PCB设计之柔性电路的注意事项

柔性电路布线中该做和不该做的事情

层堆叠设计、器件布局和剪切等问题都是显而易见的，似乎我们已经把它们解决了。但是，请注意我在这个系列的第一个博客中提到的，柔性电路中会遇到很多材料的弱点。从相对较高z轴膨胀系数的粘合剂，到低粘度的PI衬底覆铜，到铜的硬化和疲劳。下面陈述的该做和不该做，将会很大程度上弥补上述不足。

保持柔性板的柔韧性

要事先根据需要确定柔性电路柔韧度，这是显而易见，但我们还是要再次强调。如果柔性电路部分只打算在装配过程中折叠，然后装在一个固定的位置，比如，安装在一个手持式超声设备中，那么我们在选择信号的层数和铜皮类型（RA或ED）上，会有很大的自由度。另一种情况，如果柔性电路部分要不断移动、弯曲或旋转，那么就应该减少层数，并选择无胶材料。

我们可以使用IPC-2223B公式（公式1表示单面，公式2表示双面，等等），根据铜的允许变形程度和其他材料特性，来确定最小允许弯曲半径部分。

T这个例子的公式是针对单面柔性板的，我们根据实际使用状况来选择EB，对于很少弯曲应用的选择16%，灵活安装的应用使用10％，动态的柔性设计使用0.3%（来源：IPC-2223B，2008，http://www.ipc.org/TOC/IPC-2223B.pdf）。动态是指产品使用过程中的持续的弯曲和旋转，例如：移动DVD播放机中的TFT面板连接。

不要在拐角处弯曲

通常我们建议要保持柔性电路的铜皮走线沿着垂直方向弯曲。但有时做不到，那么请尽量减少弯曲幅度和频率，也可根据机械设计要求使用锥形弯曲。

图1：首选的弯曲位置。

使用弧形走线

正如上面图1所示，最好避免使用突兀的直角或者硬直的45°角走线，而是使用弧角走线模式。这样可以在弯曲过程中，减少铜皮的应力。

不要突然改变走线的宽度

当走线链接到焊盘时，特别是整理排列的柔性电路终端（如下图所示），将会形成一个薄弱的着力点，随着时间的推移铜皮很容易老化。除非使用加强板或者应用过程中不会弯折，否则建议采用如下的逐渐变窄的接线方式（提示：在柔性电路板中对于焊盘和过孔进行泪滴处理！）

           

图2：走线线宽的突变或者连接到焊盘会造成薄弱着力点。

使用多边形

有时，在柔性板上放置电源或者地平面是非常有必要的。如果不介意显著降低灵活性以及可能会使铜皮褶皱，你可以选择使用实心铜。一般来说，为了保持高度的灵活性最好使用阴影多边形敷铜。

提到这一点，我同时想到，传统的阴影多边形会在0°、90°和45°角的方向存在多余的铜皮加强。更优化的模式是六角形方式。使用负片层和阵列的六角焊盘就可以解决这个问题，使用复制和粘贴的方法可以更快速地建立阴影多边形。

图3： 使用六边形敷铜可以均匀平衡三个角度的应力

为焊盘提供加固

由于采用了低粘性的粘合剂（相对于FR-4），柔性电路上的铜更容易从聚酰亚胺基板上脱离。所以给裸露的铜皮提供加固尤为重要。涂镀的通孔为2个柔性层提供了恰当的锚定，所以使用过孔是非常好加固方式。正因如此（提供了z轴的扩展），许多加工厂建议在软硬结合板和柔性电路上添加深度达1.5密耳的涂镀通孔。表面贴装的焊盘和非涂镀的通孔焊盘本身没有加固措施，所以需要额外的加固来防止脱离。

图4：柔性电路的焊盘加固方式，涂镀、增加锚定、减少覆盖膜的开口

参照图4， 第二个选项适合有胶型覆盖层，第三个选项适合无胶型覆盖层。使用粘合剂的保护膜，会出现“溢胶”的现象，所以焊盘与开孔之间的缝隙必须足够大，以保障优良的助焊成形。

SMT元件焊盘是最脆弱的，尤其柔性电路会在元件的刚性引脚和焊盘下弯曲。图5和图6显示了如何使用覆盖层在焊盘的两端加固焊盘。做到这一点，柔性板上的焊盘必须要比典型的刚性板上的焊盘大一些。在看图6的对比，柔性板上安装元件的SMD焊盘。这会显着降低了柔性电路元件的安装密度，但与刚性电路相比，柔性电路的密度本来就不能太高。

图5： SOW封装的覆盖膜开口，显示出它在每个焊垫两端的加固。

图6： 调整焊盘尺寸和覆盖层的开孔。上面是典型的0603封装形式，下面是为了使用覆盖层加固修改的封装形式。

保持双面柔性

对于动态的双面柔性电路，尽量避免在同一方向放置走线，而是需要把（图7）它们错开，使铜皮走线均匀分布（图8）。

图7：不推荐的相邻层铜皮走线。

图8：首选交错式的相邻层铜皮走线。

至此，这个系列的博客还未完结。现在你应该对于如何设计柔性电路，来达到最佳的产量和最高可靠性的产品，已经有了一些想法。但还要注意在成本、性能和可靠性之间找到合适的平衡点。