这里使用胶球来增强柔性电路的连接。

一种粘合剂

通常，我们需要粘合剂来粘合铜箔和PI薄膜（或其他薄膜），因为与传统的FR-4刚性板不同，轧制的增韧铜箔表面毛刺不多，因此高温高压无法达到良好的效果。附着力。

它使用小米或 1 mil 厚度的丙烯酸或环氧树脂基粘合剂。这种粘合剂是专门为柔性电路板开发的。

由于在 PI 薄膜上引入了直接涂层和铜涂层等新工艺，“无胶”层压板正变得越来越普遍。薄膜可用于需要更细间距和更小通孔的 HDI 电路。

当需要额外的保护时，我们会使用硅胶、热熔胶或环氧树脂珠来连接软硬接头。这增强了软硬接头的机械强度，并确保在重复使用过程中不会出现应力疲劳或撕裂。