最近幾年，可穿戴設(shè)備火得一塌糊涂，從智能手表、運動手環(huán)到醫(yī)療監(jiān)測手環(huán)，幾乎人手一個。但很多人不知道，這些小巧精致、功能強大的設(shè)備背后，集成化 PCB是核心支撐。

 

 

問：什么是可穿戴設(shè)備 PCB 集成化工藝？它和傳統(tǒng) PCB 有啥區(qū)別？
答：可穿戴設(shè)備 PCB 集成化工藝，簡單說就是把線路傳輸、元器件承載、功能模塊整合等多個環(huán)節(jié)，集中在一塊體積更小、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的 PCB 上，甚至實現(xiàn) “板載元器件 + 柔性結(jié)構(gòu) + 功能集成” 的一體化設(shè)計。

 

和傳統(tǒng) PCB 相比，區(qū)別可太大了。首先是尺寸差異：傳統(tǒng)消費電子 PCB 可能有巴掌大，可穿戴設(shè)備的 PCB 往往只有指甲蓋大小，甚至能彎曲折疊；其次是功能集成度：傳統(tǒng) PCB 可能只負(fù)責(zé)單一信號傳輸，集成化 PCB 則要同時承載處理器、傳感器、電池管理、無線通信等多個模塊；最后是工藝復(fù)雜度：集成化 PCB 需要用到柔性基材、微孔加工、元器件微型化貼裝等特殊工藝，而傳統(tǒng) PCB 以剛性板為主，工藝相對簡單。

 

 

問：可穿戴設(shè)備為啥非要搞 PCB 集成化？核心優(yōu)勢在哪里？
答：這完全是被可穿戴設(shè)備的 **“先天特性”逼出來的。大家想想，可穿戴設(shè)備的核心需求是什么？是小巧、輕薄、續(xù)航久、功能全 **。如果用傳統(tǒng)的多塊 PCB 拼接方案，設(shè)備體積會大大增加，根本沒法戴在手腕上。

 

集成化 PCB 的核心優(yōu)勢主要有四點：
第一，極致縮小體積。集成化工藝能把多個功能模塊整合到一塊板上，省去了板間連接的排線、連接器，直接讓設(shè)備體積縮小 30%-50%。比如運動手環(huán)的厚度能做到 10mm 以內(nèi)，全靠集成化 PCB 的支撐。
第二，提升信號傳輸效率。傳統(tǒng)多板連接會有信號損耗和干擾，集成化 PCB 的線路更短，信號傳輸路徑直接，能減少電磁干擾，保證心率監(jiān)測、藍(lán)牙通信等功能的穩(wěn)定性。
第三，降低功耗延長續(xù)航。集成化設(shè)計減少了元器件之間的連接電阻，降低了能量損耗，再搭配低功耗芯片，能讓可穿戴設(shè)備的續(xù)航時間提升 20%-30%。
第四，增強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。很多可穿戴設(shè)備需要彎曲變形，比如智能手環(huán)的表帶式 PCB，集成化的剛?cè)峤Y(jié)合板既能保證線路的完整性，又能適應(yīng)反復(fù)彎曲，不容易出現(xiàn)線路斷裂的問題。

 

 

問：可穿戴設(shè)備 PCB 集成化工藝的核心難點有哪些？怎么攻克？
答：集成化工藝看著好，但做起來難度不小，主要集中在基材選擇、微孔加工、微型元器件貼裝三個方面。

 

先說基材選擇難點：可穿戴設(shè)備的 PCB 要么是柔性板（FPC），要么是剛?cè)峤Y(jié)合板，基材需要同時滿足輕薄、耐高溫、耐彎折、絕緣性好的要求。比如柔性基材的厚度通常只有 0.05-0.1mm，比一張紙還薄，加工時很容易變形。
攻克辦法：優(yōu)先選擇聚酰亞胺（PI） 基材，它的耐溫性和耐彎折性都很優(yōu)秀；同時采用 “薄基材 + 薄銅箔” 的組合，銅箔厚度控制在 12-18μm，減少基材的剛性，提升柔韌性。

 

然后是微孔加工難點：集成化 PCB 需要做很多微小的導(dǎo)通孔，用來連接不同層的線路，這些微孔的直徑通常只有 0.1-0.2mm，比頭發(fā)絲還細(xì)，加工時很容易出現(xiàn)孔壁粗糙、鉆偏的問題。
攻克辦法：采用激光鉆孔工藝，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械鉆孔。激光鉆孔精度高、速度快，能精準(zhǔn)控制微孔的直徑和位置；鉆孔后還要進行孔壁電鍍，保證孔內(nèi)線路的導(dǎo)通性。

最后是微型元器件貼裝難點：可穿戴設(shè)備的元器件都是 “迷你款”，比如 01005 封裝的電阻電容，尺寸只有 0.4mm×0.2mm，貼裝時很容易出現(xiàn)偏移、虛焊。
攻克辦法：使用高精度貼片機，貼裝精度控制在 ±0.05mm 以內(nèi)；同時采用回流焊工藝，精準(zhǔn)控制焊接溫度曲線，避免高溫?fù)p壞元器件和基材；貼裝后還要用 AOI（自動光學(xué)檢測）設(shè)備進行全檢，確保貼裝質(zhì)量。

 

 

問：日常生產(chǎn)中，如何保證可穿戴設(shè)備集成化 PCB 的良品率？
答：要保證良品率，就得從設(shè)計、原材料、加工、檢測四個環(huán)節(jié)全程管控。 第一，設(shè)計環(huán)節(jié)：采用DFM（可制造性設(shè)計） 原則，在設(shè)計時就考慮加工難度，比如微孔的間距不能太小，元器件的布局要均勻，避免出現(xiàn)加工死角。
第二，原材料環(huán)節(jié)：嚴(yán)格把控基材和元器件的質(zhì)量，比如基材的厚度偏差要控制在 ±0.01mm 以內(nèi)，元器件的封裝精度要符合要求，不合格的原材料堅決不用。
第三，加工環(huán)節(jié)：建立無塵車間，控制環(huán)境潔凈度在 10 萬級以上，避免灰塵污染導(dǎo)致短路；同時定期維護設(shè)備，比如激光鉆孔機的光路要每月校準(zhǔn)一次，貼片機的吸嘴要每周清潔一次。
第四，檢測環(huán)節(jié)：設(shè)置多道檢測關(guān)卡，比如鉆孔后檢測孔的尺寸和位置，貼裝后檢測元器件的偏移量，焊接后檢測焊點的質(zhì)量，最終成品還要進行功能測試，確保每一塊 PCB 都能正常工作。

 

    可穿戴設(shè)備 PCB 集成化工藝是 **“小體積、大功能”** 的關(guān)鍵，隨著可穿戴設(shè)備向醫(yī)療、健康等領(lǐng)域深入，集成化工藝的技術(shù)門檻還會不斷提高。