剛柔結合PCB技術的案例
何時使用 軟硬結合板(Rigid-flex PCB)
把所有東西放在盒子里變得越來越難了; 它的成本也越來越高。 一種有助于設計人員滿足尺寸約束的解決方案是剛柔結合PCB技術，但大多數(shù)設計團隊都試圖避免在產(chǎn)品成本問題時使用剛柔結合PCB。 但它真的像我們想象的那樣昂貴嗎？
首先，考慮將傳統(tǒng)剛性電纜 - 剛性PCB組件的成本與基于剛柔結合技術的組件相比較。 前一種結構適用于短期設計; 但是，它需要每塊板上的連接器和相互連接，所有這些都會增加BoM的成本。 此外，剛性 - 電纜 - 剛性設計易于“冷接合”，并縮短使用壽命。 相比之下，剛柔結合電路消除了這些接頭，使其更加可靠，并能夠提供更高的產(chǎn)品質(zhì)量和更長的使用壽命。因此，雖然剛柔結合PCB技術當然不是新技術，但現(xiàn)在各種考慮使其更加可行 - 其中最重要的是成本。
模擬成本
在某些設計中，剛性 - 柔性不是一種可行的替代方案，您a必須盡職盡責地確定成本大致相等的收支平衡點。 這種價格模擬可以通過考慮制造和組裝的總報價成本來完成。 只要設計參數(shù)得到充分理解（例如，層疊，通過計數(shù)，軌道和空間比率估算等），就可以在設計之前引用PCB。
我們使用真正的剛柔結合設計和比較剛性電纜 - 剛性等效物進行了制造成本模擬。 用于比較的組件BoM僅在非柔性版本所需的電纜和連接器方面不同。 對于我們的模擬，傳統(tǒng)設計由四層板組成，它們之間使用柔性電纜和連接器，而剛柔結構設計是四層PCB，帶有兩個內(nèi)部柔性層。 兩種設計的制造成本均基于真實的PCB制造商報價，并包括組裝成本。
圖1該報價生成成本圖將剛柔結合設計與剛性電纜剛性組件進行了比較。
找到你的盈虧平衡點
由于圖1中描繪的項目容量達到100個單位，因此與傳統(tǒng)設計方法相比，剛柔結合設計成為更具成本效益的選擇。 這種成本節(jié)省的一個關鍵原因是剛柔結合電路不使用連接器/電纜或需要任何連接器組件。 此外，它們還具有更高的可靠性和工藝良率。 但這只是冰山一角。
由于剛柔結合PCB不需要電纜組裝，因此它們的整體裝配工作量減少了，測試復雜性也降低了 - 這兩者都降低了成本。 此外，需要購買的組件更少，從而降低了供應鏈風險。 剛柔結合PCB可以設計成使產(chǎn)品維護更方便，因此在產(chǎn)品生命周期中更具成本效益。
圖2現(xiàn)場可維修組件的剛性 - 柔性可視化
那么設計時間呢？
雖然制造，裝配，測試和物流的成本是考慮任何特定項目的剛柔結合技術可行性的關鍵因素，但設計和開發(fā)成本不容忽視。剛柔結合設計通常需要機械團隊協(xié)助設計的柔性部分，以及PCB與最終產(chǎn)品的集成。 該過程非常耗時且成本高，并且容易出錯。
更糟糕的是， PCB設計工具經(jīng)常忽略剛柔結合設計的折疊和裝配方面。 剛柔結合技術設計要求設計師思考和使用3D。 可以折疊，扭曲和卷起柔性部分以遵循機構的設計。 但傳統(tǒng)的PCB設計工具不支持3D板設計或設計的彎曲部分中彎曲和折疊的定義和模擬。 它們甚至不支持在設計的不同部分中定義不同的層堆棧，包括包含設計的柔性部分的區(qū)域。
因此，剛 - 柔性設計者不得不將其3D設計的剛性和柔性部分手動轉(zhuǎn)換為適合制造的平面2D表示。 然后，他們必須手動記錄設計的所有彎曲區(qū)域，并仔細檢查在設計的剛性和彎曲部分之間的過渡處附近是否放置了任何組件或過孔。 此過程受許多其他規(guī)則的約束，其中大多數(shù)規(guī)則并不太令人驚訝，大多數(shù)PCB設計軟件都不支持這些規(guī)則。
一般而言，與使用傳統(tǒng)PCB設計軟件的標準剛性PCB相比，設計剛柔結合PCB所需的額外努力使其成本更低。 幸運的是，具有先進3D功能的現(xiàn)代設計工具，以及對設計的彎曲部分中的彎曲和折疊的定義和模擬的支持，以及設計的不同部分中的不同層堆疊的定義現(xiàn)在都可用。 這些工具通常無需使用機械CAD工具處理設計的柔性部分，從而為設計人員和設計團隊節(jié)省了時間和金錢。
3D設計確保成功
在使用現(xiàn)代PCB設計工具的支持下，開發(fā)人員和電路板生產(chǎn)商之間的早期協(xié)調(diào)是使剛柔結合技術成為更具成本效益的選擇的另一個因素。 與傳統(tǒng)的剛性板設計相比，剛柔結合設計需要設計師和制造商之間更緊密的合作。 產(chǎn)生成功的剛柔結合設計所需的權衡轉(zhuǎn)化為設計師可以通過制造商的輸入開發(fā)的一組設計規(guī)則。 這些考慮因素包括設計中的層數(shù)，材料選擇，跡線和過孔的推薦尺寸，粘合方法和尺寸控制。 使用正確的設計工具，可以清楚地定義這些考慮因素，并在早期獲得適當?shù)闹亓浚员憧梢赃m當優(yōu)化剛柔性PCB，進一步優(yōu)化其總體成本。
圖3 PCB CAD工具需要生成裝配的3D模型，以確保正確的首次設計。
深圳市銘華航電SMT貼片：無可否認，現(xiàn)有的行業(yè)趨勢和消費者需求正在推動設計師和設計團隊達到他們的極限，迫使他們尋求新的替代方案來應對他們現(xiàn)在面臨的電子設計挑戰(zhàn)。 這些挑戰(zhàn)，特別是對當今移動設備的要求，正在將剛柔結合技術推向主流，并使其在一系列應用中更具商業(yè)可行性。 支持3D產(chǎn)品開發(fā)，早期協(xié)作以及所有必要的剛柔結合定義和仿真的現(xiàn)代PCB設計工具的可用性極大地減少了剛柔結合設計的痛苦，并使其成為更具吸引力的解決方案 - 在適當?shù)那闆r下是比剛性電纜剛性PCB設計便宜。 對于今天的設計團隊來說，這種選擇可能僅僅意味著產(chǎn)品成功或失敗之間的差異。
