柔性PCB的基本設計指南
1 分鐘
- 1.確保足夠的孔洞和通孔間隙
- 2.避免焊盤內通孔設計
- 3. 防止大面積銅表面氧化
- 4. 加固並策略性地放置護墊
- 5. 依照Coverlay要求設計
- 6. 優化金手指和連接器焊盤設計
- 7. 驗證厚度和阻抗要求
- 結論
柔性印刷電路板 (Flex PCB) 在現代電子產品中發揮著至關重要的作用,它能夠實現緊湊輕巧的設計。柔性 PCB 在市場上並不新鮮,幾乎是所有電子產品的組成部分,包括小尺寸和小配件。因為對於剛性 PCB 來說,彎曲電線、安裝元件以及在小型手持設備中啟用電源並非易事。它們經過專門設計,用於佈線和顯示線路。儘管由於一些設計和可靠性問題,CPU 和 GPU 等重型電子設備仍然放置在剛性 PCB 上。設計和製造過程要求工程師遵循專門的設計原則。根據 JLCPCB 的深入建議,以下10 個關鍵指南可確保可靠、可製造且高效能的柔性 PCB 設計。
1.確保足夠的孔洞和通孔間隙
通孔與電路板輪廓的距離:根據 DRC,通孔與電路板之間必須至少保持 0.5 毫米的間隙。更實用的方法是使用通往框架的 U 形槽,以防止結構故障。
過孔與阻焊層之間的距離:過孔與阻焊層開口之間的距離至少應為 0.2 毫米,以避免銅暴露。銅暴露可能會導致短路和腐蝕。
2.避免焊盤內通孔設計
JLCPCB在剛性和柔性電路板上均採用焊盤內過孔技術。由於可靠性問題,在剛性結構中可以使用焊盤內過孔。剛性電路板也包含 BGA 封裝,這增加了焊盤內過孔的需求。但與剛性 PCB 不同,柔性 PCB 無法進行樹脂封孔,這會導致焊錫滲漏和焊點不可靠。
3. 防止大面積銅表面氧化
如果銅在沒有阻焊層的情況下留在空氣中,在覆蓋層壓過程中,固體銅區域可能會滯留空氣,導致在高溫和高壓下氧化。為了避免此問題:
● 使用網狀銅圖案來減少表面積。
● 增加阻焊視窗以排出滯留的空氣。
4. 加固並策略性地放置護墊
由於FPC芯材厚度僅25μm,獨立的焊盤(尤其是兩側重疊的焊盤)很容易脫落。建議在焊盤周圍添加銅增強層,並將焊盤角連接到銅區域,並在相對側設置偏移焊盤,以提高附著力。防止這種情況發生的方法是設計阻焊層限定的焊盤,因為焊盤邊緣的阻焊層覆蓋層可以提供機械強度。
● 避免使用孤立或重疊的焊盤,尤其是在 25μm 的薄芯上。
●將焊盤角與銅區域連接起來,以增強機械黏附力。
5. 依照Coverlay要求設計
對於柔性電路板,覆蓋膜可用作阻焊膜。使用前需預先開窗。確保焊盤與相鄰走線之間保持 0.2 毫米的間隙,焊盤與焊盤之間保持 0.5 毫米的間距。否則,應使用橋接開孔,以便露出走線。對於間距較小(<0.5 毫米)的情況,可透過單一視窗露出連接線。如有需要,可添加防撕裂佈線。
6. 優化金手指和連接器焊盤設計
在FPC中,電纜末端通常會有一個金焊盤,用於連接某個連接器,這是為了提高訊號完整性,並在維修時方便更換電纜。為此,我們可以在連接器上使用阻焊層定義的焊盤。將金手指長度縮短0.2毫米有助於避免雷射切割造成的微短路。為了提高機械耐用性,請確保覆蓋層與連接器焊盤至少重疊0.3毫米。
7. 驗證厚度和阻抗要求
使用模擬軟件計算FPC阻抗可能不準確。 JLCPCB設計線寬的經驗可供參考,但請務必先用樣板進行驗證。此參數適用於厚度為0.11毫米的雙面板。阻抗計算會隨著厚度和製造材料的變化而改變。以下表格可供參考:
● 請注意,柔性 PCB 厚度受覆蓋層、銅層和 PI 材料的影響。
● 對於阻抗控制設計,避免單純依賴模擬工具。務必參考製造商數據和原型來驗證性能。
結論
設計柔性 PCB 需要仔細考慮機械和熱因素。遵循這 7 項關鍵準則,工程師可以顯著提高柔性電路設計的耐用性和可製造性。但這 7 條準則只是 FPC 的入門指南,未來我們將推出更多 FPC 和設計相關問題的精彩指南。我們將繼續在部落格頁面上分享與 PCB 問題相關的深入指南。
持續學習
客製蝕刻柔性電路:材料與製造指南
客製蝕刻柔性電路讓摺疊手機鉸鏈和助聽器能在狹窄空間中完成佈線,即使傳統電纜也無法通過。這類電路完全依照客戶的外形、彎折區域和補強板配置製作,因此任何尺寸錯誤都可能讓成品變成廢料。 本指南將介紹: 客製蝕刻柔性電路與目錄型柔性排線的差異 減成式蝕刻與層壓製程的實際流程 聚酰亞胺、銅箔、覆蓋膜和補強板的材料選擇 可在量產中維持穩定性的走線、容差與彎曲半徑規則 柔性電路相較於線束或硬質電路板的優勢 什麼是客製蝕刻柔性電路? 客製蝕刻柔性電路的定義 客製蝕刻柔性電路是按需求製作的柔性印刷電路。其導體透過化學方式,從覆銅聚酰亞胺薄膜上移除多餘銅箔,再以層壓覆蓋膜保護,並按照客戶指定的外形加工。 相較之下,目錄型 FFC 排線是依照間距和導體數量選購的直線、均勻電纜。客製柔性電纜可以分支、向三個方向彎折、承載焊接元件,並可同時連接三種不同類型的連接器。 蝕刻柔性電路在電子應用中的工作方式 客製柔性電路同時承擔兩項工作:像 PCB 一樣傳輸訊號,也像電纜一樣作為機械連接件。因此,它可以取代一個連接器、一條電纜和另一個連接器,形成連續的銅導電路徑。 大多數設計會以金手指尾端收尾,插入零插入力(ZIF)連接器。例如......
快速柔性 PCB:快速原型及交期指南
快速交付柔性 PCB,是經過驗證的構想能否在本季度推出產品的關鍵。大多數柔性板延誤並非由工廠造成,而是因為覆蓋膜開口少了 0.05 mm,或缺少補強板圖紙,導致訂單停留在工程師往返確認階段。 本指南將介紹: 快速柔性 PCB 與標準 FPC 製造的差異 哪些設計選擇會增加柔性 PCB 交期 柔性板的拼板、基準點及載板規則 如何準備檔案,避免工程審查停滯 什麼是快速交付柔性 PCB? 快速交付柔性 PCB 的定義 快速交付柔性 PCB是按照壓縮時程製造的柔性印刷電路,通常需要 4–5 天,而傳統客製化 FPC 訂單可能需要 3–6 星期。其速度來自標準庫存材料、自動化設計審查及免實體工具的數碼成像。它不是讓工廠本身變快,而是使用一條受限選項的快速通道;只有所有設計資料都準確時,快速通道才有效。 快速柔性 PCB 與標準柔性板製造的差異 快速柔性電路使用不同製程路徑,而不是在同一製程上加收加急費。每項速度優勢,都會以減少某些選項作為代價。 材料供應:標準訂單按專案採購層壓材料,可能需要 1–3 星期;快速製造只使用庫存的 25 µm(1 mil)及 50 µm(2 mil)聚酰亞胺。 成像:激光直接成......
FPC 電子技術:什麼是 FPC、工作原理、應用及優勢
FPC 電子技術讓手機相機在數百次開合後仍能正常運作。拆開幾乎任何現代電子設備,都會看到一條薄薄的琥珀色排線,繞過硬質電路板無法通過的角落。 本指南將介紹: FPC 代表甚麼,以及 FFC 與 FPC 的差異 柔性電路如何在彎曲時傳輸訊號 聚酰亞胺、銅箔、覆蓋膜及補強板材料 FPC 製造流程,從蝕刻到電氣測試 柔性板相對硬質板及線束的優勢 甚麼是 FPC 電子技術 FPC(柔性印刷電路) FPC(柔性印刷電路)是在薄型聚合物薄膜上蝕刻銅導體的印刷電路,而不是使用玻璃纖維環氧樹脂板。因此,完成的電路可以彎曲、摺疊,並繞過產品內部空間。單層 FPC 通常厚度約為 0.07 mm(2.8 mil),接近打印紙厚度。其銅箔、焊盤及網表與普通 PCB 相同,只有承載基材不同。 FPC 在電子產品中代表甚麼? FPC 至少有三種常見含義,需要按上下文判斷: FPC,也稱為柔性 PCB 或柔性電路:按照設計圖形,在聚酰亞胺薄膜上蝕刻出的客製化銅電路。 FFC,即扁平柔性電纜:按照間距及導體數量購買的標準平行導線排線,不是客製化設計零件。 FPC 連接器:硬質電路板上的零插入力插座,柔性尾端會插入其中。 硬柔結合......
FPC 厚度指南:如何選擇柔性 PCB 厚度
柔性 PCB 可以彎曲,但彎曲程度可以有多大?這正是厚度成為柔性 PCB 設計關鍵因素的原因。如果厚度選擇錯誤,電路板可能太薄,在 ZIF 連接器內晃動;也可能太厚,使外層銅箔疲勞,並在數千次彎折後產生裂紋。 本指南將介紹: FPC 厚度包含哪些部分 可選擇及訂購的厚度範圍 層疊如何逐層增加厚度 如何按彎曲半徑、電流及連接器配合選擇厚度 什麼是 FPC 厚度? FPC 厚度的定義 FPC 厚度是指柔性印刷電路完成後,從整個層疊結構頂部量到最底部的高度,包括上覆蓋膜、上層銅箔、聚酰亞胺芯板、下層銅箔及下覆蓋膜。它通常以毫米或微米表示,除非連接器或元件需要額外支撐,否則不包括局部補強板。 報價中的 0.12 mm 雙層柔性板,只代表可彎曲區域;如果連接器尾端下方黏貼補強板,該區域便會擁有自己的厚度及公差。 注意:柔性板不使用液態阻焊層,而是使用由聚酰亞胺及黏合劑組成的層壓覆蓋膜。在薄型結構中,覆蓋膜可能佔整個層疊厚度的一半以上。 為什麼 FPC 厚度對柔性電路設計很重要? 將一張紙摺疊一次,它可以輕易形成摺痕;但將十張紙以相同半徑摺疊,外層會撕裂,而內層會屈曲。厚度決定柔性板需要同時彎曲多少層材料。 ......
醫療柔性電路:製造、應用、材料及設計指南
醫療柔性電路可以安裝在 1.0 mm 的一次性內窺鏡內,繞過助聽器外殼,或貼在患者手臂上連續工作 10 天。當它失效時,結果不是一般保固退貨,而是設備歷史檔案及監管溝通。 本指南將介紹: 醫療柔性電路與消費電子柔性電路的差異 醫療柔性電路如何製造、測試及放行 聚酰亞胺、銅箔、覆蓋膜及補強板的選擇 細線、彎曲半徑及層數限制 選擇醫療 FPC 供應商前需要檢查的項目 什麼是醫療柔性電路? 醫療柔性電路的定義 醫療柔性電路是以聚酰亞胺薄膜為基材,按照醫療級驗收要求製造及記錄,用於醫療設備的柔性印刷電路。從電氣角度看,它是普通 FPC;但令它成為醫療產品的,是驗收等級、材料可追溯性及隨產品交付的認證證據。 IPC 發布了專用文件 IPC-6013EM,即 IPC-6013E的醫療應用附錄。相較於消費電子 Class 2 製造,它增加了更嚴格的鍍層標準、批次追溯、層壓材料更換前的變更通知、生物相容性證據及滅菌認證要求。 為什麼醫療設備使用柔性電路? 在內窺鏡軸內,線路必須在軸彎曲的位置同步彎曲,並在軸固定的位置保持固定,而且不能發生卡滯。在 3 mm 管道內,圓形導線束無法同時滿足這三項要求,而扁平聚酰亞胺......
FPC 設計規則:13 個不容忽視的安全距離
在 FPC(柔性印刷電路板)設計中,忽略安全距離可能會導致焊盤脫落或電路短路等問題。例如,阻焊橋距離不足(小於 0.5 mm)會導致焊盤斷裂;焊盤距離邊緣過近(小於 0.2 mm)會導致碳化和短路;過孔放置不當會導致斷裂。精確控制這些細節是確保設計可靠性的關鍵。 有些人認為 FPC 設計中的安全距離無需嚴格遵循,大致測量即可。另一些人則認為,只要電路能夠正常運作,設計就沒問題。但您知道嗎?在 FPC 設計中,許多看似無關緊要的安全距離,如果被忽視,可能會導致嚴重的問題!今天,我們來仔細看看 FPC 設計中那些容易被忽略的安全距離——您知道多少? 1. 阻焊層設計 阻焊橋距離不足 阻焊橋是指兩個焊盤之間的阻焊膜。焊盤之間的距離至少應為 0.5 mm,以確保阻焊橋不會斷裂。如果距離太小,阻焊橋容易斷裂。 之前 之後 阻焊窗口到銅的距離 阻焊窗口與銅箔之間的距離應大於 0.15 mm。如果距離太小,阻焊層可能會偏移,導致銅箔暴露,從而增加短路的風險。 錯誤 阻焊視窗長度 阻焊層窗口長度一般不宜超過 20 mm,且應避免大面積窗口。如果視窗過大,阻焊層在應用過程中可能會變形,導致貼合不良或錯位。 錯誤 摘......