By John Burkhert Jr

對於軟性板設計來說，多達 90％ 的工作在於機構方面，而只有10％的設計在於佈局及佈線。但是這並不意味著電子工程師或機構工程師能提供很多幫助；layout 設計師依然需要多次重新佈線才能完成工作。

對於初學者來說，軟性板就像一個三維空間拼圖。為了視覺化軟性電路的扭曲、轉彎和彎曲，我們通常使用折紙技術來對連接進行打樣。

先從一張紙和一把剪刀開始，標記引腳1來表示一個連接器。創建模型的一般形狀，並在最終的折疊形式下標記信號的另一端。然後將紙張展平，看看是否可以畫一條連線拉回引腳 1。在下一步之前再做一次佈局。

如果我們能夠在整個系統中使用引腳 1 來獲取同一信號，那麼我們就會有較少的災難性故障。接下來，讓我進行詳細解釋。

一次一層

補充一些關於單層軟性板的知識：硬性板的介電核心是銅。當軟性結構必須經歷數千次彎曲時，所謂的中性軸結構就非常有用。銅是夾在兩層軟性材料之間的，這有助於消除導體的伸長或壓縮現象。使用 IPC-6013 類型1就是為了降低勞損，延長使用壽命。

最常見的是雙層軟性板，即 IPC-6013 類型 2。該類軟性板至少有一端帶有 ZIF 連接器。ZIF 代表零插入力，並且由於它會滑入對接插座，它的工作原理就像一個邊緣連接器。稍後再詳細介紹。

另一端則通常是薄型層疊連接器，其間具有可彎曲區域。基於這樣的結構，我們在設計時至少有三個區域需要考慮和注意。

區域一：連接器

連接器是焊接到軟性板上的，而這幾乎總會涉及遠端的增強板。常見的增強板材料是 FR4、鋁和不銹鋼（即 SUS），聚醯亞胺也可用于薄背襯材料。

增強板的特點是雙面。我們肯定都不希望焊點從脆弱的材料帶上脫離，增強板將減少軟性電路壽命期間的磨損，金屬也是很好的散熱器。

此區域的層疊：

1.	連接器
2.	阻焊層：
	這是軟性板中的一種特殊類型。Pyralux 是杜邦的材料，很常見。其擴展功能遠遠超出我們對普通電路板的預期，因此可以放心使用。絲網印刷（如果有的話）則必須保持小規模。
3.	鍍層金屬化：
	在軟性電路中進行 RA 銅（軋製退火）軟化。對於在 FPC 中必須彎曲的銅，這是優選的處理方法。
4.	基底金屬：
	與硬性板不同，上述的阻焊層和鍍層金屬化在層疊圖中單獨調出。
5.	聚醯亞胺：
	這是硬性 / 軟性（基底金屬）中最內層的核心材料。正常的電路板層疊將取代連接器和增強板。由於較複雜，我們在本文對此不予考慮。
6.	基底金屬
7.	鍍層金屬化
8.	PSA（壓敏膠）：即膠水。
9.	增強板

是不是看上去層疊眾多？然而所有這一切只是雙層軟性板層疊的三分之一。

區域二：「軟性部分」

在我看來，軟性部分使設計變得有趣。彎曲有兩種形式，靜態和動態。靜態彎曲也稱為軟性裝配，即將元件組裝在一起進行一次性彎曲。動態彎曲在機器人和筆記型電腦等電子設備中很常見。舉例來說，相機的信號是如何到達 CPU 的呢？答案是透過微小的彎曲來穿過轉軸，每個主機板都有六個或更多的彎曲。

軟性板彎曲的任何地方都可能會增加應力。理想情況下，我們的走線不會在軟性區域中發生彎轉，否則它們會最終從板上剝離。而更寬的走線可能會分成兩條或更多條較細的走線，反而使設計更加靈活。另一個技巧是將接地層變為接地網格，類似於用鏈條連接的柵欄穿過除增強區域以外的彎曲區域或整個軟性電路，也是同樣的道理。

由於貫孔會在應力下破裂，我們不希望任何貫孔出現在希望彎曲的位置附近。焊盤通常使用一些輻射出來的小尖腳，然後用掩膜或覆蓋物固定，以防止它們剝落。

出於電氣和機械原因，我們需要避免在頂部和底部沿同一路徑走線。否則在電學上會發生耦合；而在機械方面，I-beaming 則使軟性電路變得更硬。

當設計被允許轉彎時，走線將是半徑彎曲而不是 45 度彎曲。45 度彎曲發生在整個軟性電路轉彎的時候。

專業小技巧：

當整個軟性電路轉動時，在內角上添加保護性的「撕裂止擋」是明智的。它是一條非連接的走線，與彎曲一起形成弧形。這樣一來，當內角開始撕裂時，小金屬的彎曲就阻礙了撕裂的擴散。該功能可防止撕裂擴散到攜帶訊號的重要走線。

區域 2 的層疊如下：

1.	覆蓋物：Kapton 是杜邦的常見產品，它取代了阻焊層的位置。
2.	PSA（壓敏膠）：在某些彎曲的情況下，可省略該層而獲得更加可彎曲的活頁部分。
3.	電鍍：RA 銅的替代品是 ED（電解銅）。
4.	基底金屬
5.	聚醯亞胺：核心材料。
6.	基底金屬
7.	更多電鍍
8.	更多 PSA
9.	更多覆蓋層：由聚醯亞胺製成，但與核心材料的配方不同。

區域三：ZIF

ZIF 的理想之處在於其對接連接器有一個鉸鏈夾，該鉸鏈夾可以打開而允許插入/拔出動作，從而免去過多（如果有的話）推或拉的行為。

ZIF 需要的是具有特定厚度的軟性板和放置到位的鍍金接點以啟動所有電子元件——但千萬不要過度啟動。下圖展示的是來自 Hirose 的 ZIF 層疊實例。注意，熱固性粘合劑是壓敏粘合劑的替代品，與熱膠槍類似。另外，請注意該區域有重疊傾向，將邊緣放在相同位置會對彎曲產生壓力。

上圖是一個雙層軟性板，僅僅在一個區域內就存在十幾種不同的層疊標註。 如果粘合劑或其他材料有兩個不同的數位，它們並不表示一個範圍，而是固化前後的厚度。

下圖是頂部的 Molex 邊緣連接器，四個奇特的焊盤形狀與特殊標籤和各電鍍規格互鎖。

在我們的設計中，可能會包含 Camera Flex、Keyboard flex、Prox flex、Haptics Flex、Audio Flexes、Display Flex、Trackpad Flex、更厚的 Battery Flex，以及高層數的 USB Flex 等等，這些都在主邏輯板（MLB）上搶佔空間而留下非常小的位置給連接器。

儘管設計起來相對複雜，但較薄的 Z- 層疊和更輕的重量遲早會使軟性電路成為我們設計中必不可少的一部分。我們可以用窄至 1 mil 的線進行添加工藝；也可以事先把它們彎曲好，以應對更難的轉彎。它們可以在硬性電路無以作為的地方發揮作用。

本文作為一個起點講述了軟性電路的特點、設計技巧和注意事項，還有更多的內容等待我們探索。軟硬結合作為另一大設計趨勢，其規格標註、材料、設計規則以及供應商的生態系統等等方面都同樣值得我們的研究。

延伸閱讀

	先進的軟板及軟硬結合板設計

原文出處

	Flex Circuit Cheat Sheet