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現(xiàn)代電子制造領(lǐng)域，軟硬結(jié)合板的設(shè)計(jì)與制造正變得越來(lái)越重要。這種結(jié)合了柔性電路板（FPC）和剛性電路板（PCB）優(yōu)點(diǎn)的板材，能夠在滿足機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)，提供靈活的彎曲特性。然而，要實(shí)現(xiàn)這種靈活性與可靠性的完美結(jié)合，必須深入理解軟硬結(jié)合板彎曲區(qū)的設(shè)計(jì)規(guī)范，尤其是彎曲半徑的計(jì)算法則。

一、軟硬結(jié)合板彎曲區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范

軟硬結(jié)合板的彎曲區(qū)設(shè)計(jì)需要遵循一系列嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)范，以確保在彎曲時(shí)不會(huì)對(duì)電路造成損害。首先，過(guò)孔位置的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在動(dòng)態(tài)使用情況下，特別是在經(jīng)常對(duì)軟板進(jìn)行彎折的時(shí)候，軟板上的過(guò)孔應(yīng)盡量避免，因?yàn)檫@些過(guò)孔很容易被損壞折裂。如果必須設(shè)置過(guò)孔，則應(yīng)確保過(guò)孔與軟硬結(jié)合區(qū)的距離至少保持50mil，高可靠性應(yīng)用場(chǎng)合則要求至少70mil。

其次，焊盤(pán)和過(guò)孔的設(shè)計(jì)也需謹(jǐn)慎。在符合電氣要求的情況下，焊盤(pán)和過(guò)孔應(yīng)盡可能大，焊盤(pán)與導(dǎo)體之間連接處應(yīng)采用圓滑的過(guò)渡線，避免直角。獨(dú)立的焊盤(pán)應(yīng)加盤(pán)趾，以加強(qiáng)支撐作用。此外，過(guò)孔走線盡量添加淚滴，增加機(jī)械支撐作用。

走線設(shè)計(jì)方面，在撓性區(qū)若有不同層上的走線，應(yīng)避免一根線在頂層，另一根線在底層的相同路徑，以免在軟板彎折時(shí)上下兩層的走線銅皮受力不一致。走線應(yīng)錯(cuò)落開(kāi)來(lái)，路徑交叉排列，并且最好走圓弧線，而非角度線，這樣可以保護(hù)柔性板部分線路在彎折時(shí)不易折損。

鋪銅設(shè)計(jì)時(shí)，為了增強(qiáng)柔性板的靈活彎折，鋪銅或平面層最好采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。然而，對(duì)于阻抗控制或其他的應(yīng)用，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在電氣質(zhì)量上可能不盡如人意，因此設(shè)計(jì)師需要根據(jù)具體需求進(jìn)行權(quán)衡。

二、動(dòng)態(tài)彎曲與靜態(tài)彎曲的厚度差異

在軟硬結(jié)合板的設(shè)計(jì)中，動(dòng)態(tài)彎曲與靜態(tài)彎曲的厚度差異是一個(gè)不可忽視的因素。動(dòng)態(tài)彎曲指的是產(chǎn)品在使用過(guò)程中需要持續(xù)進(jìn)行的彎曲和旋轉(zhuǎn)，例如折疊手機(jī)的轉(zhuǎn)軸部分。這種情況下，為了保證足夠的柔韌性和耐久性，軟板的厚度通常需要相對(duì)較薄，以減少?gòu)澢鷷r(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。

靜態(tài)彎曲則多指在裝配過(guò)程中進(jìn)行的一次性彎曲，之后軟板將固定在某個(gè)位置，不再頻繁變動(dòng)。在這種情況下，軟板的厚度可以適當(dāng)增加，以提高其機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)階段，必須根據(jù)軟板的具體應(yīng)用場(chǎng)景，合理選擇動(dòng)態(tài)彎曲或靜態(tài)彎曲的設(shè)計(jì)參數(shù)，以確保軟硬結(jié)合板的整體性能。

三、PI基材厚度與最小彎曲半徑公式

聚酰亞胺（PI）是柔性電路板中常用的基材之一，其厚度與最小彎曲半徑之間存在一定的關(guān)系。根據(jù)IPC-2223B標(biāo)準(zhǔn)，單面柔性板的最小允許彎曲半徑可以通過(guò)以下公式計(jì)算：R = (c/2) × [(100 - Eb)/Eb] - D，其中R為最小彎曲半徑（單位μm），c為銅皮厚度（單位μm），D為覆蓋膜厚度（單位μm），Eb為銅皮允許變形量（以百分?jǐn)?shù)衡量）。

對(duì)于不同類型的銅皮，其允許變形量也有所不同。例如，壓碾銅的銅皮變形量最大值是≤16％，而電解銅的銅皮變形量最大值是≤11％。在不同的使用場(chǎng)合，同一材料的銅皮變形量取值也不一樣。對(duì)于一次性彎曲的場(chǎng)合，可以使用折斷臨界狀態(tài)的極限值；對(duì)于彎曲安裝設(shè)計(jì)情況，使用IPC-MF-150規(guī)定的最小變形值；對(duì)于動(dòng)態(tài)柔性應(yīng)用場(chǎng)合，銅皮變形量則用0.3%。

四、折疊手機(jī)轉(zhuǎn)軸處的3D應(yīng)力模擬

折疊手機(jī)的轉(zhuǎn)軸處是軟硬結(jié)合板彎曲區(qū)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位，其在反復(fù)折疊過(guò)程中會(huì)承受復(fù)雜的3D應(yīng)力。通過(guò)3D應(yīng)力模擬技術(shù)，可以提前預(yù)測(cè)并分析該區(qū)域的應(yīng)力分布情況，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命。

在模擬過(guò)程中，需要綜合考慮軟硬結(jié)合板的材料特性、厚度、層數(shù)、走線布局以及折疊角度等多種因素。例如，通過(guò)模擬可以發(fā)現(xiàn)，在轉(zhuǎn)軸處的應(yīng)力集中區(qū)域，適當(dāng)增加補(bǔ)強(qiáng)銅或調(diào)整走線方向可以有效降低應(yīng)力，防止銅箔斷裂。此外，3D應(yīng)力模擬還可以幫助設(shè)計(jì)師評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，確保折疊手機(jī)在反復(fù)折疊過(guò)程中，軟硬結(jié)合板能夠保持良好的電氣性能和機(jī)械性能。

總之，軟硬結(jié)合板彎曲區(qū)的設(shè)計(jì)是一門(mén)融合了材料科學(xué)、力學(xué)分析和電子工程的綜合性學(xué)科。通過(guò)遵循嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)范，合理選擇動(dòng)態(tài)或靜態(tài)彎曲的厚度，精確計(jì)算PI基材厚度與最小彎曲半徑，并借助3D應(yīng)力模擬技術(shù)優(yōu)化折疊手機(jī)轉(zhuǎn)軸處的設(shè)計(jì)，可以打造出既靈活又可靠的軟硬結(jié)合板，為現(xiàn)代電子設(shè)備的創(chuàng)新和發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。