柔性电路板材料选择

选择最佳的柔性电路板材料是柔性电路设计成功的关键因素。有多种材料和配置可供选择，以满足当今设计应用的需要。

材料的选择取决于特定设计的电气、机械弯曲要求和成本因素。电流承载和阻抗控制等电气要求会增加挠性结构的厚度，而高密度设计则要求薄挠性结构具有更严格的弯曲能力。电气和机械需求如何相互作用是柔性材料决策过程中的关键因素。

基于粘合剂的挠性芯材与无粘合剂的挠性芯材

挠性芯材料有两种配置：有粘合剂的和无粘合剂的，它们用于将铜粘附到聚酰亚胺芯上的方法各不相同。有粘合剂的挠性材料使用一层粘合剂（丙烯酸或环氧树脂基）将铜粘在挠性芯上。无粘合剂柔性材料将聚酰亚胺直接浇注在铜上，无需粘合剂层。

以粘合剂为基础的挠性芯材的一些优点包括降低材料成本和提高铜的剥离强度。

无粘合剂挠性芯材的主要优点之一是消除了粘合剂层。消除这些层可减少柔性电路板的整体厚度，从而提高柔性和最小弯曲能力。这也提高了层数较多的柔性电路设计中电镀通孔 (PTH) 的可靠性。其他优势还包括改善了受控阻抗信号特性和更高的额定工作温度，从而更适合恶劣环境应用。

这两种材料类型都有一系列的聚酰亚胺芯厚度可供选择。最常用的厚度为 0.001 英寸和 0.002 英寸，成本效益最高。有粘合剂的芯材本身就比无粘合剂的芯材厚。粘合层会增加 0.001 英寸到 0.002 英寸的厚度。

可提供更厚和更薄的挠性芯材，以满足独特的特定设计要求。阻抗控制设计可能需要较厚的磁芯（大于 0.002 英寸），但这会对灵活性、弯曲可靠性和零件成本产生负面影响。较薄的磁芯（小于 0.001 英寸）也可用于需要最大灵活性但对成本有负面影响的设计。

有多种铜厚度可供选择，但最常见、最经济的是 ½ 盎司和 1 盎司。根据设计需要，还有更厚和更薄的铜材可供选择，但这些铜材价格较高，因此成本效益较低。例如，对于电流承载要求较高的情况，最好使用厚度大于 1 盎司的铜。小于 ½ 盎司的较薄铜则适用于高电路密度和高度灵活的设计。

厚度大于 2 盎司和小于 1/3 盎司的铜需要专门的制造方法。使用 2 盎司或更厚的铜会对弯曲能力产生严重的负面影响，需要对设计进行审查。

两种挠性材料配置中都有两种铜：电沉积铜（ED）和轧制退火铜（RA）。这两种铜都是从电解铜开始的，但轧制退火工艺将电解铜的垂直晶粒结构改变为轧制退火铜的水平晶粒结构。

ED 铜的成本较低，而 RA 铜的延展性更好，弯曲能力更强。动态挠性应用需要使用 RA 铜。

柔性电路的外层电路由聚酰亚胺覆盖层、柔性阻焊层或两者的组合封装。

覆盖层由一层聚酰亚胺实心层和一层丙烯酸或环氧树脂基粘合剂组成，粘合剂在加热和压力下层压到零件表面。粘合剂还能封装电路，从而消耗一定比例的初始粘合剂厚度。这样，柔性电路的成品厚度就会略低于所有材料的总和。与柔性阻焊层相比，覆盖层具有更好的柔韧性和可靠性，因此是首选材料。

最常见的覆层厚度为 0.001 英寸或 0.0005 英寸厚的聚酰亚胺层。粘合剂厚度从 0.0005 英寸到 0.002 英寸或更厚不等，这取决于与之贴合的铜厚度。

通常的规则是，每 1 盎司铜厚至少需要 0.001 英寸的粘合剂厚度。应避免粘合剂厚度过厚，因为这会导致粘合剂从聚酰亚胺下面挤出，进入 SMT 和 PTH 开口。这可能会造成可焊性问题。

用于 PTH 或 SMT 焊盘的特征开孔是通过刳刨、激光切割或冲模组以机械方式创建的。最小卷材厚度限制在 0.015 英寸左右。厚度小于 0.015 英寸会导致卷材非常脆弱，很容易断裂。这就限制了开口的大小和间距，需要将多个小开口组合成一个较大的开口。

柔性阻焊层的功能与刚性 PCB 阻焊层相似，是带有高密度 SMT 元件的刚性元件区域的首选。

常见的设计做法是在设计中同时使用两种材料。根据需要，在柔性区域使用覆盖层，在元件区域使用阻焊层，以充分利用每种材料的性能。

柔性电路材料种类繁多，可以实现当今复杂的设计。选择最佳配置取决于电气和机械规格的组合。