刚柔电路板和多板系统之间的组装差异

当人们通常想到多板PCB设计时，他们倾向于在服务器场或游戏机的组件中画上一块板。但是，如果您的典型刚性板不适合您的多板应用程序的物理范围，该怎么办？您是否需要为柔性电路支付溢价？如果您可以两全其美呢？

借助刚柔结合的PCB组装，您将能够通过设计实现困难的外形尺寸或外壳规格，而无需传统的麻烦。取而代之的是，从设计的角度来看，在进入刚性-柔性和多板组装世界之前，一定要考虑一些组装方面的考虑。

什么是刚性-柔性印刷电路板组件？

在标准的多板PCB设计中，您需要采用板的概念，将不同的功能电路划分为较小的板，然后使用各种互连将系统安装到机柜中。

这种标准方法的问题在于，您不能总是依靠互连的可靠性，尤其是在考虑了EMI / EMC问题之后。具有良好导电性的标准卡式边缘连接器并非总是可提供您所需的尺寸。电缆是您的下一个最佳选择，但是即使是电缆，它们也会感到笨拙，并且不太适合信封的空间要求。

如果您发现多板设计需要在紧凑的机箱中将多个刚性板互连，且层数较高且需要高速连接，则刚性-柔性组件可能是您正在寻找的解决方案。

什么是刚挠组合？简单地说，就是两个或两个以上的刚性板通过柔性部分相互电连接。

弹性层

一个挠性层通常由以下材料组成：

l 柔性聚酰亚胺芯

l 导电铜层

l 胶粘剂

用粘合剂将导电铜层夹在两侧的两个柔性聚酰亚胺之间。通常，聚酰亚胺和粘合剂层被视为一个称为覆盖层的单元，可以通过加热和加压将其层压到铜层上。您可以在任何给定的设计中包含多个flex层。

刚性层

刚性部分在挠性层上增加了标准PCB材料的刚性层：

l 预浸料，是玻璃纤维注入的树脂，加热时会流动并粘着

l 非导电玻璃纤维基材（通常为FR-4）

l 经典绿色阻焊层

l 丝印标记和识别信息

柔性聚酰亚胺层和导电铜层通常在包括刚性层和柔性层的整个板上连续。但是，有些设计会限制使用的柔性聚酰亚胺的数量，从而在刚性部分填充预浸料。

出于设计目的，刚挠组合件被视为可自行折叠的一块板。这减少了系统中所需的互连总数，并避免了劳动密集型步骤，例如将扁平带状电缆焊接到刚性板上。

常见的刚柔板配置

既然您知道了典型的刚柔装配层中包含的内容，那么让我们看一下一些常见的配置。

标准配置：对称结构，可弯曲层位于堆栈的中心。通常，它使用的层数与标准多层PCB设计类似。

奇数层配置：虽然在传统的PCB设计中不常见，但能够在柔性层的两侧提供EMI屏蔽的能力鼓励使用奇数层来满足带状线阻抗控制和EMC要求。

非对称配置：如果flex层不在堆栈的中心，则认为它是非对称的。有时，阻抗和介电层厚度的要求千差万别，导致“顶重”设计。其他时候，可以通过非对称结构来减少盲孔的纵横比。由于这会使设计易于翘曲和扭曲，因此可能需要使用压紧夹具。

盲孔和埋孔：刚性-Flex板支持盲孔（将PCB的外层连接到一个或多个内层而不穿过整个板）和埋孔（埋孔），将一个或多个内层连接而不通到外部层。复杂的通孔结构通常导致不对称的构造来应对挠性层。

屏蔽挠性层：将诸如Tatsuta和APlus之类的专用屏蔽膜层压到挠性层覆盖层上。带有导电胶的特殊覆盖层开口可让屏蔽膜接触地面。这些薄膜可以屏蔽弯曲区域而不会显着增加厚度。

刚柔结合组件可能有许多不同的配置。刚性部分和挠性部分之间的层数不必匹配，从而使您能够完全自定义，以将PCB设计装入紧密的外壳中。只要确保遵循IPC 2223C中概述的质量标准即可。

刚柔电路板组装与多板组装之间的差异

多板系统组装与刚性-挠性组装之间要考虑的主要区别在于信号完整性域和系统连接性。刚柔组合组件在设计中提出了独特的阻抗挑战，而多板组件则以模数信号污染，混频以及通过组件交互或与选定的组件一起管理各种其他形式的EMC带来了挑战连接器。

大多数多板系统将涉及混合信号设计，因此需要特别注意不要交叉信号和避免串扰。请记住，适当的分析和仿真软件将使您对设计的预期模型有一个深刻的了解，并在遇到问题之前为设计上的陷阱做好准备。此外，各个电路板都可以轻松通过您的EMI决定。但是，当系统整体运行时，EMI耦合会降低设计的EMC。

对于多板系统，您还必须更加考虑板温度和热设计，因为根据机箱的不同，拥有一个没有适当温度控制组件的高速系统可能会给原型带来灾难。利用适当的散热器和散热孔布局将使多板设计在充满挑战的环境中蓬勃发展。

在多板系统中引入刚性-柔性组件后，您可以通过在必要时使用柔性电路，并在可能的情况下使用坚固，可靠的刚性电路板来降低制造和组装成本，从而满足复杂的几何或EMI要求。