问:柔性和刚柔结合 PCB 的核心优势是可弯折,但实际使用中经常出现弯折处断裂的情况,怎么通过特殊制造工艺保障弯折可靠性?耐弯折设计的要点有哪些?
答:弯折可靠性是柔性与刚柔结合 PCB 的生命线,而保障可靠性的关键,是从工艺设计到生产制造的全流程管控,不是单一环节能解决的。
先从制造工艺层面说,保障弯折可靠性的三个核心工艺措施:
采用 “无胶覆铜” 工艺:传统柔性 PCB 的铜箔和 PI 基材之间有一层胶黏剂,弯折时胶层和铜箔、PI 基材的热膨胀系数不同,容易产生内应力导致断裂。无胶覆铜工艺是把铜箔直接沉积在 PI 基材上,没有胶层,能大幅提高耐弯折次数,从几万次提升到百万次。
柔性区的减薄处理:刚柔结合 PCB 的柔性区厚度越厚,弯折时的应力越大,越容易断裂。工艺规范要求,柔性区的总厚度要控制在 0.1mm 以下,通过减薄 PI 基材(厚度从 25μm 减到 12.5μm)和铜箔(厚度从 18μm 减到 9μm),降低弯折应力。
弯折处的圆角处理:柔性区和刚性区的衔接处,不能设计成直角,否则会形成应力集中点。生产时要用激光切割出半径≥0.5mm 的圆角,分散弯折应力,避免裂纹产生。
再说说耐弯折设计的要点,这是和工艺相辅相成的:
走线设计要 “顺着弯折方向”:柔性区的导线不能垂直于弯折方向,否则弯折时导线会被拉伸或压缩,导致铜箔断裂。正确的设计是让导线平行于弯折方向,并且采用弧形走线,避免直角转弯。
增加补强板:在柔性区的弯折处,贴一层薄 PI 补强板,厚度 12.5~25μm,既能增强弯折处的强度,又不会影响弯折性能。注意补强板不能覆盖整个柔性区,只需要覆盖弯折区域即可。
控制导线宽度和间距:柔性区的导线宽度不能太细,否则容易断裂,通常要求宽度≥0.1mm,间距≥0.1mm;同时,导线的厚度要均匀,避免局部厚度过大导致应力集中。
最后补充一个测试要点:生产完成后,要按照IPC-6013标准进行弯折测试,弯折角度 180°,弯折半径等于柔性区厚度的 5 倍,弯折次数≥100 万次,测试后导线的电阻变化率≤10%,才算合格。只有工艺和设计双管齐下,才能真正保障柔性与刚柔结合 PCB 的弯折可靠性。