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PCB設(shè)計方法:使用3D可撓性電路簡化封裝設(shè)計

發(fā)布時間 :2017-09-19 11:03 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計部
可撓性電路設(shè)計正迅速成為一種首選的電子電路封裝方法,適用于制造掀蓋式手機(jī)或可攜式電腦等產(chǎn)品。鑒于行銷團(tuán)隊(duì)一直在努力使產(chǎn)品的體積更小且更加符合人體工程學(xué),越來越多的PCB設(shè)計人員必須接受其它形式的電路封裝技術(shù)。
 
目前的可撓性電路具有類似于普通FR4 PCB的布線密度、電流負(fù)載要求以及表面組裝零組件數(shù)量。該電路封裝方法非常柔韌,足以適應(yīng)抽象的產(chǎn)品外形。這不僅顯示它們可以圍繞物體進(jìn)行彎折,而且可以應(yīng)用在需要整個產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)則行動的場合,如說掀蓋式手機(jī)。
 
它還允許產(chǎn)品的全部電路中只使用一個可撓性電路,而不是多個與帶狀電纜和導(dǎo)線相連的剛性PCB。通常情況下,產(chǎn)品會使用兩個剛性PCB永久性連接一個可撓性電路來實(shí)現(xiàn)。
 
建議的方法
當(dāng)涉及到可撓性設(shè)計時,經(jīng)驗(yàn)的地位不可替代。獲得可撓性電路設(shè)計指導(dǎo)的主要源泉是來自于生產(chǎn)現(xiàn)場。生產(chǎn)線里曾產(chǎn)生過成千上萬個電路,并且擁有滿足電子需求的豐富經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。在此基礎(chǔ)上,下面的技巧也會有所幫助。
 
詳盡的文件。這一點(diǎn)至關(guān)重要。在設(shè)計伊始就規(guī)劃好可撓性電路的關(guān)鍵區(qū)域非常重要,其中包括針對可撓性層的迭層結(jié)構(gòu)或迭層方式、覆蓋層和補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域(stiffene areas)等細(xì)節(jié)。這里,設(shè)計人員應(yīng)該指明基板材料、覆銅厚度、補(bǔ)強(qiáng)材料和成分,以及與補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域總厚度容差相關(guān)的資訊。
 
在設(shè)計早期就應(yīng)該考慮應(yīng)用的類型。如果是靜態(tài),那么一旦可撓性制作完整,它就永久保持這種形狀;如果是動態(tài),那么就需要PCB承受不斷的可撓性動作。應(yīng)用本身的屬性將為所使用的材料和零組件以及所實(shí)施的設(shè)計方法帶來很大的影響。
 
牢記與可撓性板相關(guān)的制造約束條件。必須制造特殊的焊盤以防止覆銅與絕緣層分離。而用于可撓性電路的封裝和焊盤尺寸可能要比用于標(biāo)淮剛性PCB的要大一些。
 
確保全部電路板邊緣都保留有0.15公分長的間隙,以保證層壓時不會產(chǎn)生分離情況。為了將電路走線和焊盤之間的連接風(fēng)險降到最低,還可以在在焊盤邊緣使用倒角。
 
當(dāng)設(shè)計電路走線結(jié)構(gòu)時要特別小心。觀察合適的層偏置;一旦有可能,嘗試將走線的直角拐角改為圓弧拐角。這樣可以降低應(yīng)力大小以及斷裂的可能性,而這種情況在可撓性布線的覆銅板上極有可能產(chǎn)生。
 
如果可能的話,可以透過在電路板內(nèi)層嵌入元件來幫助克服3D可撓性電路設(shè)計中固有的複雜度。
 
此外,還應(yīng)該隨時參考IPC標(biāo)淮,如IPC-2223可撓性PCB設(shè)計標(biāo)淮和IPC-6013可撓性PCB的鑑定與性能規(guī)格。
 
不建議的方法
允許裂縫。這可能是可撓性電路中一個嚴(yán)重的問題。仔細(xì)選擇材料和零組件可能將此問題最小化,但是設(shè)計人員仍然需要在布置元件和其它設(shè)計結(jié)構(gòu)時特別注意。不要將過孔放置在剛性區(qū)域或可撓性彎曲電路旁,因?yàn)檫@些地帶最為薄弱而且容易產(chǎn)生裂縫。為了避免這些關(guān)鍵地帶遭到破壞,應(yīng)該設(shè)立‘所有層的過孔禁止區(qū)’,在這些區(qū)域中進(jìn)行可撓性彎曲可以免除故障。
 
允許彎曲超過制造商所設(shè)定的最小半徑。制造商為板材限定最小半徑是有理由的:它顯示了特定材料可以承受的應(yīng)變和彎曲程度,超過這個極限將不可避免地產(chǎn)生問題??蓳闲噪娐凡⒎鞘且獜澢綐O限,彎曲超過90度將‘折裂’可撓性電路。
 
忽視制造指標(biāo)。例如孔徑公差指標(biāo)就詳細(xì)規(guī)定了某種材料最大的孔徑、層數(shù)和所需可撓性等細(xì)節(jié)。忽視這類指標(biāo)有可能引發(fā)制造問題,產(chǎn)生導(dǎo)致斷裂的應(yīng)力。
 
在剛性區(qū)域產(chǎn)生的孔徑開口在已有焊盤尺寸以下+.010公分處。這可能引起與短路相關(guān)的問題。
 
在鄰近層上進(jìn)行迭層走線。當(dāng)電路彎曲時走線壓縮會產(chǎn)生問題;反之,將走線交錯排列則可以避免工型梁(I-beam)效應(yīng)(會引發(fā)產(chǎn)生斷裂的應(yīng)力和壓縮)。


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