用于柔性电路板的各种增强材料

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在许多应用中,柔性电路板都是必要的,因为设计要求电路在电气设备或电子装置内弯曲。然而,挠性电路板弯曲时不宜靠近连接器、安装元件、焊点和孔型。在这种情况下,需要设计一个加强筋来增加刚度和稳定性,使柔性电路能够可靠地工作。

加强筋材料还可用于其他目的。设计中可能有一个区域需要一定的厚度,以便在与其他元件连接时符合连接器规格。柔性电路板上的某个区域也可能需要加固,以便根据应用情况将弯曲限制在特定位置。

此外,机械或产品中的工作部件可能会与电路板发生摩擦,造成过度磨损。可以使用加强筋材料来增加耐用性和耐磨性。加强筋的另一个用途是在将其安装到最终组件时便于操作,或提供一个散热片,将过高的温度从其他组件上带走。

主要加固件类型

在设计柔性电路时,选择合适的加强筋材料至关重要,因为它可以根据应用提供一系列所需的优势。使用的四种主要加强筋材料是 FR4、聚酰亚胺、铝和不锈钢。

FR4
FR4 也称为 G10,是一种玻璃纤维编织的层压硬板,材料中浸渍有环氧树脂。用于挠性电路板时,加硬材料通常不加铜。在某些应用中,FR4 上可能会有铜垫或电镀孔,用于元件安装。

FR4 可以使用热固性柔性粘合剂或压敏粘合剂 (PSA) 粘接。FR4 的标准厚度从 0.008 英寸到 0.059 英寸不等。在带电镀通孔的电路板上使用 FR4 加强筋时,需要将加强筋与连接器或元件放置在挠性板的同一侧,以便接触对侧的焊盘。在表面贴装技术(SMT)挠性电路板上,FR4 加强筋需要放在元件的另一侧。

聚酰亚胺

聚酰亚胺是由高温聚合物制成的薄膜层。 这种薄膜有多种厚度,也可以多层叠加以获得更大的厚度。用聚酰亚胺制成的加强筋的厚度从 0.001 英寸到 0.009 英寸不等,但柔性电路板通常要求的厚度在 0.005 英寸左右。

聚酰亚胺薄膜加强筋使用热固粘合剂粘合。聚酰亚胺薄膜加强筋可用于多种类型的元件和连接器,但特别需要用于零插入力(ZIF)连接器。聚酰亚胺薄膜加强筋使设计符合 ZIF 连接器所需的厚度规格。

不锈钢

当需要的刚度超过 FR4 所能提供的刚度时,不锈钢就是一种加强筋替代品。柔性电路上可能有一些区域需要支撑,但聚酰亚胺和 FR4 因空间限制而无法提供必要的强度,从而限制了加强筋的厚度。

不锈钢可以在这些区域提供所需的薄度,同时增加必要的刚度。不过,需要注意的一点是,不锈钢的成本要比其他类型的材料高得多。


铝是柔性电路板常用的聚合物或玻璃/环氧加强筋的另一种替代材料。使用铝的主要原因是在应用中可能会产生大量热量。

为了将热量从元件上移走并散发出去,铝被添加为加强筋,因为金属可以起到散热的作用。因此,元件和连接器可以保持冷却,因为铝可以带走热量。就像使用不锈钢一样,铝的成本要高于聚酰亚胺或 FR4 材料。

柔性电路板机械设计的优势和加强筋的最佳选择

根据设计人员对柔性电路设计的要求,每种加强筋材料都有不同的优点。以下是加强筋的一些常见应用,设计人员可据此确定哪种类型的材料最适合该应用、考虑成本因素并确定特定材料的其他优势。

支撑元件/连接器区域
在支撑组件或连接器区域时,加劲件可由聚酰亚胺、FR4、铝和不锈钢材料制成。在缩小选择范围时,制造商应考虑其他因素。

在这种情况下,如果要寻找成本最低的材料,聚酰亚胺或 FR4 是最佳选择。如果工程设计需要一种材料来提高电路板的刚性,并用作组装目的的载板,那么 FR4 是最常见的选择。

ZIF 连接器

ZIF 连接器应用中只能使用聚酰亚胺加强筋。加强筋可增加连接器触点处的厚度。加强筋只能用热粘合柔性粘合剂粘贴,并在制作零件轮廓之前粘贴。它被超大尺寸地粘贴在零件轮廓上,这样就可以同时切割加强筋和零件轮廓,以确保达到 ZIF 连接器规格所要求的严格尺寸公差。

增加厚度和强度
当需要增加特定区域的厚度时,首选聚酰亚胺加强筋。当柔性电路板的磨损程度高于正常值时,聚酰亚胺也是理想的选择。

热转印管理

对于产生过多热量需要散热的柔性电路,可以使用铝加强筋。铝加强筋的热传导能力可将热量从元件传递到柔性电路的背面,然后将热量散发到环境或设备外壳中。

控制弯曲位置
在某些设计中,可能需要将弯曲位置限制在特定位置。聚酰亚胺是最常用的材料,但有些应用可能需要使用 FR4 材料。这可以使电路更好地适应最终产品或设备,而不会有损坏的风险,或方便装配过程。

成本因素
控制成本是柔性电路设计成功的重要因素。就成本而言,聚酰亚胺通常最具成本效益。聚酰亚胺易于使用模具或激光切割制作,因此更易于生产。FR4 的应用也很广泛,成本效益也很高。它所增加的刚度可形成平整稳定的表面。不过,制造这种材料通常需要额外的钻孔和镂铣操作。铝和不锈钢的成本较高。材料本身更昂贵,而且通常需要更昂贵的加工操作。设计人员需要评估柔性电路的设计要求,以确定最佳的加强筋。

挠性电路加强筋解决方案
挠性电路板设计中的加强筋可增加成品部件的功能。无论是在需要加固特定区域以支撑元件时,还是在局部区域增加零件厚度以满足特定连接器规格时。如果您正在为柔性电路板寻找最佳的加强筋,请联系 雷明。我们为您的电子应用设计和制造柔性和刚柔结合电路。

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