淺談柔性板FPC

大多數電子設備都需要印刷電路板 (PCB)，包括智能手機、電視、家電等。復合電路板是導電絕緣層的層壓結構，具有兩種不同的功能：將電子元件放置在外層的指定區域，并在元件端子和導電焊盤之間提供可靠的電氣連接。

這些電子元件（電阻器、電容器、微控制器、接口等）使用化學蝕刻工藝通過跡線、平面和其他特征進行連接，該工藝將銅層層壓到非導電基板的薄片上。

PCB演變

PCB 是在 20 世紀初開發的，雖然隨著新技術的出現而不斷發展，但它們的基本設計基本保持不變——一個裝有電子元件的剛性板。

PCB 技術的進步和廣泛采用與半導體封裝技術的快速發展同步，使行業專業人士能夠開發更小、更高效的電子產品。它導致了可穿戴技術的發展，例如 AR/VR 眼鏡、智能手表，甚至是可交互的服裝。

它也迎來了一個貼身醫療設備的時代，該設備能夠通過使用折疊顯示器等技術與皮膚和智能手機直接接觸來監測佩戴者的健康狀況。為了實現這些設備，需要開發一種新型 PCB，它可以拉伸和彎曲超過直角。工程界正在使用各種技術和材料制造柔性電路板，包括聚酰亞胺、透明聚酯等

1. 超薄、柔性電路使許多應用變得實用。

柔性PCB的類型

制造商為當今的設備采用了兩種可延展板：柔性和剛柔結合的PCB。柔性 PCB 或FCB的功能與其剛性對應物類似，其中電子設備放置在柔性基板而不是剛性平臺上。這使得可以形成不同形狀和配置。根據層和配置，這些可以分為前面提到的兩種最常見的類型。

剛柔結合 PCB 是混合電路板，既具有剛性部分又具有柔性部分，以適應 SMD（表面貼裝設備，又稱電子設備）和連接器的排列。在這種配置中，SMD 安裝在柔性基板上，而連接器位于剛性基板上，以保持穩定的連接并減輕重復使用造成的損壞。剛柔結合配置還允許增加 SMD的生產率，因為連接終端放置在剛性表面上。

高密度互連 (HDI)  PCB 的布線密度高于其剛性對應物，并提供更精細的線路和空間、更小的通孔和捕獲焊盤以及更高的連接焊盤密度。這些 PCB 在與柔性基板一起應用時是有益的，因為它們可以利用更薄的層，或者在某些情況下，消除了 PCB 設計中對多層的需求。

FCB 的分類可以按層數進行細分。例如，單層板是使用單個聚酰亞胺基板和薄銅層制成的，可以從板的一側訪問。此外還有具有雙通道的單面 FCB、在基板兩面都有導電銅的雙面 FCB，以及具有多面和單面通道功能的多層 FCB。

靈活的PCB設計

設計柔性 PCB時會遇到許多問題，其中最重要的是它會彎曲多少次以及彎曲到什么程度。它可以彎曲的次數決定了板子是靜態的還是動態的。

. 不同的材料將提供增加或減少的靈活性水平，并表示它們的操作環境。 

靜態板被認為是彎曲安裝，并且在其使用壽命內彎曲少于 100 次。動態板的設計需要更加堅固，因為會定期進行彎曲，并且可能需要根據應用承受數萬次彎曲。當然，彎曲半徑（彎曲區域的最小曲率）也會發揮作用，并且必須在設計早期適當地確定。這確保了設計能夠承受必要數量的彎曲而不損壞銅。

焊接

在設計階段還必須考慮覆蓋 FCB 導電層的掩模和其他材料，以及用于支撐電路不同部分的加強板，可用于電路板的兩側。重要的是要注意，應用的加強筋的數量會增加設計的剛度，減少部分或所有區域的彎曲。

與傳統 PCB 一樣，FCB 具有分層設計，因此在設計階段也必須考慮使用的材料。例如，薄膜層提供導體載體并在電路中充當絕緣體，但它也必須是柔性的。聚酰亞胺和 PET（聚酯）作為絕緣體效果很好，通常用于這些類型的基材。PEN（聚鄰苯二甲酸乙二醇酯）、PTFE 和芳綸也被使用。

聚酰亞胺柔性芯也適用于 FCB 設計。它們覆有電沉積或軋制退火銅，超薄，適用于動態和靜態應用。

FCB 利用兩種類型的材料：基于粘合劑的，其中銅通過丙烯酸粘合劑粘合到聚酰亞胺上；無粘合劑，將銅直接澆鑄到聚酰亞胺基板上。當然，粘合材料也有其缺點，包括在受熱時會形成裂縫。它們還使銅層壓板更厚并且容易吸收水分，從而影響它們在某些環境中使用。

這就是無粘合劑材料發揮作用的地方。它們可以處理惡劣的環境并提供其他好處，包括減少彎曲厚度、提高柔韌性和更好的溫度額定值。

靈活的 PCB 堆棧

PCB 堆棧是在設計電路板的最終布局之前構成 PCB 的銅層和絕緣體層的排列。雖然疊層級允許您通過其各個層在單個板上組裝多個電子電路，但 PCB 疊層設計的結構提供了許多其他優勢，包括減少外部噪聲、提高電磁兼容性和降低制造成本。使用多層增加了電路板的能量分配能力，減少了交叉干擾，消除了電磁干擾，并支持高速信號。

3. 單層柔性PCB疊層看起來很像傳統的PCB疊層，但材料層不同。

與傳統 PCB 一樣，FCB 可以使用一層或多層設計，并表示銅跡線、粘合劑、層壓板和聚酰亞胺材料的數量。這些數字取決于層數。例如，四層電路將具有四條銅跡線、四層粘合劑（或非粘合劑）、層壓板和相應的基板材料。許多制造商會將柔性材料放置在疊層的中心，以保持靈活性并減輕操作過程中的任何損壞。

在決定層數時，在進行設計之前必須考慮幾個因素，包括需要路由的電路信號數量、工作頻率、是否需要額外的屏蔽和其他指標。這些將有助于表示所需層的確切數量，并確保 FCB 按預期運行。

結論

隨著新技術的出現，柔性印刷電路板將繼續發展。想象一下，能夠清潔洗衣房中的醫療監控設備或在海洋中潛水時佩戴生物識別貼片，而無需擔心腐蝕。

依賴柔性電子設備的設備已經可以從人體內獲取數據，因此看看這項技術將在哪里實施將會很有趣。同樣重要的是要注意，這只是對柔性 PCB 設計的基本介紹，提供了用于創建它們的材料和工藝的概述。