何时使用刚性-柔性PCB与多板PCB相比较

Alexsander Tamari
|  已创建:December 17, 2023  |  已更新:July 1, 2024
硬挠性PCB与多板PCB

将多个硬板集成到一个完整系统中有两种流行的方式。一种是使用多个板并通过电线和电缆将它们连接在一起,另一种是使用硬挠组件,其中挠性部分就像硬板之间的内置电缆。

由于硬质PCB是最常见的PCB类型,且制造能力和材料容易获得,简单的硬板在大量生产时可以非常便宜。在某些产品中,机械约束开始要求使用多个板,然后需要通过连接器和电缆将它们连接在一起,但是这些连接器和电缆可能需要以无法通过板对板连接器实现的奇怪角度连接。它们还可能需要定制的线束来进行电气连接。

硬挠板非常方便,因为它们将所有这些不同的部件整合到一个组件中。你可以设想将一个包含十几个或更多零件编号的产品整合到一个PCB组装的单一零件编号中。从这个角度来看,硬挠看起来是你的最佳选择,但是在规模生产这些组件时涉及的成本如何呢?

如果你从未研究过这些类型系统的制造成本,我们将尝试给这些点上的数字,以便你为你的产品做出最佳决策。

简单PCB成本驱动比较

回答上述问题可能相当困难,因为获取准确的成本比较取决于许多因素。像板材料、层数、特征尺寸、组件数量和板数量等因素都在决定多板系统的总成本中发挥作用。此外,并非所有硬板都相同;不同的板在不同的制造体系中会有略微不同的成本驱动因素。这些因素使得进行成本比较变得相当困难。

尽管如此,我们仍然可以概述硬挠组件与多个硬板相比的主要成本驱动因素。我在下表中总结了一些最大的成本驱动因素。

 

刚性

刚挠性

工具费用

工具费用因板而异

挠性部分增加了总工具费用

层堆叠

通过多个刚性板可以减少层数

挠性区域的高层数可能会主导堆叠成本

特征尺寸

刚性板可以具有更细的HDI特征,从而减少层数

挠性PCB需要更专业的构造以适应高级设计

可靠性

刚性板需要更多固定支持在外壳上

由于挠性带的弹性,挠性板可能更可靠

组装

刚性组装具有高通量和高产量,大多数生产商都是如此

在挠性上组装是可能的,但更多组件将需要更多刚性部分

 

上述列表仅包含了一些影响您想要构建的装配总成本的主要因素。这些板中的许多成本驱动因素来自层堆叠构建的复杂性,尤其是当您开始考虑在刚性或刚挠性PCB装配上使用HDI时。

从这里,我们可以就多板系统与刚挠性装配中的一些成本驱动因素进行一些概括:

  • 多板系统的现成电缆将比布线束成本低
  • 定制布线束的成本将低于挠性带电缆
  • 挠性带电缆的成本将低于刚挠性PCB堆叠中集成的挠性层
  • 复杂的多层挠性PCB堆叠会提高刚挠性装配中所有刚性部分的成本
  • 刚性多板装配提供了比挠性装配更多的成本降低机会
  • 带有聚酰胺核心的刚挠性HDI始终比刚性核心上的HDI成本更高

成本比较示例

假设我们有一个系统,需要用电线和电缆将四块PCB连接在一起。假设其中一块板是高层数板,而其他板是更简单的接口板。对于每块PCB的单独构建,我们可以如下列出NRE和工具费用。

  • 刚性PCB制造和组装成本
    • 板1:1800
    • 板2:970
    • 板3:710
    • 板4:465
    • 连接器和电缆:33
  • 刚性-柔性PCB制造和组装成本
    • 柔性层制造:1690
    • 将所有板的成本降低5到25%

由于减少了工序步骤,刚性板块的成本有轻微差异,但这会被计入柔性板块的成本中。从净基础上看,然后增加了系统的总成本。我们还没有包括重要的点,如电气测试、按IPC产品类标准的检查,或任何其他NRE费用。因为柔性部分只是整个组装中的另一个定制组件,它也会增加这些成本。此外,直接在柔性区域上组装与仅在刚性部分上保持一切相比,可能会带来另一次成本增加。

您也可以使用定制电缆

这里的另一个变数是电缆和连接器的选择。有时,设计定制线束比使用现成的连接器和电缆更有意义。您还可以设计一个与每个板块上的现成连接器插座接口的定制线束。如果您选择这条路线,那么您需要为您的刚性多板系统计算出线束组装的成本。

在批量生产时,定制线束的组装成本不会比现成电缆的成本高出太多,因为设计成本在生产量中摊销。无论是现成的还是定制的电缆,其成本也都会低于连接板块的柔性层。如果柔性区域的额外可靠性值得额外成本,那么这就是设计应该采取的方法。您的ECAD软件中的线束工具可以为您提供一种快速创建这些定制线缆设计以用于您的多板系统的方法。

定制电缆,电缆组件

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关于作者

关于作者

Alexsander担任Altium的技术营销工程师,为团队带来了他沉淀多年的工程专长。他把对电子设计的一腔热情与实践经验相结合,为Altium的营销团队提供了独特的视角。Alexsander毕业于世界排名前20的大学——加州大学圣地亚哥分校,并获得了电气工程学士学位。

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