柔性電路設(shè)計(jì)新藍(lán)海

三星在2015年就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可以自由彎曲的AMOLED屏幕，由于電路板的制約，可以自由彎曲的電子產(chǎn)品遲遲沒(méi)有面市。柔性電路設(shè)計(jì)正在迅速成為一種首選的電子電路封裝方法，在下一個(gè)10年里，柔性電路板會(huì)大規(guī)模代替剛性PCB，成為手機(jī)和智能可穿戴設(shè)備的首選。

目前的柔性電路的布線(xiàn)密度、電流負(fù)荷要求以及表面組裝元器件數(shù)量還達(dá)不到量產(chǎn)的要求，但是適用于封裝元件卻已經(jīng)可以生產(chǎn)。電路封裝方法非常柔韌，足以適應(yīng)抽象的產(chǎn)品外形。這不僅表明它們可以圍繞物體進(jìn)行彎折，而且可以應(yīng)用在需要整個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)則移動(dòng)的場(chǎng)合，比如西班牙巴塞羅那舉行的移動(dòng)世界大會(huì)的L30展位上FlexEnable將展示智能手表。

它還允許產(chǎn)品的全部電路中只使用一個(gè)柔性電路，而不是多個(gè)與帶狀電纜和導(dǎo)線(xiàn)相連的剛性PCB。通常情況下，產(chǎn)品會(huì)使用兩個(gè)剛性PCB永久性連接一個(gè)柔性電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)涉及到柔性設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)驗(yàn)的地位不可替代。獲得柔性電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)的主要源泉就來(lái)自于生產(chǎn)車(chē)間。生產(chǎn)車(chē)間里曾生成過(guò)成千上萬(wàn)個(gè)電路，并且擁有滿(mǎn)足電子需求的豐富經(jīng)驗(yàn)規(guī)則。在此基礎(chǔ)上，下面的技巧也會(huì)有所幫助。

詳盡的文檔。這一點(diǎn)至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)伊始就規(guī)劃好柔性電路的關(guān)鍵區(qū)域非常重要，其中包括針對(duì)柔性層的疊層結(jié)構(gòu)或疊層方式、覆蓋層和補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域(stiffene areas)等細(xì)節(jié)。這里，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該指明基板材料、覆銅厚度、補(bǔ)強(qiáng)材料和成分，以及與補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域總厚度容差相關(guān)的信息。

在設(shè)計(jì)早期就應(yīng)該考慮應(yīng)用的類(lèi)型。如果是靜態(tài)，那么一旦柔性制作到位，它就永久保持這種形狀；如果是動(dòng)態(tài)，那么就需要PCB承受不斷的柔性動(dòng)作。應(yīng)用本身的屬性將為所使用的材料和元器件以及所實(shí)施的設(shè)計(jì)方法帶來(lái)很大的影響。牢記與柔性板相關(guān)的制造約束條件。必須制造特殊的焊盤(pán)以防止覆銅與絕緣層分離。而用于柔性電路的封裝和焊盤(pán)尺寸可能要比用于標(biāo)準(zhǔn)剛性PCB的要大一些。確保全部PCB板邊緣都保留有0.15厘米長(zhǎng)的間隙，以保證迭片時(shí)不會(huì)發(fā)生分離情況。為了將電路走線(xiàn)和焊盤(pán)之間的連接風(fēng)險(xiǎn)降到最低，還可以在在焊盤(pán)邊緣使用倒角。

當(dāng)設(shè)計(jì)電路走線(xiàn)結(jié)構(gòu)時(shí)要特別小心。觀察合適的層偏置；一旦有可能，嘗試將走線(xiàn)的直角拐角改為圓弧拐角。這樣可以降低應(yīng)力大小以及斷裂的可能性，而這種情況在柔性布線(xiàn)的覆銅板上極有可能發(fā)生。如果可能的話(huà)，可以通過(guò)在PCB板內(nèi)層嵌入器件來(lái)幫助克服3D柔性電路設(shè)計(jì)中固有的復(fù)雜度。

要注意不能出現(xiàn)裂縫。這可能是柔性電路中一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。仔細(xì)選擇材料和元器件可能將此問(wèn)題最小化，但是設(shè)計(jì)人員仍然需要在布置器件和其它設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)特別注意。不要將過(guò)孔放置在剛性區(qū)域或柔性彎曲電路旁，因?yàn)檫@些地帶最為薄弱而且容易發(fā)生裂縫。為了避免這些關(guān)鍵地帶遭到破壞，應(yīng)該建立 “所有層的過(guò)孔禁止區(qū)”，在這些區(qū)域中進(jìn)行柔性彎曲可以免除故障。

允許彎曲超過(guò)制造商所設(shè)定的最小半徑。制造商為板材限定最小半徑是有理由的：它表明了特定材料可以承受的應(yīng)變和彎曲程度，超過(guò)這個(gè)極限將不可避免地產(chǎn)生問(wèn)題。柔性電路并非是要彎曲到極限，彎曲超過(guò)90度將“折裂”柔性電路。

忽視制造指標(biāo)。例如孔徑公差指標(biāo)就詳細(xì)規(guī)定了某種材料最大的孔徑、層數(shù)和所需柔性等細(xì)節(jié)。忽視這類(lèi)指標(biāo)有可能引發(fā)制造問(wèn)題，產(chǎn)生導(dǎo)致斷裂的應(yīng)力。

在剛性區(qū)域生成的孔徑開(kāi)口在已有焊盤(pán)尺寸以下+.010厘米處。這可能引起與短路相關(guān)的問(wèn)題。

在鄰近層上進(jìn)行疊層走線(xiàn)。當(dāng)電路彎曲時(shí)走線(xiàn)壓縮會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題；反之，將走線(xiàn)交錯(cuò)排列則可以避免工字梁(I-beam)效應(yīng)(會(huì)引發(fā)產(chǎn)生斷裂的應(yīng)力和壓縮。

可以說(shuō)無(wú)論韓國(guó)、日本、和中國(guó)企業(yè)，現(xiàn)在都在抓緊研發(fā)柔性電路，柔性電路和我們現(xiàn)在接觸到的PCB肯定有相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，如果覺(jué)得現(xiàn)在工作提升有限，不妨可以轉(zhuǎn)戰(zhàn)柔性電路設(shè)計(jì)新藍(lán)海。