何時(shí)使用 軟硬結(jié)合板(Rigid-flex PCB)
把所有東西放在盒子里變得越來(lái)越難了; 它的成本也越來(lái)越高。 一種有助于設(shè)計(jì)人員滿足尺寸約束的解決方案是剛?cè)峤Y(jié)合PCB技術(shù),但大多數(shù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都試圖避免在產(chǎn)品成本問(wèn)題時(shí)使用剛?cè)峤Y(jié)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?cè)峤Y(jié)合技術(shù)的組件相比較。 前一種結(jié)構(gòu)適用于短期設(shè)計(jì); 但是,它需要每塊板上的連接器和相互連接,所有這些都會(huì)增加BoM的成本。 此外,剛性 - 電纜 - 剛性設(shè)計(jì)易于“冷接合”,并縮短使用壽命。 相比之下,剛?cè)峤Y(jié)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(zhǎng)的使用壽命。因此,雖然剛?cè)峤Y(jié)合PCB技術(shù)當(dāng)然不是新技術(shù),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(shè)計(jì)中,剛性 - 柔性不是一種可行的替代方案,您a必須盡職盡責(zé)地確定成本大致相等的收支平衡點(diǎn)。 這種價(jià)格模擬可以通過(guò)考慮制造和組裝的總報(bào)價(jià)成本來(lái)完成。 只要設(shè)計(jì)參數(shù)得到充分理解(例如,層疊,通過(guò)計(jì)數(shù),軌道和空間比率估算等),就可以在設(shè)計(jì)之前引用PCB。
我們使用真正的剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)和比較剛性電纜 - 剛性等效物進(jìn)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(duì)于我們的模擬,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)由四層板組成,它們之間使用柔性電纜和連接器,而剛?cè)峤Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是四層PCB,帶有兩個(gè)內(nèi)部柔性層。 兩種設(shè)計(jì)的制造成本均基于真實(shí)的PCB制造商報(bào)價(jià),并包括組裝成本。
圖1該報(bào)價(jià)生成成本圖將剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)與剛性電纜剛性組件進(jìn)行了比較。
找到你的盈虧平衡點(diǎn)
由于圖1中描繪的項(xiàng)目容量達(dá)到100個(gè)單位,因此與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比,剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)成為更具成本效益的選擇。 這種成本節(jié)省的一個(gè)關(guān)鍵原因是剛?cè)峤Y(jié)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?cè)峤Y(jié)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(cè)試復(fù)雜性也降低了 - 這兩者都降低了成本。 此外,需要購(gòu)買的組件更少,從而降低了供應(yīng)鏈風(fēng)險(xiǎn)。 剛?cè)峤Y(jié)合PCB可以設(shè)計(jì)成使產(chǎn)品維護(hù)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(chǎng)可維修組件的剛性 - 柔性可視化
那么設(shè)計(jì)時(shí)間呢?
雖然制造,裝配,測(cè)試和物流的成本是考慮任何特定項(xiàng)目的剛?cè)峤Y(jié)合技術(shù)可行性的關(guān)鍵因素,但設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)成本不容忽視。剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)通常需要機(jī)械團(tuán)隊(duì)協(xié)助設(shè)計(jì)的柔性部分,以及PCB與最終產(chǎn)品的集成。 該過(guò)程非常耗時(shí)且成本高,并且容易出錯(cuò)。
更糟糕的是, PCB設(shè)計(jì)工具經(jīng)常忽略剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)的折疊和裝配方面。 剛?cè)峤Y(jié)合技術(shù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)師思考和使用3D。 可以折疊,扭曲和卷起柔性部分以遵循機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 但傳統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)工具不支持3D板設(shè)計(jì)或設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的不同部分中定義不同的層堆棧,包括包含設(shè)計(jì)的柔性部分的區(qū)域。
因此,剛 - 柔性設(shè)計(jì)者不得不將其3D設(shè)計(jì)的剛性和柔性部分手動(dòng)轉(zhuǎn)換為適合制造的平面2D表示。 然后,他們必須手動(dòng)記錄設(shè)計(jì)的所有彎曲區(qū)域,并仔細(xì)檢查在設(shè)計(jì)的剛性和彎曲部分之間的過(guò)渡處附近是否放置了任何組件或過(guò)孔。 此過(guò)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(shè)計(jì)軟件都不支持這些規(guī)則。
一般而言,與使用傳統(tǒng)PCB設(shè)計(jì)軟件的標(biāo)準(zhǔn)剛性PCB相比,設(shè)計(jì)剛?cè)峤Y(jié)合PCB所需的額外努力使其成本更低。 幸運(yùn)的是,具有先進(jìn)3D功能的現(xiàn)代設(shè)計(jì)工具,以及對(duì)設(shè)計(jì)的彎曲部分中的彎曲和折疊的定義和模擬的支持,以及設(shè)計(jì)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(wú)需使用機(jī)械CAD工具處理設(shè)計(jì)的柔性部分,從而為設(shè)計(jì)人員和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)節(jié)省了時(shí)間和金錢(qián)。
3D設(shè)計(jì)確保成功
在使用現(xiàn)代PCB設(shè)計(jì)工具的支持下,開(kāi)發(fā)人員和電路板生產(chǎn)商之間的早期協(xié)調(diào)是使剛?cè)峤Y(jié)合技術(shù)成為更具成本效益的選擇的另一個(gè)因素。 與傳統(tǒng)的剛性板設(shè)計(jì)相比,剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)師和制造商之間更緊密的合作。 產(chǎn)生成功的剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)所需的權(quán)衡轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)師可以通過(guò)制造商的輸入開(kāi)發(fā)的一組設(shè)計(jì)規(guī)則。 這些考慮因素包括設(shè)計(jì)中的層數(shù),材料選擇,跡線和過(guò)孔的推薦尺寸,粘合方法和尺寸控制。 使用正確的設(shè)計(jì)工具,可以清楚地定義這些考慮因素,并在早期獲得適當(dāng)?shù)闹亓?,以便可以適當(dāng)優(yōu)化剛?cè)嵝訮CB,進(jìn)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(shè)計(jì)。
深圳市銘華航電SMT貼片:無(wú)可否認(rèn),現(xiàn)有的行業(yè)趨勢(shì)和消費(fèi)者需求正在推動(dòng)設(shè)計(jì)師和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)達(dá)到他們的極限,迫使他們尋求新的替代方案來(lái)應(yīng)對(duì)他們現(xiàn)在面臨的電子設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。 這些挑戰(zhàn),特別是對(duì)當(dāng)今移動(dòng)設(shè)備的要求,正在將剛?cè)峤Y(jié)合技術(shù)推向主流,并使其在一系列應(yīng)用中更具商業(yè)可行性。 支持3D產(chǎn)品開(kāi)發(fā),早期協(xié)作以及所有必要的剛?cè)峤Y(jié)合定義和仿真的現(xiàn)代PCB設(shè)計(jì)工具的可用性極大地減少了剛?cè)峤Y(jié)合設(shè)計(jì)的痛苦,并使其成為更具吸引力的解決方案 - 在適當(dāng)?shù)那闆r下是比剛性電纜剛性PCB設(shè)計(jì)便宜。 對(duì)于今天的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō),這種選擇可能僅僅意味著產(chǎn)品成功或失敗之間的差異。