本文將討論剛性 - 柔性PCB是什么，使用它們的優勢，以及使用它們進行設計的規則。

在電子產品中，我們有時會遇到看似新的技術這根源于過去。剛柔結合PCB技術追溯到大約50年后，需要更換航天器中的線束。第一款商用移動計算機（重量超過25磅！）使用了剛性 - 柔性技術。

今天，筆記本電腦，可穿戴技術，醫療設備，測試設備和衛星是其中的一部分。依賴剛性 - 柔性PCB的應用。 1

什么是剛性柔性PCB？

采用剛柔性PCB，柔性電路基板和剛性電路基板層壓在一起。剛柔性PCB跨越傳統剛性PCB的邊界和柔性電路的獨特性能導電電鍍或軋制退火銅導體光蝕刻到柔性絕緣薄膜上。

柔性電路包括由柔性聚酰亞胺（如Kapton或Norton）和銅層壓在一起的疊層熱，丙烯酸粘合劑和壓力。 2

Rigid-flex PCB仍然存在在制造后的面板中。圖像由WellDonePCB提供。

與傳統PCB一樣，您可以在剛性板的兩側安裝組件。由于剛性和柔性電路之間的集成，剛 - 柔性設計不使用連接器或部分之間的連接電纜。相反，柔性電路將系統電連接在一起。

缺少連接器和連接電纜可以完成以下幾項工作：

提高電路傳輸能力信號無損耗

適應受控阻抗

消除冷接點等連接問題

減輕重量

為其他組件騰出空間 2,4,6

每個剛柔性PCB都分為具有不同材料和不同層數的區域。剛性區域可以具有比柔性區域更多的層，并且材料在過渡區域中從FR-4轉移到聚酰亞胺。

復雜的設計經常從剛性轉變為柔性，再多次轉變為剛性。當這些交叉點發生時，剛撓性材料的重疊需要將孔保持遠離過渡區以保持完整性。此外，許多剛柔結合設計包括不銹鋼或鋁加強筋，為連接器和組件提供額外支持。 1

有關柔性PCB的更多信息，請檢查我們關于靈活與剛性 - 柔性PCB的項目設計的文章。

不同的設計規則適用于剛性 - 柔性PCB設計

不同的挑戰抵消了允許您構建三維設計和產品的多功能性和靈活性。傳統的剛柔結合PCB設計允許您將產品的組件，連接器和底盤安裝到組件的物理強度較高的剛性部件上。同樣，在傳統設計方面，柔性電路僅用作互連，同時降低質量并提高抗振性。

新產品設計與改進的柔性電路技術相結合已經為剛柔結合PCB引入了新的設計規則。您的設計團隊現在可以自由地將組件放置在柔性電路區域。將這種自由與剛性 - 柔性設計的多層方法相結合，使您和您的團隊能夠在設計中構建更多電路。然而，獲得這種自由在路由和漏洞方面增加了一些挑戰。

使用FlexibleCircuit提供的照片

柔性電路始終具有影響布線的彎曲線。由于可能存在材料應力，因此無法在彎曲線附近放置元件或過孔。

渲染演示剛柔結合PCB彎曲線的基本概念。

即使正確定位元件，彎曲柔性電路也會在表面貼裝焊盤和通孔上產生反復的機械應力。您的團隊可以通過使用通孔電鍍和通過額外的覆蓋層支撐襯墊支撐來固定襯墊來減輕這些壓力。 2

當您設計時您的跟蹤路由，遵循減少電路壓力的做法。使用陰影多邊形在柔性電路上承載電源或接地層時保持靈活性。您應該使用彎曲的跡線而不是90°或45°角，并使用淚珠圖案來改變跡線寬度。 3

用于跟蹤到跟蹤連接的淚珠模式。

這些做法減少了壓力點和弱點。另一種最佳實踐是通過錯開雙側柔性電路的頂部和底部跡線來分布應力。偏移跡線可防止跡線在相同方向上相互疊加并增強PCB。

您還應將跡線垂直于彎曲線布線以減輕應力。當從剛性移動到柔性再回到剛性時，從一種介質到另一種介質的層數可能不同。您可以通過偏移相鄰層的布線來使用跟蹤布線來為柔性電路增加剛度。 1,2,5,6

機電因素影響設計

設計剛柔結合PCB時，請考慮影響柔性電路和剛性電路板的機電因素。在構建設計時，請關注彎曲半徑與厚度的比率。對于柔性電路，彎曲區域的彎曲變窄或厚度增加會增加失效的可能性。制造商建議將彎曲半徑保持在柔性電路材料厚度的至少十倍，并建立電路的“紙娃娃”以確定彎曲發生的位置。 3,6

應避免沿其外彎曲拉伸柔性電路或沿內彎曲壓縮柔性電路。將彎曲角度增加超過90°會增加一點處的拉伸和柔性電路上另一點處的壓縮。

剛性 - 柔性可靠性的另一個關鍵問題是彎曲區域中導體的厚度和類型。您可以通過減少導體上的電鍍量和僅使用焊盤來減小厚度和機械應力。重銅，金或鎳鍍層的使用降低了彎曲處的柔韌性，并允許發生機械應力和斷裂。

剛性 - 柔性PCB設計需要團隊合作

新的PCB設計工具使您的設計團隊能夠管理多層堆棧，可視化3D機電設計，檢查設計規則以及模擬柔性電路的操作。即使掌握了這些工具，剛性 - 柔性PCB的成功設計也取決于團隊和制造商之間的團隊合作。

團隊合作必須從項目的最初階段開始，并在整個設計過程和關系中繼續進行。關于一致的溝通。 2,6

您之前是否設計過剛性柔性PCB？您將在本文中添加哪些最佳做法？在下面的評論中分享您的見解。

資源

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“Flex Circuits設計指南”.Minco。2018年8月17日。

Isaac，John。“剛性 - 柔性技術：主流使用但更復雜的設計。”8月18日，2018。

“Flex-Rigid設計指南。”Wurth Elektronik。 2018年8月16日。