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探秘FPC設(shè)計：以柔克剛的電路奇跡

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人氣：796發(fā)布日期：2025-02-12 11:27【大中小】

柔性電路板設(shè)計是將電路系統(tǒng)規(guī)劃布局于可彎曲的柔性材料上，如聚酰亞胺、聚酯薄膜等，通過蝕刻、壓合等工藝，制作出具有柔韌性的線路板。該設(shè)計優(yōu)勢顯著，能大幅節(jié)省空間，適應(yīng)不同形狀的安裝需求，還可提升產(chǎn)品的抗震性和耐用性，讓電子產(chǎn)品更輕薄、靈活。其廣泛應(yīng)用于智能手環(huán)、折疊屏手機(jī)等可穿戴及便攜式設(shè)備，以及航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，為實現(xiàn)產(chǎn)品的高性能和小型化提供了有力支持。

柔性電路板設(shè)計具有許多優(yōu)點，同時也面臨新的設(shè)計挑戰(zhàn)。

布局

對電路板的柔性和剛性區(qū)域有不同的布局要求，這是柔性電路板設(shè)計所特有的。

智能元件布局是將元件放置在剛性或柔性區(qū)域，并將其自動放置在該區(qū)域的最高元件層的能力。在這兩種柔性狀態(tài)下，我們還需要檢查z軸元件之間的間隙。

彎折區(qū)域和層結(jié)構(gòu)

彎折區(qū)域需要特別考慮，尤其是柔性電路的彎折線上。為了減少壓力，走線需要穿過垂直于彎折線的彎折區(qū)域。相鄰層上的走線應(yīng)進(jìn)行偏移，以避免形成工字梁。設(shè)計者必須能夠在不同層上設(shè)置對象之間的面約束和重疊約束。例如，管腳和過孔不應(yīng)在彎折區(qū)域內(nèi)或附近，以防止開裂。

層結(jié)構(gòu)（亦作橫截面）是根據(jù)設(shè)計要求設(shè)置的。在剛?cè)峤Y(jié)合的設(shè)計中，并不是電路板的所有區(qū)域都含有所有的層。通常，柔性區(qū)域的布線層比剛性區(qū)域少。我們必須確保避免在實際上不存在層的區(qū)域進(jìn)行布線。

布線

柔性電路在布線時會面臨一系列獨特的挑戰(zhàn)。

電路的彎折能力，意味著其具有特殊的設(shè)計要求。布線注意事項和功能需求包括：弧形角布線，用于圓弧編輯的滑動功能，以及將角轉(zhuǎn)換為圓弧的功能。下面對這些布線策略、使用時間以及它們對柔性電路板設(shè)計的重要性進(jìn)行簡要介紹。

弧形角布線是對具有彎曲角而不是正交（45°）角的走線進(jìn)行布線的能力。柔性電路板設(shè)計要求使用彎曲的走線對總線線路進(jìn)行布線以減少應(yīng)力，因此我們必須使用弧線進(jìn)行布線。

焊盤有特定要求，以確保堅固性和使用時長。

所有焊盤，包括表面安裝和通孔都應(yīng)系緊，防止銅與基體材料分離。所有焊盤還應(yīng)該有圓角，以減少應(yīng)力點，并消除彎曲過程中的斷裂。這些元件的質(zhì)量將決定最終用戶產(chǎn)品的使用時長，因此需要仔細(xì)檢查。

FPC三維檢查、彎折和彎曲

本質(zhì)上講，柔性電路板設(shè)計增加了一層物理復(fù)雜性。

復(fù)雜之處在于檢查電路最終彎折狀態(tài)這一過程。所有元件必須精確布局，以免在彎曲的任何部分發(fā)生碰撞或相互干擾。因此，能夠在三維狀態(tài)下分析彎曲電路的配合和間隙的設(shè)計工具是十分必要的。理想情況下，分析可以由設(shè)計者來完成，且最好分兩個階段進(jìn)行：在彎折完成狀態(tài)期間和完成狀態(tài)之后。這有助于發(fā)現(xiàn)這兩種狀態(tài)中的問題，并提醒我們在這兩種狀態(tài)之間出現(xiàn)的問題。

可制造性考慮事項

軟板設(shè)計要求獨特的可制造性規(guī)則和檢查，以及在制造商交付期間的額外注意。

柔性電路板設(shè)計要求進(jìn)行額外的約束檢查，以檢查不同層上的對象之間的間隙。在這一環(huán)節(jié)中，與我們的制造商保持清晰的溝通非常重要，以便了解他們在構(gòu)建物理產(chǎn)品時的具體約束和許可。

在條件允許的情況下，應(yīng)將柔性電路的接地區(qū)域使用網(wǎng)狀銅箔、減輕重量、提高電路靈活性，并防止撕裂。在設(shè)計過程中，使用層間規(guī)則檢查及時發(fā)現(xiàn)錯誤，而不是后知后覺造成寶貴時間的浪費。這些規(guī)則對于多層密集電路板來說更加關(guān)鍵，因為它們最容易出現(xiàn)各種設(shè)計錯誤。必須對彎折區(qū)域到強(qiáng)化筋、焊盤和過孔之間的距離，以及從覆蓋物到焊盤之間的距離進(jìn)行追蹤。使用智能交換格式（如IPC-2581），可令制造商能夠更確切地捕獲我們的設(shè)計意圖。在設(shè)計周期早期與制造商進(jìn)行溝通，可為我們提供盡可能好的反饋。

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