1. 引言
電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)日益復(fù)雜(如折疊屏手機(jī)、穿戴設(shè)備、汽車線束),電路板板材的“結(jié)構(gòu)適應(yīng)性”成為安裝成敗的關(guān)鍵——某折疊屏廠商曾因誤用剛性板材設(shè)計(jì)可彎折區(qū)域,導(dǎo)致安裝時(shí)斷裂率達(dá)25%;某汽車企業(yè)因柔性板材強(qiáng)度不足,導(dǎo)致車載線束PCB振動(dòng)失效。電路板板材按結(jié)構(gòu)分為三類:剛性板材、柔性板材、剛?cè)峤Y(jié)合板材,分別適配“固定安裝、彎折安裝、混合安裝”場(chǎng)景,需符合**IPC-6012(剛性印制板標(biāo)準(zhǔn))、IPC-6013(柔性印制板標(biāo)準(zhǔn))** 分類要求。捷配具備三類板材的設(shè)計(jì)與量產(chǎn)能力,累計(jì)交付300萬+片剛?cè)峤Y(jié)合PCB,本文拆解三類板材的分類邏輯、結(jié)構(gòu)特性及應(yīng)用場(chǎng)景,助力解決安裝干涉與可靠性問題。
三類板材的核心差異體現(xiàn)在 “結(jié)構(gòu)組成、彎曲性能、機(jī)械強(qiáng)度”,分類選型需基于產(chǎn)品安裝方式與環(huán)境:
- 剛性板材:優(yōu)勢(shì)是機(jī)械強(qiáng)度高、加工成本低、信號(hào)穩(wěn)定性好,但無法彎折,適用于產(chǎn)品內(nèi)部固定位置,如手機(jī)主板 —— 捷配測(cè)試顯示,剛性板材在彎曲半徑<5mm 時(shí),斷裂概率達(dá) 80%;
- 柔性板材:核心是 “可彎折性”,通過 PI 基材(聚酰亞胺)的柔性特性實(shí)現(xiàn)反復(fù)彎折,適配狹小空間或動(dòng)態(tài)彎折場(chǎng)景,但機(jī)械強(qiáng)度較低,需搭配補(bǔ)強(qiáng)板使用;
- 剛?cè)峤Y(jié)合板材:整合兩類板材優(yōu)勢(shì),剛性區(qū)域用于安裝元件,柔性區(qū)域用于彎折連接,適配復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如無人機(jī)機(jī)身彎曲處),但加工工藝復(fù)雜,成本高于前兩類。
三類板材的選型誤區(qū):將柔性板材用于固定承重場(chǎng)景(強(qiáng)度不足),將剛性板材用于彎折場(chǎng)景(易斷裂),將剛?cè)峤Y(jié)合板材用于簡(jiǎn)單場(chǎng)景(成本浪費(fèi))。
- 安裝場(chǎng)景拆解:用捷配 “結(jié)構(gòu) - 板材匹配工具”(JPE-Struct 5.0)輸入關(guān)鍵參數(shù) —— 是否彎折(是 / 否)、彎折半徑(mm)、安裝空間(mm³),生成板材類型建議;
- 板材選型:按建議選擇 —— 固定安裝選剛性板材(生益 S1130);反復(fù)彎折(≥1000 次)選柔性板材(杜邦 Kapton 200EN);混合安裝選剛?cè)峤Y(jié)合板材(生益 R-Flex 500);
- 結(jié)構(gòu)優(yōu)化:① 剛性板材:板厚≥1.0mm,邊緣倒角(半徑 0.5mm),避免安裝干涉;② 柔性板材:彎折區(qū)域增加 PI 補(bǔ)強(qiáng)(厚度 0.05mm),銅箔選用壓延銅(拉伸強(qiáng)度≥200MPa);③ 剛?cè)峤Y(jié)合板材:剛性與柔性區(qū)域過渡處做圓弧處理(半徑 1mm),參考IPC-6016 第 4.3 條款;
- 安裝驗(yàn)證:制作 30 套樣品進(jìn)行安裝測(cè)試 —— 剛性板材無斷裂、無干涉;柔性板材彎折 1 萬次無開裂;剛?cè)峤Y(jié)合板材安裝后無應(yīng)力集中,捷配結(jié)構(gòu)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室(JPE-Struct-Test 300)可提供彎折與安裝測(cè)試服務(wù)。
- 剛性板材:采用常規(guī) PCB 加工工藝,蝕刻精度 ±0.02mm, solder mask 厚度 20~30μm,符合IPC-A-600G Class 2 標(biāo)準(zhǔn);
- 柔性板材:采用柔性 PCB 專用工藝,壓合溫度 180℃±5℃,壓力 15kg/cm²,彎折區(qū)域無 solder mask,避免影響彎折性能,用捷配柔性 PCB 專用生產(chǎn)線(JPE-Flex-Line 600)加工;
- 剛?cè)峤Y(jié)合板材:剛性區(qū)域按剛性工藝,柔性區(qū)域按柔性工藝,金屬化孔采用激光鉆孔(孔徑≥0.2mm),孔壁銅厚≥20μm,按IPC-6016 第 5.2 條款要求,捷配剛?cè)峤Y(jié)合生產(chǎn)線(JPE-RF-Line 700)可實(shí)現(xiàn)一體化加工。
某消費(fèi)電子企業(yè)研發(fā)折疊屏平板電腦,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包含三大區(qū)域:① 屏幕控制區(qū)(固定安裝);② 鉸鏈彎折區(qū)(需反復(fù)彎折,半徑 1.5mm);③ 電池控制區(qū)(固定安裝),初始設(shè)計(jì)存在兩大問題:① 鉸鏈區(qū)選用剛性板材,安裝時(shí)斷裂率達(dá) 22%;② 屏幕與電池控制區(qū)用柔性板材連接,強(qiáng)度不足導(dǎo)致元件脫落率達(dá) 15%。
捷配團(tuán)隊(duì)介入后,制定剛?cè)峤Y(jié)合分類方案:① 屏幕與電池控制區(qū)采用剛性板材(生益 S1130,板厚 1.2mm) ,保障元件安裝強(qiáng)度;② 鉸鏈彎折區(qū)采用柔性板材(杜邦 Kapton 200EN,厚度 0.1mm) ,搭配壓延銅箔(拉伸強(qiáng)度 220MPa);③ 整體采用剛?cè)峤Y(jié)合結(jié)構(gòu),過渡處圓弧處理(半徑 1.5mm)。整改后:① 鉸鏈區(qū)彎折 1 萬次無開裂,斷裂率降至 0;② 元件脫落率降至 0.3%;③ 安裝適配率達(dá) 99%,無干涉問題,量產(chǎn) 20 萬片后,結(jié)構(gòu)相關(guān)不良率穩(wěn)定在 0.5% 以下,捷配成為該企業(yè)剛?cè)峤Y(jié)合 PCB 獨(dú)家供應(yīng)商。
電路板板材按結(jié)構(gòu)分類的核心是 “安裝方式?jīng)Q定板材類型”:固定安裝選剛性、反復(fù)彎折選柔性、混合安裝選剛?cè)峤Y(jié)合,需避免 “性能錯(cuò)配” 與 “成本浪費(fèi)”。捷配可提供 “結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) + 板材選型 + 加工量產(chǎn)” 一體化服務(wù):結(jié)構(gòu)工程師團(tuán)隊(duì)可協(xié)助優(yōu)化安裝方案,板材數(shù)據(jù)庫覆蓋三類板材的 200 + 型號(hào),專用生產(chǎn)線保障加工精度。