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使用3D柔性电路简化封装设计

上网日期: 2006年05月15日 ?? 作者: Andy Buja ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:柔性电路? 封装? 印制电路板? 标准?

柔性电路设计正在迅速成为一种首选的电子电路封装方法,适用于制造翻盖手机或便携式电脑等产品。鉴于营销团队一直在努力使产品的体积更小且更加符合人体工程学,所以越来越多的PCB设计人员必须要接受其它形式的电路封装技术。

目前的柔性电路具有类似于普通FR4 PCB的布线密度、电流负荷要求以及表面组装元器件数量。该电路封装方法非常柔韧,足以适应抽象的产品外形。这不仅表明它们可以围绕物体进行弯折,而且可以应用在需要整个产品进行规则移动的场合,比如说翻盖手机。

它还允许产品的全部电路中只使用一个柔性电路,而不是多个与带状电缆和导线相连的刚性PCB。通常情况下,产品会使用两个刚性PCB永久性连接一个柔性电路来实现。

应该

当涉及到柔性设计时,经验的地位不可替代。获得柔性电路设计指导的主要源泉就来自于生产车间。生产车间里曾生成过成千上万个电路,并且拥有满足电子需求的丰富经验规则。在此基础上,下面的技巧也会有所帮助。

详尽的文档。这一点至关重要。在设计伊始就规划好柔性电路的关键区域非常重要,其中包括针对柔性层的叠层结构或叠层方式、覆盖层和补强区域(stiffene areas)等细节。这里,设计人员应该指明基板材料、覆铜厚度、补强材料和成分,以及与补强区域总厚度容差相关的信息。

在设计早期就应该考虑应用的类型。如果是静态,那么一旦柔性制作到位,它就永久保持这种形状;如果是动态,那么就需要PCB承受不断的柔性动作。应用本身的属性将为所使用的材料和元器件以及所实施的设计方法带来很大的影响。

牢记与柔性板相关的制造约束条件。必须制造特殊的焊盘以防止覆铜与绝缘层分离。而用于柔性电路的封装和焊盘尺寸可能要比用于标准刚性PCB的要大一些。

确保全部电路板边缘都保留有0.15厘米长的间隙,以保证迭片时不会发生分离情况。为了将电路走线和焊盘之间的连接风险降到最低,还可以在在焊盘边缘使用倒角。

当设计电路走线结构时要特别小心。观察合适的层偏置;一旦有可能,尝试将走线的直角拐角改为圆弧拐角。这样可以降低应力大小以及断裂的可能性,而这种情况在柔性布线的覆铜板上极有可能发生。

如果可能的话,可以通过在电路板内层嵌入器件来帮助克服3D柔性电路设计中固有的复杂度。

此外,还应该随时参考IPC标准,比如IPC-2223柔性PCB设计标准和IPC-6013柔性PCB的鉴定与性能规范。

不应该

允许裂缝。这可能是柔性电路中一个严重的问题。仔细选择材料和元器件可能将此问题最小化,但是设计人员仍然需要在布置器件和其它设计结构时特别注意。不要将过孔放置在刚性区域或柔性弯曲电路旁,因为这些地带最为薄弱而且容易发生裂缝。为了避免这些关键地带遭到破坏,应该建立 “所有层的过孔禁止区”,在这些区域中进行柔性弯曲可以免除故障。

允许弯曲超过制造商所设定的最小半径。制造商为板材限定最小半径是有理由的:它表明了特定材料可以承受的应变和弯曲程度,超过这个极限将不可避免地产生问题。柔性电路并非是要弯曲到极限,弯曲超过90度将“折裂”柔性电路。

忽视制造指标。例如孔径公差指标就详细规定了某种材料最大的孔径、层数和所需柔性等细节。忽视这类指标有可能引发制造问题,产生导致断裂的应力。

在刚性区域生成的孔径开口在已有焊盘尺寸以下+.010厘米处。这可能引起与短路相关的问题。

在邻近层上进行叠层走线。当电路弯曲时走线压缩会产生问题;反之,将走线交错排列则可以避免工字梁(I-beam)效应(会引发产生断裂的应力和压缩)。

作者:Andy Buja

应用工程师

Zuken USA公司

E-mail: andy.buja@zuken.com







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