柔性 PCB 設計實用技巧 - JLCPCB
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柔性印刷電路板,或稱 Flex PCB,是一種薄而輕的印刷電路板,可彎曲、折疊和扭曲成任何形狀或尺寸,而不會損壞板上的電氣連接。Flex PCB 在航太、汽車、醫療設備和消費電子等多個產業中越來越受歡迎。在本文中,我們將討論在進行有效產品開發時,設計柔性 PCB需要考慮的事項。
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設計 Flex PCB 的注意事項
設計 Flex PCB 需要仔細考慮多個因素,例如材料選擇、電路佈局和元件擺放。
製造 Flex PCB 的第一步是設計電路。設計人員使用電腦輔助設計(CAD)軟體建立佈局,指定板上元件、走線、導通孔及其他特徵的位置,包括必須根據製造商要求仔細設定的 PCB 層疊結構。以下是設計 Flex PCB 時的一些建議:
- 確定柔性 PCB 的類型:柔性 PCB 有多種類型,包括單面、雙面和多層柔性 PCB。應根據複雜度、空間限制和柔性需求等因素,選擇適合應用的類型。
- 最小化層數:柔性 PCB 通常比剛性 PCB 更薄,因此應最小化層數以避免過度增厚。同時也應注意,每增加一層都會提高製程複雜度與成本。
- 預留足夠的彎曲半徑:Flex PCB 設計用於一定程度的彎曲或摺疊,因此必須預留足夠的彎曲半徑以避免損壞電路板。彎曲半徑應根據板厚與所用材料類型計算。某些 ECAD 工具可根據您的設計與製造商規格自動測量彎曲半徑。板厚也受設計層數影響,此時可根據 PCB 層數計算最小彎曲半徑如下:
| PCB 層數 | 最小半徑 |
| 單面 PCB | PCB 厚度 x 6 |
| 雙面 PCB | PCB 厚度 x 12 |
| 多層 PCB | PCB 厚度 x 24 |
若未遵守最小彎曲半徑,則生產出的柔性 PCB 在彎曲時可能會出現內層壓縮。
- 最小化導通孔使用:導通孔會增加製程複雜度,並可能導致可靠性問題。應盡量減少導通孔數量,並在可能情況下使用盲孔或埋孔。
- 選用適當材料:材料選擇對柔性 PCB 的性能至關重要。聚醯亞胺(Polyimide)與銅等材料因其強度高、柔性好,且具備良好的熱與電氣性能,常被用於柔性 PCB。
- 謹慎擺放元件:元件應擺放在允許柔性與彎曲的位置,避免將元件放置於會承受過大應力或應變的區域。
- 使用適當走線寬度與交錯走線:走線寬度應謹慎選擇,以避免過大電阻並確保足夠的電流承載能力。柔性 PCB 因板材較薄,可使用較窄走線,但應注意避免過度狹窄的走線。雙面與多層 PCB 應避免使用堆疊走線,因這會在彎曲時增加應力,導致銅電路變薄,應改用交錯走線。
- 弧形走線與銅箔圓角:柔性 PCB 必須使用弧形走線,以適應電路的彎曲與摺疊,避免對走線造成應力。若走線過於筆直或有尖角,在 PCB 彎曲時可能會斷裂。弧形走線使 PCB 能平順彎曲而不損壞走線。因此,必須以適當的半徑與間距設計弧形走線,確保其能承受預期的彎曲與摺疊。
銅箔圓角則有助於避免應力集中。當 PCB 彎曲時,銅走線或焊盤的尖角會承受大量應力,可能導致銅箔破裂,進而造成電路失效。銅箔圓角(即圓角邊緣)能將應力均勻分散,降低損壞或失效的風險。
- 考慮使用環境:設計柔性 PCB 時,必須考慮其操作環境。溫度、濕度與振動等因素都會影響電路板性能。
- 元件擺放:Flex PCB 上的元件擺放應謹慎規劃,避免對電路板造成應力。元件應擺放於不會受到彎曲或扭曲的區域。
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