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刚性PCB与柔性PCB
2023/5/8 18:28:32 662

     随着电子产品的高速发展,电路板的类型也非常多,包括了硬板、软板、刚挠结合板。硬板就是普通的刚性PCB板,不能弯折,绝大多数的产品都是采用的硬板;软板就是柔性板(FPC),可以一定程度的弯折,一般主要应用于比较轻薄或者有弯折需求的产品中

刚性PCB和柔性PCB

什么是刚性PCB

PCB( Printed Circuit Board),中文名称为印制电路板,又称印刷线路板,是电子元器件的支撑体,也是电子元器件电气连接的载体。在电子行业,几乎每种电子设备,小到电子手表、计算器,大到计算机、通信电子设备、军用武器系统,只要有集成电路等电子元件,为了使各个元件之间的电气互连,都要使用到PCB。

 什么是FPC

FPC(柔性电路板)是PCB的一种,又被称为“软板”。FPC以聚酰亚胺或聚酯薄膜等柔性基材制成,具有配线密度高、重量轻、厚度薄、可弯曲、灵活度高等优点,能承受数百万次的动态弯曲而不损坏导线,依照空间布局要求任意移动和伸缩,实现三维组装,达到元器件装配和导线连接一体化的效果,具有其他类型电路板无法比拟的优势。

优点

1)可以自由弯曲、卷绕、折叠,可依照空间布局要求任意安排,并在三维空间任意移动和伸缩,从而达到元器件装配和导线连接的一体化;

2)利用FPC可大大缩小电子产品的体积和重量,适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。因此,FPC在航天、军事、移动通讯、手提电脑、计算机外设、PDA、数字相机等领域或产品上得到了广泛的应用;
3)FPC还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、综合成本较低等优点,软硬结合的设计也在一定程度上弥补了柔性基材在元件承载能力上的略微不足。

缺点

1) 一次性初始成本高:由于FPC是为特殊应用而设计、制造的,所以开始的电路设计、布线和照相底版所需的费用较高。除非有特殊需要应用FPC外,通常少量应用时,最好不采用;

2)FPC的更改和修补比较困难:FPC一旦制成后,要更改必须从底图或编制的光绘程序开始,因此不易更改。其表面覆盖一层保护膜,修补前要去除,修补后又要复原,这是比较困难的工作;

3)尺寸受限制:FPC在尚不普的情况下,通常用间歇法工艺制造,因此受到生产设备尺寸的限制,不能做得很长,很宽;

4)操作不当易损坏:装连人员操作不当易引起软性电路的损坏,其锡焊和返工需要经过训练的人员操作

  柔性FPC与刚性PCB的区别

刚硬PCB,通常简称为PCB,是大多数人想象电路板时想到的。这些板使用布置在非导电基板上的导电轨道和其他元件连接电气组件。在刚性电路板上,非导电基板通常包含玻璃布,该玻璃布可以增强板的强度并赋予其强度和刚度。刚性电路板为组件提供了良好的支撑,并提供了良好的热阻。

尽管柔性PCB在非导电基板上也具有导电迹线,但是这种类型的电路板使用了柔性基材,例如聚酰亚胺(PI)。柔性底座使柔性电路能够承受振动,散热并折叠成各种形状。由于其结构优势,柔性电路越来越多地用于紧凑型设备(例如智能穿戴设备,手机和相机)的选择。

近年来,以智能手机、平板电脑等移动电子设备为首的消费类电子产品市场高速增长,设备小型化、轻薄化的趋势愈加明显。随之而来的是,传统PCB已经无法满足产品的要求,为此,各大厂商开始研究全新的技术用以替代PCB,而这其中FPC作为最受青睐的技术,正在成为电子设备的主要连接配件。

另外,在5G、可穿戴设备等新兴市场的驱动下,FPC也将迎来新的增长空间。

材料
FPC 中的介电层通常是柔性聚酰亚胺材料的同源片。而刚性PCB中的介电材料通常是环氧树脂和玻璃纤维编织布的复合材料。

阻焊层
刚性PCB的两面都有一层阻焊层。阻焊层有间隙,SMT 焊盘或 PTH 孔暴露在外,以允许组件组装。FPC 通常使用覆盖涂层而不是阻焊层。覆盖层是一种薄的聚酰亚胺材料,可以钻孔或激光切割以接触组件。

制造工艺
FPC和刚性pcb的大部分制造步骤是相似的。但是 FPC 需要一些工具来将它们固定在固定位置,因为它具有灵活性。

柔性FPC不使用阻焊膜,而是使用称为覆盖膜或覆盖层的过程来保护柔性PCB的裸露电路图形。

价格
仅从价格来看,FPC 比刚性 PCB 贵。但是FPC在提高性价比方面有很多好处,比如节省空间、减轻重量和高可靠性等。

手机移动电话:着重柔性电路板轻的重量与薄的厚度.可以有效节省产品体积,轻易的连接电池,话筒,与按键而成一体。

电脑与液晶荧幕:利用柔性电路板的一体线路配置,以及薄的厚度.将数位讯号转成画面,透过液晶荧幕呈现;

CD随身听:着重柔性电路板的三度空间组装特性与薄的厚度,将庞大的CD化成随身携带的良伴;

磁碟机:无论硬碟或软碟,都十分依赖FPC的高柔软度以及0.1mm的超薄厚度,完成快速的读取资料,不管是PC或NOTEBOOK;

硬盘驱动器:悬置电路和封装板等的构成要素。

最新用途:蓝牙耳机,VR眼镜,电话手表和无人机等等小型设备机。

FPC与PCB的诞生与发展,催生了软硬结合板这一新产品。因此,软硬结合板,就是柔性线路板与硬性线路板,经过压合等工序,按相关工艺要求组合在一起,形成的具有FPC特性与PCB特性的线路板


生产流程

因为软硬结合板是FPC与PCB的组合,软硬结合板的生产应同时具备FPC生产设备与PCB生产设备。首先,由电子工程师根据需求画出软性结合板的线路与外形,然后,下发到可以生产软硬结合板的工厂,经过CAM工程师对相关文件进行处理、规划,然后安排FPC产线生产所需FPC、PCB产线生产PCB,这两款软板与硬板出来后,按照电子工程师的规划要求,将FPC与PCB经过压合机无缝压合,再经过一系列细节环节,最终就制成了软硬结合板。很重要的一个环节,因为软硬结合板难度大,细节问题多,在出货之前,一般都要进行全检,因其价值比较高,以免让供需双方造成相关利益损失。

优点与缺点

优点:软硬结合板同时具备FPC的特性与PCB的特性,因此,它可以用于一些有特殊要求的产品之中,既有一定的挠性区域,也有一定的刚性区域,对节省产品内部空间,减少成品体积,提高产品性能有很大的帮助。

缺点:软硬结合板生产工序繁多,生产难度大,良品率较低,所投物料、人力较多,因此,其价格比较贵,生产周期比较长。

软硬结合板的应用
1.工业用途-工业用途包含工业、军事及医疗所用到的软硬板。大多数的工业零件,需要的特性是精准、安全、不易损壤,因此对软硬板要求的特性是:高信赖度、高精度、低阻抗损失、完整的讯号传输品质、耐用度。但因为制程的复杂度高,产出的量少且单价颇高。

2.手机-在手机内软硬板的应用,常见的有折叠式手机的转折处(Hinge)、影像模块(Camera Module)、按键(Keypad)及射频模块(RF Module)等。手机使用软硬板的优点,一

是手机中零件的整合,二是讯号传输量的考量。目前手机产品,使用软硬板取代原先两个连接器加软板的组合,其在产品中的最大意义,在于可增加手机折叠处活动点的耐用性和长期使用可靠度,故软硬板因其产品稳定度高而备受重视。另一方面,由于照像手机的流行,加上手机内整合多媒体和IT功能,使得手机内部讯号传输量变大,模块化的需求因应而生。

3.消费性电子产品-消费性产品中,以DSC和DV对软硬板的发展具有代表性,可分「性能」及「结构」两大主轴来讨论。以性能来说,软硬板可以立体连接不同的PCB硬板及组件,所以在相同线路密度下可以增加PCB的总使用面积,相对可以提高其电路承载量,且减少接点的讯号传输量限制与组装失误率。另一方面,由于软硬板较轻且薄,可以挠屈配线,所以对于缩小体积且减轻重量有实质的助益。

4.汽车-在汽车内软硬板的用途,常用有方向盘上连接母板的按键、车用视讯系统屏幕和操控盘的连接、侧边车门上音响或功能键的操作连接、倒车雷达影像系统、传感器(Sensor,含空气品质、温湿度、特殊气体调节等)、车用通讯系统、卫星导航、后座操控盘和前端控制器连接用板、车外侦测系统等等用途。



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