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柔性電路的未來
柔性電路的未來
正如韜放 PCB預測的那樣，柔性電路市場將在未來持續穩定增長，就像過去三十年一樣。原因不難發現，一方面，撓性電路繼續支持對不同行業如此重要的現有技術，另一方面，先進的撓性電路能夠舒適地滿足制造商提出的未來需求。新興行業，包括軍事，航空電子，航空航天，電信，消費電子，醫療和汽車。為了適當地解釋柔性電路的未來，有必要從三個角度考慮這一主題：
柔性電路的新配置[1]
柔性電路有用的新應用[2]
較新的技術正在用于制造柔性電路[3]
根據市場需求，制造商總是愿意增加更多的撓性層數量，以及常見的盲孔和埋孔結構，嵌入式組件，集成連接器，雕刻撓性等等。
同樣，根據應用，制造商可以提供靈活的設計，要求在特定區域屏蔽EMI / EMC，采用非對稱結構，并且在不同的剛性區域之間使用不同的厚度。
除了常規的剛性-柔性PCB構造方法外，最近在不同制造商提供的柔性電路的新配置方面也取得了進展。標準的剛柔PCB是對稱結構，可作為構建的基線，并提供對阻抗的良好控制。
標準剛性-柔性PCB的制造通常在結構的中心具有柔性層，并且在柔性和剛性區域均具有均勻的層數。盡管四到十六層在設計中很常見，但可以更多。將柔性層放置在中央可提供最大程度的靈活性。但是，諸如韜放 PCB之類的制造商也提供不同的配置，例如：
盡管大多數設計更喜歡偶數層結構，但制造商的確提供了奇數層數，這有其自身的優勢。例如，剛性-柔性PCB在其剛性部分中可以具有七個層，并且可以具有三個柔性電路層。帶狀線阻抗控制的要求主要驅動這種性質的設計，其中撓性區域需要兩側屏蔽。柔性區域中的結構通常在兩個外層上都具有接地層，在它們之間夾有一個信號層-在剛性部分之間提供了大量的互連。
奇數層設計中的主要因素是剛性和撓性區域都可能具有奇數層，并且剛性和撓性區域中的層數可能相互獨立。制造商也提供其他變體-核心一側的偶數層數，而另一側的奇數層數。優點是在短期和長期彎曲時都具有較高的柔韌性和較高的可靠性。省略不想要的層也可以降低設計成本。
復雜的設計要求（例如盲孔結構或同一PCB中的介電層厚度差異很大）要求采用非對稱結構。制造商更喜歡將柔韌性層移向堆疊的底部，而不是將其置于中間。盡管這確實引起了制造過程中的翹曲和扭曲問題，但是使用壓緊夾具可以輕松地處理它們。
制造商提供了另一種結構，在剛性部分之間具有不同的撓性層數。例如，第一剛性部分和第二剛性部分之間可以具有四到六個撓曲層，但是在剛性部分二和三之間僅具有一個或兩個撓曲層。減少不必要的撓性層有助于顯著提高具有較少層數的部分的彎曲能力。
通過將ZIF尾部集成到剛柔設計的剛性端中，制造商無需安裝ZIF連接器。這在高密度設計中大有裨益，因為它既節省了空間，又節省了成本，同時又產生了薄型設計。
高密度設計通常需要盲孔和掩埋通孔，而近間距BGA可能需要焊盤內通孔設計以及通孔填充和封蓋。盡管材料和制造方法的尺寸公差限制了多層剛撓性PCB的層壓循環次數，但通過將其放置在板的剛性部分中，可以通過墊內通孔設計進行制造。
制造商還以單獨配置的獨立對的形式提供柔韌性層，兩者之間有空氣間隙。這具有顯著改善撓曲部的撓性的優點。當然，這種設計僅適用于兩層以上的撓性層。剛性區域內不存在粘合劑，從而提高了通孔的可靠性，從而可以長期使用電路板。
盡管昂貴且復雜的疊層設計，但是可以在多個剛性區域中構造具有不同厚度的柔性電路，但是目前僅限于具有不同厚度的兩個剛性區域。
需要屏蔽層以減少EMI和RF干擾影響的特殊柔性電路使用專用膜而不是銅層。使用銅層作為屏蔽是昂貴的主張。而是，特殊薄膜在保持撓曲的厚度減小的同時，充當了有效的屏蔽材料，從而提高了柔韌性。
可穿戴電子市場是柔性電路在爆炸中獨立觸發的最新應用之一。身體上佩戴電子設備本質上要求舒適，而靈活的電路可確保這一點。市場上流行的可穿戴電子應用的一些示例是腕戴式活動和身體功能監測器，腳踏式傳感器，可穿戴式嬰兒監測器，醫療傳感器，寵物監測器以及穿著破舊的電子設備。通過彎曲并形成適合人體曲線的柔性電路，這些應用可為長時間的佩戴和使用提供舒適感。
柔性PCB的制造仍然遵循光刻和蝕刻的傳統方法，以去除多余的銅。為了制作更薄的撓性電路，西北大學麥考密克工程學院的研究人員完全放棄了銅層。相反，他們使用的是將石墨烯基油墨以所需的圖案噴涂到基板上，以提供電連接。
使用石墨烯的優點是雙重的。第一，石墨烯可以只有一個原子厚存在，并且其二維特性使其既具有柔韌性又具有透明性。但是，研究人員將其噴涂到14納米厚的層上，以創建軌跡和圖案。第二個優勢是石墨烯的導電性是銅的250倍，因此僅需非常薄的層即可。這顯著提高了靈活性，減輕了重量，并允許更薄的柔性電路。下一個嘗試是允許對石墨烯進行摻雜，以便除了將其用作導體之外，還可以將其用作制造嵌入式晶體管的半導體。