剛?cè)峤Y(jié)合PCB技術(shù)的案例
何時使用 軟硬結(jié)合板(Rigid-flex PCB)
把所有東西放在盒子里變得越來越難了; 它的成本也越來越高。 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)品成本問題時使用剛?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)格模擬可以通過考慮制造和組裝的總報(bào)價(jià)成本來完成。 只要設(shè)計(jì)參數(shù)得到充分理解（例如，層疊，通過計(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，測試復(fù)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(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)場可維修組件的剛性 - 柔性可視化
那么設(shè)計(jì)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(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。 該過程非常耗時且成本高，并且容易出錯。
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(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(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)省了時間和金錢。
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)師可以通過制造商的輸入開發(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)闹亓浚员憧梢赃m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：無可否認(rèn)，現(xiàn)有的行業(yè)趨勢和消費(fèi)者需求正在推動設(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應(yīng)對他們現(xiàn)在面臨的電子設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。 這些挑戰(zhàn)，特別是對當(dāng)今移動設(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。 對于今天的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)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。
