PCB設(shè)計(jì)之柔性電路板的制造文件

柔性電路板或者軟硬結(jié)合板的制造文件

在上一期關(guān)于軟硬結(jié)合印刷電路板的博客中，我談到了制板商制造柔性板的典型工藝流程。了解制造工藝，對(duì)于設(shè)計(jì)軟硬結(jié)合板或者柔性電路板是十分重要的。同時(shí)，它也告訴你成功地制造設(shè)計(jì)的板子所提供的數(shù)據(jù)。如果你還沒(méi)有閱讀過(guò)該系列博客的第1部分和第2部分，趕緊在這里和這里閱讀，然后繼續(xù)下文。

讓我們來(lái)談?wù)勚圃煳募?，它們非常重要。我們是通過(guò)制造文件告訴生產(chǎn)商我們想要什么的，然而它們也是造成理解錯(cuò)誤或者失誤，而導(dǎo)致高昂代價(jià)的延誤的重要因素。幸運(yùn)的是，我們可以參考一些標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)確保我們與制造廠之間溝通無(wú)礙，尤其是IPC-2223B（我的篇博客也參考這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)）。

這可以歸結(jié)為以下幾條金科玉律：

確保你的制造商有能力制造你的設(shè)計(jì)的軟硬結(jié)合板。

確保他們從構(gòu)建層疊結(jié)構(gòu)時(shí)就與你合作，以便設(shè)計(jì)能夠滿足他們的生產(chǎn)流程。

使用IPC-2223作為設(shè)計(jì)參考，并確保制造商使用相同或相關(guān)的IPC標(biāo)準(zhǔn)，這樣你便與他們使用了相同的術(shù)語(yǔ)。

盡早讓他們參與到進(jìn)設(shè)計(jì)過(guò)程中。

在拜訪了一些當(dāng)?shù)赜心芰ψ鲕浻步Y(jié)合板的制板商后，我們發(fā)現(xiàn)，很多設(shè)計(jì)師仍然將gerber文件傳送給他們的制板商。然而首選的應(yīng)該是ODB++ v7.0或更高版本，因?yàn)樵谒墓ぷ骶仃囍刑砑恿丝梢允笹enFlex ?和類似的CAM工具能夠清晰辨識(shí)的特定圖層類型。如表1所示，包含的數(shù)據(jù)子集。

表1： 用于GenFlex的ODB++圖層類型子集（V7.0及更高版本）

（來(lái)源：ODB++V7.0規(guī)格）

如果使用Gerber或者ODB++早期版本的文件，我們便會(huì)面很多的麻煩。也就是說(shuō)，制作商需要分離出剛性和柔性電路部分的剪切路徑和模切圖案。實(shí)際上，我們需要使用機(jī)械層膠片來(lái)顯示硬性板上的避讓需求，以及柔性電路區(qū)域上哪些部分會(huì)暴露在外；顯示如何使用覆蓋層來(lái)加強(qiáng)安裝在柔性電路上的元件的焊盤。

此外，特別需要注意的是鉆孔對(duì)和通孔電鍍層對(duì)，因?yàn)閺膭傂园宓饺嵝园宸疵娴你@孔需要復(fù)鉆，這會(huì)增加成本和降低產(chǎn)量。

作為一名設(shè)計(jì)師，真正的問(wèn)題是，怎樣來(lái)定義這些區(qū)域、層和堆棧？

提供給制造商的最重要的文件，毫無(wú)疑問(wèn)是層疊堆棧。為了做出軟硬結(jié)合板，還需要提供出不同領(lǐng)域的不同堆棧，并且要標(biāo)識(shí)清楚。一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是在機(jī)械層上，將板子的輪廓復(fù)制一份，并且標(biāo)識(shí)出存在不同層疊堆棧的區(qū)域，并且把相應(yīng)的層疊結(jié)構(gòu)表格放在旁邊。下圖1就是一個(gè)例子。

圖1：堆棧圖表顯示軟硬電路區(qū)域的填充型態(tài)。

在這個(gè)例子中，我使用了不同的堆棧區(qū)匹配的填充圖案來(lái)表示哪些疊層是包含在柔性部分或是剛性部分?？梢钥吹竭@里的“絕緣層1”使用的是FR-4，因?yàn)樗羌訌?qiáng)板。

這就產(chǎn)生了新問(wèn)題，我們還需要一個(gè)2D空間來(lái)定義哪里是彎曲或折疊的，哪里元件和其他重要對(duì)象可以穿過(guò)剛性和柔性之間的邊界。我會(huì)在之后詳述該點(diǎn)。

我們都知道，圖片勝過(guò)千言萬(wàn)語(yǔ)。如果可以生成一張顯示柔性和剛性區(qū)域的3D圖像，這將幫助制造商更清楚地了解我們的意圖?，F(xiàn)在許多人目前使用MCAD軟件實(shí)現(xiàn)這個(gè)視圖，他們把PCB設(shè)計(jì)的STEP文件導(dǎo)入MCAD軟件中。圖2就是引用這一概念的例子。

圖2：彎曲力學(xué)模型，展現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。

另外的好處是，它可以幫助我們檢查柔性板和柔性之間以及柔性板和剛性板之間的相互干涉，避免發(fā)生巨大的失誤。

從上圖中可以看到，軟硬結(jié)合板意味著元器件可以放在中間層，而不單單是頂層和底層。這在PCB設(shè)計(jì)軟件中有點(diǎn)棘手，因?yàn)橥ǔＴ骷仨毞胖迷陧攲雍偷讓?。因此，我們需要可以把元器件放置在中間層的能力。

可喜的是， AlTIum Designer可以在把焊盤放置在任意層上，所以這就有可能實(shí)現(xiàn)了。另外，絲印是可以印制在在柔性電路上的。這不是難題，因?yàn)楦采w層材料可以很好地與絲網(wǎng)印刷油墨粘合。關(guān)鍵是，要選擇足夠的透過(guò)覆蓋層材料的、有強(qiáng)烈對(duì)比的油墨顏色。絲印的清晰度會(huì)受到一些影響，因?yàn)樗┰礁采w膜，以及它們之間的細(xì)小間距。再次強(qiáng)調(diào)，需要和制造者一起協(xié)商，來(lái)找到可行又經(jīng)濟(jì)的做法。

批注：如果我們?cè)赑CB板上規(guī)劃了某個(gè)區(qū)域用于連接柔性板，并在這些區(qū)域上放置元件，那么這里就是放置嵌入式元件的合理區(qū)域。我們需要生成一套非常清晰的文件，展現(xiàn)切口的位置和層疊結(jié)構(gòu)。這會(huì)由于制造方法而產(chǎn)生限制，比如復(fù)鉆或者多次壓制等。因此，準(zhǔn)確傳達(dá)你的意圖并且盡量減少單獨(dú)開孔是非常重要的。最好避免在板子的兩面交叉開口。

批注：定義Flex切口

請(qǐng)注意圖1，為什么沒(méi)有直角彎，但每個(gè)彎角的最小半徑是多少？ IPC建議半徑要大于1.5mm （約60密耳），這樣可以大大減少拐角處撕裂柔性電路的可能性。同樣的道理，柔性電路中的溝槽和狹縫的兩端要放置直徑是3mm（?）或更大防止撕裂的孔。詳見下面例子的展示。

圖3：溝槽、狹縫和內(nèi)角應(yīng)該有防止撕裂口或者相切的線之間有最小半徑為1.5mm的圓弧。

為了生產(chǎn)出可靠的軟硬結(jié)合板產(chǎn)品，關(guān)于制造商和柔性電路的終端用戶需要考慮很多，包括對(duì)銅皮圖案的設(shè)計(jì)考慮。在下一期的博客，我將討論哪些這些該做和不該做。敬請(qǐng)期待！