刚挠结合板(Rigid-Flex PCB)是一种将刚性电路板与柔性电路板通过多次层压工艺紧密结合的复合电路板结构。刚性区域负责元件的安装与支撑,柔性区域则可以弯折或折叠,用于连接不同功能模块。其核心优势在于兼具刚性电路的稳定性和柔性电路的可塑性,实现高密度互连与三维布线。
材料方面,刚性部分常采用FR-4或高频高速基材,柔性部分则多使用聚酰亚胺(PI)薄膜,配合覆盖膜与补强板提升耐弯折性能。
工艺流程与关键要点
层压工艺
刚板与柔板需要经过多次热压结合。工艺中必须保证胶片流动均匀,避免出现气泡与分层问题。无胶压合技术近年来逐渐应用,能减小介质厚度,提升信号传输性能。
对位精度
刚柔结合区域要求对位公差极小,通常在±25μm以内。对位不良会导致电路层错位,从而影响过孔导通与电气性能。
过孔连接
柔性区域由于反复弯折,过孔设计必须避免应力集中。常见方式包括采用激光钻孔+电镀填充、过孔避让设计等,以提升使用寿命与可靠性。
开窗与补强处理
柔性部分在需要焊接的焊盘位置需进行覆盖膜开窗,同时通过补强板来支撑接口区域,保证插拔时的机械强度。
电气与机械可靠性测试
完成加工后,需要进行弯折试验、拉伸试验及电气性能测试,验证其在长期使用中的稳定性。
设计要点与注意事项
信号完整性:高速信号布线要避免柔性区折弯处的阻抗突变。
弯折半径:设计时需确保柔性段弯折半径≥板厚的6~10倍,避免铜箔开裂。
过渡区设计:刚柔结合过渡区应避免锐角,采用阶梯式或圆弧过渡。
散热与强度:对于功率器件区域,可通过增加铜厚与散热通孔来改善热管理。
应用场景与发展趋势
刚挠结合板广泛应用于航天、医疗、精密仪器、可穿戴设备等领域:
航天设备中,减轻重量、提升抗震性能;
医疗器械中,如内窥镜、植入式装置,可在狭小空间灵活布线;
精密仪器中,实现高密度互连与三维组装。
未来趋势包括无胶压合、高频高速刚柔结合板、多层异构堆叠结构的发展,进一步拓展其在5G、汽车电子和智能终端中的应用。