1. 引言：刚挠结合印刷电路板的出现及其价值

2.刚挠结合式印刷电路板的结构组成和核心特性

结构组成

• 刚性区域：采用传统的刚性PCB基板，例如FR-4环氧玻璃布基板，厚度通常为0.4至2.0mm。该区域作为元件（例如芯片、连接器、电阻器、电容器）的主要载体，提供稳定的机械支撑和良好的散热性能。
• 灵活区域：以聚酰亚胺（PI）为芯材，厚度通常在0.1至0.3毫米之间。表面镀铜形成导电走线。柔性区域可以反复弯曲、折叠或扭转，起到连接不同刚性区域的“桥梁”作用。其弯曲半径通常可达自身厚度的5至10倍（取决于材料和设计）。
• 过渡区域刚性区域和柔性区域之间的连接部分。设计中必须采用梯度过渡结构，以避免应力集中导致的断裂。过渡区域中的铜箔通常会进行加固，例如添加覆盖层或采用特殊的蚀刻工艺。
• 导电互连层金属化通孔（PTH）用于实现刚性区域和柔性区域之间以及不同层之间的电连接。通孔的设计必须考虑柔性区域的弯曲特性，以防止通孔开裂影响导电性。
• 保护层：阻焊层（绿色油）用于保护刚性区域；柔性区域使用聚酰亚胺覆盖层或柔性阻焊层来防止线路氧化和机械损伤，同时保持柔性。

核心特征

3.刚挠结合式印刷电路板的分类

按层数分类

• 双层刚挠结合板：由上下两层导电层组成。刚性区域采用FR-4基板，柔性区域采用PI基板。结构相对简单，成本低廉，适用于中低功耗、简单互连的应用场景，例如手机摄像头模块和小型传感器。
• 多层刚挠结合板：包含3层或3层以上导电层，刚性和柔性基板通过层压交替组合而成。它们可以实现复杂的信号路由和电源分配，适用于笔记本电脑和航空航天电子元件等高端电子设备。层数通常为4-12层，特殊情况下可达20层以上。

按柔性区域特征进行分类

• 单段柔性刚挠结合PCB：仅包含一个连接两个刚性区域的柔性段，例如智能手表中连接表盘和表带传感器的电路板。
• 多段式柔性刚柔结合印刷电路板：包含多个柔性段，可在多个刚性区域之间实现复杂的连接，例如可折叠手机中连接屏幕、主板和电池的多层刚挠性PCB。
• 可折叠刚挠结合板：柔性区域经过特殊设计，可承受数千次折叠而不损坏，是可折叠屏幕手机和可穿戴设备的核心组件。

4. 刚挠结合板的制造工艺

1. 基材制备分别制备刚性基材（FR-4）和柔性基材（PI），并根据设计要求切割成相应尺寸。柔性基材需要进行表面清洁和粗糙化处理，以增强与粘合剂的粘合力。
2. 内层制造在刚性和柔性基板的内层铜箔上进行光刻和蚀刻，形成内部导电图案。必须在柔性内层表面贴附临时支撑膜，以防止在后续加工过程中发生变形。
3. 层压组件将刚性基材、柔性基材和预浸料（PP）按照设计的层压结构交替堆叠，并放入层压机中，在高温高压下进行压制。压制过程需要精确控制温度（180-220℃）、压力（20-40kg/cm²）和时间（60-90分钟），以确保各层紧密粘合，且不损伤柔性区域。
4. 钻孔和金属化使用激光或机械钻孔设备在电路板上钻出通孔，然后通过化学镀铜和电镀铜对通孔进行金属化处理，以实现层间电气连接。柔性区域的通孔需要加固，例如填充树脂或添加铜环。
5. 外层制造在外部铜箔上涂覆光刻胶，然后进行曝光、显影和蚀刻以形成外部导电图案，最后去除光刻胶。
6. 保护层涂层：在刚性区域涂覆阻焊层并进行固化；在柔性区域贴上聚酰亚胺覆盖层或涂覆柔性阻焊层，并通过热压或紫外光固化实现粘合。
7. 形状处理：使用数控冲压或激光切割设备将电路板加工成所需的形状，分离刚性区域和柔性区域，并打磨边缘。
8. 测试和检验进行电气性能测试（如连续性测试、绝缘性测试和阻抗测试）和机械性能测试（如柔性区域的弯曲寿命测试），并通过 AOI（自动光学检测）检查电路缺陷和外观质量。

5.刚挠结合式印刷电路板的应用领域

消费电子产品

汽车电子

航空航天与国防

医疗器械

工业和物联网