刚性和柔性印制电路板设计的区别在哪里？

山东范二姐 2024-05-03 03:41:47

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一、软性pcb分类及其优缺点　　1．软性pcb分类　　软性pcb通常根据导体的层数和结构进行如下分类：　　1.1单面软性pcb　　单面软性pcb，只有一层导体，表面可以有覆盖层或没有覆盖层。所用的绝缘基底材料，随产品的应用的不同而不同。一般常用的绝缘材料有聚酯、聚酰亚胺、聚**、软性环氧-玻璃布等。　　单面软性pcb又可进一步分为如下四类：　　1）无覆盖层单面连接的　　这类软性pcb的导线图形在绝缘基材上，导线表面无覆盖层。像通常的单面刚性pcb一样。这类产品是最廉价的一种，通常用在非要害且有环境保护的应用场合。其互连是用锡焊、熔焊或压焊来实现。它常用在早期的电话机中。　　2）有覆盖层单面连接的　　这类和前类相比，只是根据客户要求在导线表面多了一层覆盖层。覆盖时需把焊盘露出来，简单的可在端部区域不覆盖。要求精密的则可采用余隙孔形式。它是单面软性pcb中应用最多、最广泛的一种，在汽车仪表、电子仪器中广泛使用。　　3）无覆盖层双面连接的　　这类的连接盘接口在导线的正面和背面均可连接。为了做到这一点，在焊盘处的绝缘基材上开一个通路孔，这个通路孔可在绝缘基材的所需位置上先冲制、蚀刻或其它机械方法制成。它用于两面安装元、器件和需要锡焊的场合，通路处焊盘区无绝缘基材，此类焊盘区通常用化学方法去除。　　4）有覆盖层双面连接的　　这类与前类不同处是表面有一层覆盖层。但覆盖层有通路孔，也允许其两面都能端接，且仍保持覆盖层。这类软性pcb是由两层绝缘材料和一层金属导体制成。被用在需要覆盖层与周围装置相互绝缘，并自身又要相互绝缘，末端又需要正、反面都连接的场合。　　1.2双面软性pcb　　双面软性pcb，有两层导体。这类双面软性pcb的应用和优点与单面软性pcb相同，其主要优点是增加了单位面积的布线密度。它可按有、无金属化孔和有、无覆盖层分为：a无金属化孔、无覆盖层的；b无金属化孔、有覆盖层的；c有金属化孔、无覆盖层的；d有金属化孔、有覆盖层的。无覆盖层的双面软性pcb较少应用。　　1.3多层软性pcb　　软性多层pcb如刚性多层pcb那样，采用多层层压技术，可制成多层软性pcb。最简单的多层软性pcb是在单面pcb两面覆有两层铜屏蔽层而形成的三层软性pcb。这种三层软性pcb在电特性上相当于同轴导线或屏蔽导线。最常用的多层软性pcb结构是四层结构，用金属化孔实现层间互连，中间二层一般是电源层和接地层。　　多层软性pcb的优点是基材薄膜重量轻并有优良的电气特性，如低的介电常数。用聚酰亚胺薄膜为基材制成的多层软性pcb板，比刚性环氧玻璃布多层pcb板的重量约轻1/3，但它失去了单面、双面软性pcb优良的可挠性，大多数此类产品是不要求可挠性的。　　多层软性pcb可进一步分成如下类型：　　1）挠性绝缘基材上构成多层pcb，其成品规定为可以挠曲：这种结构通常是把许多单面或双面微带可挠性pcb的两面端粘结在一起，但其中心部分并末粘结在一起，从而具有高度可挠性。为了具有所希望的电气特性，如特性阻抗性能和它所互连的刚性pcb相匹配，多层软性pcb部件的每个线路层，必须在接地面上设计信号线。为了具有高度的可挠性，导线层上可用一层薄的、适合的涂层，如聚酰亚胺，代替一层较厚的层压覆盖层。金属化孔使可挠性线路层之间的z面实现所需的互连。这种多层软性pcb最适合用于要求可挠性、高可靠性和高密度的设计中。　　2）在软性绝缘基材上构成多层pcb，其成品末规定可以挠曲：这类多层软性pcb是用软性绝缘材料，如聚酰亚胺薄膜，层压制成多层板。在层压后失去了固有的可挠性。当设计要求最大限度地利用薄膜的绝缘特性，如低的介电常数、厚度均匀介质、较轻的重量和能连续加工等特性时，就采用这类软性pcb。例如，用聚酰亚胺薄膜绝缘材料制造的多层pcb比环氧玻璃布刚性pcb的重量大约轻三分之一。　　3）在软性绝缘基材上构成多层pcb，其成品必须可以成形，而不是可连续挠曲的：这类多层软性pcb是由软性绝缘材料制成的。虽然它用软性材料制造，但因受电气设计的限制，如为了所需的导体电阻，要求用厚的导体，或为了所需的阻抗或电容，要求在信号层和接地层之间有厚的绝缘隔离，因此，在成品应用时它已成形。术语“可成型的”定义为：多层软性pcb部件具有做成所要求的形状的能力，并在应用中不能再挠曲。在航空电子设备单元内部布线中应用。这时，要求带状线或三维空间设计的导体电阻低、电容耦合或电路噪声极小以及在互连端部能平滑地弯曲成90°。用聚酰亚胺薄膜材料制成的多层软性pcb实现了这种布线任务。因为聚酰亚胺薄膜耐高温、有可挠性、而且总的电气和机械特性良好。为了实现这个部件截面的所有互连，其中走线部分进一步可分成多个多层挠性线路部件，并用胶粘带合在一起，形成一条印制电路束。　　1.4刚性-软性多层pcb　　该类型通常是在一块或二块刚性pcb上，包含有构成整体所必不可少的软性pcb。软性pcb层被层压在刚性多层pcb内，这是为了具有特殊电气要求或为了要延伸到刚性电路外面，以朝代z平面电路装连能力。这类产品在那些把压缩重量和体积作为关键，且要保证高可靠性、高密度组装和优良电气特性的电子设备中得到了广泛的应用。　　刚性－软性多层pcb也可把许多单面或双面软性pcb的末端粘合压制在一起成为刚性部分，而中间不粘合成为软性部分，刚性部分的z面用金属化孔互连。可把可挠性线路层压到刚性多层板内。这类pcb越来越多地用在那些要求超高封装密度、优良电气特性、高可靠性和严格限制体积的场合。　　已经有一系列的混合多层软性pcb部件设计用于**航空电子设备中，在这些应用场合，重量和体积是至关重要的。为了符合规定的重量和体积限度，内部封装密度必须极高。除了电路密度高以外，为了使串扰和噪声最小，所有信号传输线必须屏蔽。若要使用屏蔽的分离导线，则实际上不可能经济地封装到系统中。这样，就使用了混合的多层　　软性pcb来实现其互连。这种部件将屏蔽的信号线包含在扁平带状线软性pcb中，而后者又是刚性pcb的一个必要组成部分。在比较高水平的操作场合，制造完成后，pcb形成一个90°的s形弯曲，从而提供了z平面互连的途径，并且在x、y和z平面振动应力作用下，可在锡焊点上消除应力-应变。　　2．优点　　2.1可挠性　　应用软性pcb的一个显著优点是它能更方便地在三维空间走线和装连，也可卷曲或折叠起来使用。只要在容许的曲率半径范围内卷曲，可经受几千至几万次使用而不至损坏。　　2.2减小体积　　在组件装连中，同使用导线缆比，软性pcb的导体截面薄而扁平，减少了导线尺寸，并可沿着机壳成形，使设备的结构更加紧凑、合理，减小了装连体积。与刚性pcb比，空间可节省60~90%。　　2.3减轻重量　　在同样体积内，软性pcb与导线电缆比，在相同载流量下，其重量可减轻约70%，与刚性pcb比，重量减轻约90%。　　2.4装连的一致性　　用软性pcb装连，消除了用导线电缆接线时的差错。只要加工图纸经过校对通过后，所有以后生产出来的绕性电路都是相同。装连接线时不会发生错接。　　2.5增加了可靠性　　当采用软性pcb装连时，由于可在x、y、z三个平面上布线，减少了转接互连，使整系统的可靠性增加，且对故障的检查，提供了方便。　　2.6电气参数设计可控性　　根据使用要求，设计师在进行软性pcb设计时，可控制电容、电感、特性阻抗、延迟和衰减等。能设计成具有传输线的特性。因为这些参数与导线宽度、厚度、间距、绝缘层厚度、介电常数、损耗角正切等有关，这在采用导线电缆时是难于办到的。　　2.7末端可整体锡焊　　软性pcb象刚性pcb一样，具有终端焊盘，可消除导线的剥头和搪锡，从而节约了成本。终端焊盘与元、器件、插头连接，可用浸焊或波峰焊来代替每根导线的手工锡焊。　　2.8材料使用可选择　　软性pcb可根据不同的使用要求，选用不同的基底材料来制造。例如，在要求成本低的装连应用中，可使用聚酯薄膜。在要求高的应用中，需要具有优良的性能，可使用聚酰亚薄膜。　　2.9低成本　　用软性pcb装连，能使总的成本有所降低。这是因为：　　1）由于软性pcb的导线各种参数的一致性；实行整体端接，消除了电缆导线装连时经常发生的错误和返工,且软性pcb的更换比较方便。　　2）软性pcb的应用使结构设计简化，它可直接粘附到构件上，减少线夹和其固定件。　　3）对于需要有屏蔽的导线，用软性pcb价格较低。　　2.10加工的连续性　　由于软性覆箔板可连续成卷状供应，因此可实现软性pcb的连续生产。这也有利于降低成本。　　3．缺点　　3.1一次性初始成本高　　由于软性pcb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软性pcb外，通常少量应用时，最好不采用。　　3.2软性pcb的更改和修补比较困难　　软性pcb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。　　3.3尺寸受限制　　软性pcb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。　　3.4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。 20210311

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