制造柔性印刷电路的原因是为了摆脱对刚性线束的需求。 由于连接性、移动性、可穿戴、缩小和其他现代趋势，柔性印刷电路几乎用于每个行业。 在最基本的情况下，柔性电路由许多导体组成，这些导体被脆弱的介电薄膜隔开。 柔性印刷电路板可用于从最简单到最复杂的任务。

软板的历史

在 20 世纪之交，新电话行业的研究人员发现了对标准、灵活电路的需求。 电路由交替的导体层和绝缘体层构成。 根据 1903 年的一项英国专利，电路是通过将石蜡放在纸上并铺设扁平金属导体制成的。 大约在同一时间，托马斯·爱迪生 (Thomas Edison) 在他的笔记中建议使用涂有纤维素胶并涂有石墨粉的亚麻纸。 在 1940 世纪 XNUMX 年代后期，当首次使用大规模生产技术时，针对柔性基板上的光刻电路申请了多项专利。 在柔性电路中添加有源和无源元件导致了“柔性硅技术”的发展，该技术描述了将半导体（使用薄膜晶体管等技术）组合到柔性基板上的能力。 由于机载计算和传感器容量的结合，许多领域都出现了令人兴奋的新发展，并具有柔性电路架构的通常优势。 新的发展，特别是在飞机、医药和消费电子产品方面。 

什么是柔性电路板？

与常规相比 PCB, 它们的设计、制造方式和工作方式存在显着差异。 说现代制造技术是“印刷”是不准确的。由于越来越多地使用照片成像或激光成像来定义图案而不是印刷，因此将一层金属迹线粘在聚酰亚胺等介电材料上以制成柔性印刷电路. 电介质层的厚度范围可以从 0005 英寸到 010 英寸。 而金属层的厚度可以在 0001 英寸到 >010 英寸之间的任何地方。 粘附通常将金属附着到它们的基材上，但其他方法，如气相沉积，也是可能的。 铜会氧化，因此通常会覆盖一层保护层。 金或焊料是最常见的选择，因为它们导电并且可以耐受环境。 介电材料通常用于防止电路在不接触任何东西的地方氧化或短路。 

软板结构

与刚性 PCB 一样，柔性 PCB 可以具有一层、两层或更多层电路。 大多数单层柔性印刷电路由以下部分组成： 

• 介电基板薄膜作为 PCB 的基础。 最常用的材料是聚酰胺 (PI)，具有很强的抗牵引力和耐温性。
• 用作电路迹线的铜基电导体
• 使用覆盖层或覆盖涂层创建保护涂层。
• 聚乙烯或环氧树脂是将各种电路元件固定在一起的粘合物质。

首先，蚀刻铜以露出痕迹，然后刺穿保护层（覆盖层）以露出焊盘。 零件经过清洗，然后卷在一起制成最终产品。 电路外的引脚和端子浸入锡中以帮助焊接或防止生锈。 如果电路复杂或需要铜接地屏蔽，则必须改用双层或多层 FPC。 多层 FPC 的制造方式与单层 FPC 类似。 但是，在多层 FPC 中，必须添加 PTH（镀通孔）来连接导电层。 粘合剂材料将导电轨道粘到介电基板上，或者在多层柔性电路中，将不同层粘在一起以形成电路。 此外，粘合膜可以保护柔性电路免受湿气、灰尘和其他颗粒造成的损坏。

FPCB的制造过程

原理图捕获、印刷电路板布局以及电路板制造和组装是对设计和制作 PCB 的步骤的高级描述，但细节很复杂。 在本节中，我们将查看每个步骤。 

• 构建原理图

在开始使用 CAD 工具设计电路板之前，完成库组件的设计至关重要。 这意味着为您可以构建的部件制作逻辑符号，例如电阻器、电容器、电感器、连接和 IC。 您可以在原理图 (IC) 中使用。 一旦这些部件准备就绪，您就可以开始使用 CAD 工具将它们按顺序排列在原理图图纸上。 将各个部分粗略地放在一起后，您可以绘制电线以显示原理图符号的引脚如何连接。 在电子存储器和数据电路中，网络是显示单个网络或网络组的线。 在原理图捕获期间，您必须四处移动过程部件以制作清晰易读的图表。 

• 电路仿真

绘制原理图的零件和连接后，您可以测试电路以查看其是否正常工作。 您可以通过在建模程序中使用 SPICE（集成电路增强仿真程序）电路仿真来仔细检查这一点。 在制作实际硬件之前，PCB 工程师可以使用这些工具来模拟他们设计的电路。 PCB 设计工具必不可少，因为它们可以节省时间和金钱。 

• CAD 工具设置

借助当今的设计工具，PCB 设计人员可以使用许多功能，例如设置设计规则和约束的能力。 这可以防止单个网络交叉并在组件之间提供足够的空间。 设计人员还可以使用范围广泛的额外工具。 设计网格等工具。 它使以有组织的方式放置组件和路由轨迹变得更加容易。 

• 布局组件

在您创建了设计数据库并导入了有关网络连接方式的原理图数据后，您就可以进行实际的电路板布局了。 首先，当设计人员点击印象时，您必须在 CAD 程序中将元件封装放入电路板轮廓内。 将出现一个“幽灵线”图形，显示网络连接以及它们导致的组件。 通过实践，设计人员将学习如何定位这些部件以获得最佳性能——考虑连接性、热点、电气噪声以及电缆、连接器和安装硬件等物理障碍物。 设计人员无法考虑电路需要什么。 设计师还必须考虑将零件放在哪里，以便制造商最容易将它们组装在一起。 

• PCB布线

现在一切都在它应该在的地方，你可以挂网了。 为此，您需要根据橡皮筋网中的连接在图纸上制作线条和平面。 CAD 程序有几个有用的功能，例如可以缩短设计时间的自动布线功能，这有助于他们做到这一点。 

必须密切注意路由。 有必要确保网络的长度适合它们所承载的信号，并且它们不会穿过噪音很大的区域。 因此，串扰和信号完整性的其他问题可能会影响电路板制作后的工作情况。 

• 建立清晰的 PCB 返回电流路径。

您需要将电路板上最活跃的部件（如集成电路 (IC)）连接到电源和接地网。 要制作这些部件可以到达的实体平面，您所要做的就是淹没一个区域或层。 在制作电源和地平面时，事情就更复杂了。 这些翅膀还具有沿着迹线发送回信号的重要工作。 如果平面有太多的孔、切口或裂缝，返回路径可能会非常嘈杂并损害 PCB 的性能。 

• 规则的最终检查

既然您已经完成了组件放置、布线走线以及电源和接地层的制作，您的 PCB 设计就差不多完成了。 下一步是设置将丝印到外层的文本和标记，并运行最终规则检查。 

将姓名、日期和版权信息放在板上将有助于其他人找到零件。 同时，您必须制作和使用制造图纸来创建和组装 PCB。 PCB 设计师还使用工具来帮助他们确定制作电路板的成本。 

• 制作董事会

创建输出数据文件后，下一步是将它们发送到制造工厂以制作电路板。 在将迹线和平面切割成金属层后，您需要将它们压在一起以创建一块准备放在一起的“裸板”。 当电路板到达可以将其组装在一起的位置时，您可以为其提供所需的零件。 之后，您可以通过为每个部件设计的几种焊接工艺之一对其进行焊接。 电路板现在终于准备就绪，因为它已经通过了所有必要的测试。 

用于制造FPCB的材料

FPCB产品不仅由柔性材料制成，而且手感轻薄。 该结构非常轻便，您可以多次拉伸它而不会损坏 PCB 上的绝缘层。 软板不能处理高传导电流或电压，因为它由塑料制成，由电线组成。 这使得它在大功率电子电路中的用处不大。 但是你可以在低功耗、低电流的消费电子产品中大量使用软板。 软板在产品设计中很少被用作主载板，因为它们的单位成本很高。 这是因为关键材料 PI 控制着多少软板的单位成本。 相反，他们受雇只执行关键设计的“软”部分。 需要移动和工作的电子元件或功能模块需要软电路板。 例如，数码相机中的电子变焦镜头或光盘驱动器中的读头电子电路就是这样的例子。 PI，又称聚酰亚胺（PI），可进一步细分为全芳香族和半芳香族PI。 您可以根据其分子结构和处理高温的能力来使用它。 全芳香族 PI 是一种化合物，是 PI 的直链类型之一。 事物可以是软的或硬的，也可以两者兼而有之。 因为是灌注的，所以可以灌注的材料不能成型，但是可以粉碎、烧结，区别使用。 半芳香族聚酰亚胺是属于这一类的一种聚醚酰亚胺。 由于该材料是热塑性的，因此通常使用注塑成型来制造聚醚酰亚胺。 对于热固性 PI，您可以使用浸渍材料的层压成型、压缩成型和传递成型，这些对原材料的质量要求不同。 

软板的种类

柔性电路有八种类型，从单层到多层再到刚性。 以下是一些最常见的柔性电路类型。 

• 单面柔性电路： 这些电路在两层绝缘层之间有一个铜层。 或者一层绝缘层（通常是聚酰亚胺）和未覆盖的一侧。 然后将电路布局化学蚀刻到下面的铜层中。 由于它们的制造方式，可以将组件、连接器、引脚和加强件添加到单面柔性印刷电路板中。

• 具有双通道的单面柔性电路： 一些单面柔性 PCB 的布局允许从电路板的两侧接触到电路的导体。 使用柔性 PCB 和特定层来实现此设计功能，可以通过基材的聚酰亚胺层到达一个铜层。

• 双面柔性电路： 这些电路是具有两个导电层的柔性印刷电路板。 这些电路由聚酰亚胺绝缘材料隔开。 导电层的外侧可以暴露或覆盖。 大多数层通过电镀通孔连接，但也有其他方式。 与单面版本一样，双面柔性 PCB 可以容纳额外的部件，如引脚、连接和加强筋。

• 多层柔性PCB。 这些电路使用三个或更多的柔性导电层，中间有绝缘层来制作单面和双面电路。 这些单元的外层通常有盖子和通孔。 它们通常镀有铜，并沿着这些柔性电路的厚度延伸。 使用多层柔性电路，您可以避免交叉、串扰、阻抗和屏蔽问题。 设计多层电路的方法有很多种。 例如，盲孔和埋孔可以像 FR4 一样构建多层柔性板。 此外，您可以一遍又一遍地层压多层电路的层以获得额外保护，但如果灵活性更重要，通常会跳过此步骤。

• 刚性-柔性电路： 这些 PCB 与其他 PCB 略有不同，它们通常比其他柔性 PCB 选项成本更高，即使它们的用途相同。 大多数时候，这些设计有两个或多个导电层，每层之间有刚性或柔性绝缘层。 与多层电路不同，它们仅使用加强筋将单元保持在一起，并且导体放置在不灵活的层上。 正因为如此，刚性-柔性 PCB 在航空航天和国防工业中变得流行起来。

• 铝制柔性板： 柔性铝印刷电路板在医药和汽车等使用大量电力和照明的行业中效果最好。 而且因为它们很小，所以它们可能能够穿过小门道。 这些都是极好的投资，因为它们便宜、轻便且持久。 它们还有铝层，有助于热量通过它们。

• 微电路： 柔性微电路板是消费电子产品的最佳解决方案。 由于重量轻且抗冲击和振动，这些材料非常适合用于消费电子产品。 微电路具有良好的信号完整性，因此它们的小尺寸不会影响它们的工作性能。

• 具有柔性电路的高密度互连器 (HDI) 板： 这些拥有印刷电路板业务中发展最快的技术之一。 因为它们比传统电路板有更多的电线，所以它们提高了电气性能和速度，同时使设备更轻、更小。 它们适用于手机、电脑和视频游戏机等小工具。

• 超薄柔性印刷电路板： 这些具有小而薄的零件和板材。 这使得它们非常适合需要便携或放入体内的电子产品。 或者用于需要非常轻的电路板的任何其他用途。

软板应用

柔性 PCB 与普通印刷电路板相同，但电路连接除外，均由柔性基材制成。 这对于不打算永久安装的东西特别有用。 柔性PCB被越来越多的行业使用，因为它们使用时间长，占用空间小。 以下是可以在何处以及如何使用该技术的几个示例： 

• 汽车行业： 越来越多的汽车有电子零件。 因此，电路必须能够处理车内发生的颠簸和颠簸。 柔性印刷电路板是一个重要的商业选择，因为它便宜且经久耐用。

• 消费类电子产品： 柔性印刷电路板 (PCB) 通常用于消费电子产品。 例如，手机、平板电脑、相机和录像机。 如果您需要经常移动这些东西，柔性 PCB 处理冲击和振动的能力将会派上用场。

• 高速数字、射频和微波应用： 柔性 PCB 非常适合高频。 您可以在高速数字、RF 和微波应用中使用它们，因为它们非常可靠。

• 工业电子。 工业电子产品需要能够吸收冲击和停止振动的柔性 PCB，因为它们必须承受大量的压力和振动。

• LED： LED 正在成为家庭和企业照明的标准。 LED 技术是这一趋势的重要组成部分，因为它运作良好。 大多数时候，唯一的问题是热量，但柔性印刷电路板良好的热传递可以提供帮助。

• 医疗系统： 随着对电子植入物和便携式手术设备的需求上升。 这使得紧凑和密集的电子设计在医疗系统领域变得更加重要。 您可以在两者中使用柔性印刷电路板。 因为您可以弯曲它们，而且它们可以承受外科技术和植入物的压力。

• 电力电子。 在电力电子领域，柔性印刷电路板具有处理更高电流的额外优势，因为它具有非常柔性的铜层。 这在电力电子业务中非常重要，因为设备在满负荷运行时需要更多功率。

FPCB的重要性

您可以在动态和静态情况下大量使用柔性板，因为您可以弯曲它们。 与刚性 PCB 相比，您可以在不断裂的情况下拉伸动态应用中使用的电路板。 石油和天然气行业的钻孔测量非常适合柔性电路设计。 因为它们可以承受高温（-200° C 和 400° C 之间），所以即使柔性板有它们的用途，也不能用它们代替常规电路板。 刚性板是自然的选择，因为它们价格低廉。 您可以在自动化、大批量制造应用中使用它们。 柔性电路板是性能、准确度、精度和一致弯曲的方式。 

FPCB的挑战与成本考量

使用 FPCB 时，例如尝试进行更改或维修时，可能会出现问题。 您需要新的底图或重写光刻软件来更改设计。 更改并不容易，因为您必须先剥去电路板的保护层。 由于用于制造它们的机器的尺寸，长度和宽度是有限的。 此外，如果不小心处理它们，可能会损坏 FPCB。 所以知道自己在做什么的人需要焊接和修复它们。

成本始终是一个主要因素。 然而，应用极大地影响了 FPCB 与刚性 PCB 相比的成本效益。 由于每个 FPCB 应用都是独一无二的，因此与初始电路设计、布局和照相板相关的费用对于小数量来说是昂贵的。

由于装配所需的电线、连接器、线束和其他部件更少，FPCB 对于更高的制造量最终可能更实惠。 当考虑上游和下游的优势时尤其如此，例如供应链风险降低以及由于可用零件较少而导致的维护请求减少。

FPCB的进阶特性

柔性电路行业一直在稳步增长。 由于这种增长，技术有了更多改进，例如： 

• 图形叠加： 图形覆盖允许用户与 PCB 下方的电路对话。 它们是 PCB 的丙烯酸或聚酯覆盖层。 这些覆盖层通常有 LED、LCD 和开关，让用户可以按照他们想要的方式与 PCB 对话。

• 热棒焊料： 您可以使用热压焊接连接代替连接器来连接硬板和柔性电路。 结果是更便宜的连接更牢固，持续时间更长。

• 激光车削槽和孔： 过去，您可以用剃刀切割 FPCB。 切口的质量取决于该人使用剃刀的水平。 但是使用我们现在拥有的激光器，我们可以非常精确和控制地切割线，这让我们可以在柔性 PCB 上制作更小的电路。

• 面板化： 电路板，称为 PCB，当放在许多模块的大面板中时。 在“取放”装配线上。 这可以大大加快将柔性电路放在一起的过程。 第二步是将单位分成更小的组。

• 压敏粘合剂。 压敏粘合剂通过取下衬垫并将物体压入胶水来将物体粘在一起。 这种材料通常用于印刷电路板 (PCB)，以在不使用焊料的情况下将电路部件固定到位。

• 屏蔽： 过去，电磁干扰一直是一个问题。 这一直是个问题，尤其是在电子产品更可能受其影响的地方。 现在这不是一个问题，因为屏蔽技术已经改进。 它降低了噪声并更容易控制信号线的阻抗。

• 加强筋： 由 FR4 和聚酰亚胺等材料制成的加强筋通常被添加到连接点的柔性电路中。 电路可以使用额外支持的连接点。 正因为如此，电路将持续更长时间并且工作得更好。

使用 FPCB 的好处

Flex PCB 技术使许多新产品和布局成为可能。 它的延展性在电子零件中很受欢迎。 电气部件，如连接、电线、电缆和印刷电路板。 以下是使用柔性电路的一些好处。

• FPCB 将设备的重量减少了约 70%。
• 它们为更好的电子封装提供了更多选择。
• FPCB 可帮助您解决包装和布线问题。 这是因为它灵活、适应性强并且可以改变形状。
• FPCB 减少了对电线、连接、印刷电路板和电缆的需求。 它有助于解决如何连接事物的问题。
• 材料的一致性和细长性使生产 3D 包装的能力成为可能。
• 电气集成：创建定制解决方案很简单。 它允许您将您的设计基于许多材料替代品。 此外，您还可以选择多种电镀技术和样式。
• 无论您的散热器有多好或多坚固，柔性印刷电路都可以处理热量。 因此，它们在高功率情况下运行良好。
• FPCB 提供机械和电气可重复性。
• 它们的成本比传统的硬接线和其他组装方法低 30%。
• FPCB 需要的空间减少约 30%。
• FPCB更可靠，因为它不会发生接线错误。

使用FPCB的缺点 

• 柔性电路的初始电路设计、布线和照相师傅都比较昂贵。 它们很昂贵，因为您可以为每个应用程序制作它们。 Flexi-PCB 对于小批量使用而言不具有成本效益。

• 柔性电路板很难更换和维修。 构建完成后，您必须更改原始设计或光绘程序中的柔性电路。 表面有一层保护层，您需要在维修前将其移除，然后再放回原处。 

• 因为它们很小，所以很少使用柔性印刷电路板。 所以他们的生产通常是分批进行的。 由于制造它们的机器的尺寸限制，你不能把它们做得很长或很宽。

• 使用不慎很容易损坏柔性电路，如果设置不当也会损坏。 因此，焊接和返工需要熟练的操作员。

刚性PCB和柔性PCB之间的差异

当大多数人想到电路板时，他们会想到硬印刷电路板 (PCB)。 在非导电底座上。 这些板将电气部件与导电轨道和其他部件连接起来。 玻璃通常用作刚性电路板的非导电基板材料。 因为它使电路板坚固且坚固，所以刚性电路板可以防止组件由于其坚固的设计而变得过热。 您可以使用铜或铝等硬质材料制作传统电路板。 但是你可以制作更容易弯曲的柔性PCB，比如聚酰亚胺。 柔性电路可以吸收震动，释放额外的热量，并且可以呈现多种形状，因为您可以弯曲它们。 由于柔性电路被制成为柔性电路，因此越来越多的小型现代电子设备使用了柔性电路。 印刷电路板 (PCB) 和柔性电路之间存在一些显着差异。 

• 由于轧制退火铜比电镀铜更柔韧，因此您可以将其用作柔性电路中的导电材料，而不是电镀铜。
• 在制造中，您可以使用覆盖层代替阻焊层。 您可以这样做来保护柔性 PCB 上的裸露电路。
• 尽管柔性电路更昂贵，但刚性电路板更便宜。 但由于柔性电路很小，工程师可以使用它们来使设备更小。 他们以不明显的方式省钱。

FPCB在LED灯带中的重要性

随着科技的进步， LED灯条 越来越受欢迎。 LED 灯带已经是点亮和装饰您家的好方法，而柔性 PCB 只会让事情变得更好。 LED灯条是相互连接的电路板。 SMT（表面贴装技术）用于制造具有表面贴装部件（SMD LED、连接器等）的柔性印刷电路板 (PCB)。 . 当将 LED 芯片放在一起时，FPCB 充当它们的底座。 与电路板的结构一样重要的是它的散热能力。 就 LED 灯条而言，柔性电子产品大有帮助。 与刚性PCB一样，各种FPCB也有单层、双层、多层PCB电路。 

常见问题 

总结

您可以弯曲 FPC 以适应各种形状和尺寸。 这使它们更易于设计和使用。 您不能将标准刚性电路放在尺寸奇数的地方，但柔性电路可以。 柔性电路在应用程序的主板上占用的空间更少。 它使它们更便宜，体积更小。 通过充分利用所有可用空间，更好的热管理可以减少需要四处移动的热量。 柔性印刷电路可能比刚性印刷电路板更可靠，使用寿命更长，尤其是当电路不断摇晃或处于机械应力下时。 FPCB 已经取代了传统的连接方法。 FPCB 已经取代了基于焊接线和手工接线的连接器，因为它们具有便宜的重量、薄的外形、出色的机械阻力、对高温和大气介质的弹性以及良好的电磁抗扰度 (EMI)。 想一想连接现代汽车中的所有屏幕、控制器和显示器（旋转控件、按钮等）会有多困难，因为这些电子设备会受到机械负载和振动的影响。 无论车辆如何运行，他们都需要安全连接。 FPCB 可确保汽车行业的零停机时间、较长的使用寿命和最少的维护。 

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