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柔性電路板(FPC)和印刷電路板(PCB)的區(qū)別是什么事?

發(fā)布日期:2023-06-16

電路板在電子設(shè)備中扮演著核心的角色,它連接著各種電子元件,并在電子器件之間傳遞信號。 在電路板的設(shè)計與制造過程,在不同的場景下,我們常常需要選擇不同的電路板類型,以達到最佳的性能和成本效益。而在眾多電路板類型中,F(xiàn)PC(柔性電路板)和PCB(印刷電路板)是最常用的兩種電路板類型。雖然它們都是電路板,但在其設(shè)計、材料、性能和用途方面有很大的不同,所以判斷何種電路板更適合特定的應(yīng)用場景也變得非常重要。本篇文章旨在幫助讀者更好地理解FPC和PCB之間的差異,包括兩種電路板在結(jié)構(gòu)、制造流程、應(yīng)用、優(yōu)缺點等方面的區(qū)別,以及哪個電路板更適合用于不同的應(yīng)用場景。


I. FPC和PCB的定義



FPC,全稱為柔性印制電路板(Flexible Printed Circuit Board),是一種以柔性基材為載體、以銅箔電路作為連接電子元器件的電路板,因為其可以自由彎曲,故得名為柔性電路板,是一種廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中的技術(shù)。


PCB,全稱為印制電路板(Printed Circuit Board),是一種以硬性或半硬性基材為載體、通過印刷及其他化學(xué)加工技術(shù)在其表面鋪設(shè)一層或多層細線(電路)、并在細線的交叉部分安裝電子元器件從而實現(xiàn)電子元器件間互聯(lián)的板狀產(chǎn)品,是電子工業(yè)中不可或缺的重要組成部分。

FPC柔性線路板

FPC柔性線路板

PCB硬板

PCB硬板


II. FPC和PCB的材料



FPC和PCB在材料上有很大的區(qū)別。


1. FPC的材料


FPC以柔性基材為主要材料,基材可以是聚酯薄膜、聚酰亞胺薄膜等,其中聚酯薄膜是最為常見的材料之一。通常在薄膜表面涂覆一層銅箔,作為電路圖案的導(dǎo)電板,而后在銅箔上通過蝕刻工藝將不需要的銅箔去除,形成電路原件和布線。FPC的柔性基材可以使得電路板可以被扭曲、彎曲,而不會損壞電路板電路。


2. PCB的材料


PCB的基材則以硬質(zhì)材料為主,主要有玻璃纖維、環(huán)氧樹脂、以及聚酰亞胺等。其中玻璃纖維是最為常用的硬性基材,環(huán)氧樹脂則常用來固化電路板而聚酰亞胺通常被用在制作高密度、高性能PCB電路板。


總的來說,因為FPC使用的材料柔韌性強,可以實現(xiàn)平面化設(shè)計,所以 FPC可以用在復(fù)雜彎曲的電子產(chǎn)品中,而PCB的硬質(zhì)材料可以實現(xiàn)高密度的電路布線,比較適合用在較為簡單和復(fù)雜度要求不高的電子產(chǎn)品中。


III. FPC和PCB的結(jié)構(gòu)



FPC和PCB在結(jié)構(gòu)上也存在區(qū)別。


1. FPC的結(jié)構(gòu)


FPC通常由連接器、導(dǎo)電層、絕緣層和保護層等四部分組成。連接器常用于與其他電子元器件進行連接,導(dǎo)電層則是由部分絕緣層覆蓋的金屬導(dǎo)電板。絕緣層則起到隔離不同的電路板和導(dǎo)電層的作用,防止短路等故障。最上層的保護層通常是為了保護電路,避免其受到物理或者化學(xué)損傷。


2. PCB的結(jié)構(gòu)


相比之下,PCB通常由基板、電路層以及覆蓋層三部分組成?;逡话氵x用玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂板,即常說的FR4板,而覆蓋層則常用于保護 PCB 產(chǎn)品的外表面免受機械、環(huán)境污染和化學(xué)損傷,絕緣層則用于隔離電路層和基板。


總體來說,雖然FPC和PCB的基本結(jié)構(gòu)都包括導(dǎo)電層、絕緣層和保護層等層次,但是它們所使用的材料和組成順序不同,導(dǎo)致它們的適用范圍和性能特點存在明顯的差異。


IV. FPC和PCB的制造過程



FPC和PCB在制造過程中的不同:


1. 差異的起步點:FPC和PCB的起步點不同。FPC的起步點是以柔性的基材為主,通過涂覆膠層保護導(dǎo)電層,制成可被扭曲和彎曲的線路板;而PCB的起步點則是用硬質(zhì)板材作為基礎(chǔ),通過在板材上蝕刻形成所需的網(wǎng)絡(luò)線路。


2. 差異的基材:FPC和PCB使用的基材也有很大的不同。FPC使用的基材通常是通過半導(dǎo)體技術(shù)制造出的聚酰亞胺薄膜和聚氯乙烯等柔性材料;而PCB使用的主要是玻璃纖維等硬質(zhì)材料。


3. 差異的制造方式:FPC的制造工藝相對簡單,具有良好的可塑性,制造時往往需要進行增強、覆蓋保護層、劃痕、壓合等工序;而PCB的制造則需要進行多個工序,包括PCB前處理、制板、光繪、蝕刻、鉆孔、貼裝、焊接、表面處理等工藝,生產(chǎn)效率相對較低。


4. 差異的結(jié)構(gòu):FPC和PCB的結(jié)構(gòu)也不同。FPC通常由連接器、導(dǎo)電層、絕緣層和保護層等四部分組成;而PCB則包括電路層、銅箔層、顏色照相層和焊接層等,有比FPC更加復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。


5. 差異的制品特征:FPC因其良好的柔性和可曲性,適合應(yīng)用于柔性電路、手機、平板等輕量級多媒體電子產(chǎn)品。而PCB在加工后具有更加精細的線路,可以承載更多的器件和芯片,適合應(yīng)用于筆記本電腦、服務(wù)器、通信設(shè)備等產(chǎn)品。


總的來說,F(xiàn)PC和PCB在制造過程中有很多不同點,主要體現(xiàn)在其起步點、基材、結(jié)構(gòu)、制造工藝和應(yīng)用領(lǐng)域等方面。


V. FPC和PCB的應(yīng)用



FPC和PCB在應(yīng)用領(lǐng)域上有很大的不同。主要體現(xiàn)在以下幾個方面:


1. 靈活性:FPC具有良好的柔性和彎曲性,可以隨意折疊、彎曲、扭曲等,適用于像智能手表、手機等小型設(shè)備中的緊湊空間布線;而PCB則適用于需要較高穩(wěn)定性以及大電流應(yīng)用場合。


2. 重量:FPC相對于PCB更加輕便,這使其成為許多電子設(shè)備的理想選擇,例如可穿戴電子設(shè)備。


3. 密度:PCB適合進行高密度布線,可以更高效地存儲和傳輸能量與信號,適用于大部分的電子設(shè)備,特別是關(guān)鍵設(shè)備。


4. 價格:相對于FPC,PCB通常更加經(jīng)濟實惠,因為其生產(chǎn)過程和技術(shù)已更成熟,且常見基材較常見。


5. 應(yīng)用領(lǐng)域:FPC適用于需要彎曲靈活和緊湊板式設(shè)計的場合,如可穿戴電子設(shè)備、手機、平板電腦等手持終端設(shè)備;而PCB適用于PC機、工控設(shè)備等需要高穩(wěn)定性和大承載量的場合。


綜上所述,F(xiàn)PC和PCB在應(yīng)用領(lǐng)域上區(qū)別較大,具有各自擅長的領(lǐng)域,而在實際應(yīng)用中,往往需要綜合考慮產(chǎn)品的實際需求和所用材料的特性來進行選擇。


VI. FPC和PCB的優(yōu)缺點



FPC的優(yōu)缺點:


優(yōu)點:

1. 柔性好:FPC可以被扭曲、彎曲,具有良好的柔性,成本相比于硬板電路板更加優(yōu)惠。

2. 輕質(zhì):FPC重量輕,適合應(yīng)用于一些體積小、輕便的電子設(shè)備上。

3. 密布程度高:FPC的線路軌跡可以精密布置,且可以實現(xiàn)高密度的線路布線,從而提高線路布局的穩(wěn)定性和可靠性。

4. 適應(yīng)于密集空間應(yīng)用:FPC可以通過多重折疊和層之間穿孔,使它更適應(yīng)復(fù)雜和緊密的布局要求,如智能穿戴,筆記本電腦,片上系統(tǒng)等。


缺點:

1. 延長制作周期:相比于傳統(tǒng)的PCB制作,F(xiàn)PC的生產(chǎn)周期較長,同時費用也較高,需要一定的技術(shù)人員進行操作。

2. 柔性局限:FPC的柔性雖然可以使其實現(xiàn)彎曲,但是也同時存在一定的弱點和局限性,不適合存在強反彈、機械壓力和摩擦卡頓等情況的應(yīng)用場景。


PCB的優(yōu)缺點:


優(yōu)點:

1. 穩(wěn)定性好:PCB通常采用玻璃纖維材料,穩(wěn)定性更強,對于高速大電流的電路更為適宜。

2. 生產(chǎn)制作穩(wěn)定性高:PCB生產(chǎn)流程成熟,制造工藝穩(wěn)定,生產(chǎn)周期較短。

3. 適應(yīng)性廣:PCB的適用范圍較廣泛,可以應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品,從簡單的LED電路板到大型的工控設(shè)備等。

4. 抗干擾性好:PCB通過良好的設(shè)計,可以減少電磁干擾,并保障系統(tǒng)可靠性。


缺點:

1. 硬性局限:PCB通常采用硬性板材,不具備FPC柔性那么好,使得其無法適應(yīng)某些場景的需要。

2. 厚度有限:PCB通常大于0.8毫米。尺寸和厚度約束使得PCB在一些手機、平板電腦等小型設(shè)備中難以應(yīng)用。

3. 制造成本相對較高:相較于FPC,PCB的生產(chǎn)成本較高,同時PCB也需要專門的制造設(shè)備和操作技術(shù)。


VII. 如何選擇FPC和PCB



當(dāng)選擇FPC和PCB時,你需要考慮到產(chǎn)品的具體應(yīng)用場景以及要求的性能和成本。下面是一些具體的建議:


1. 應(yīng)用場景:


FPC適用于以下場景:


- 對產(chǎn)品體積和重量有較高要求的小型設(shè)備和儀器

- 需要高度集成和優(yōu)秀的柔性、彎曲性的產(chǎn)品和電子儀器

- 高頻率、高速度、高密度電路布線


而PCB適用于以下場景:


- 需要高穩(wěn)定性和高負(fù)載能力的產(chǎn)品和儀器

- 復(fù)雜多層線路配置,高密度、大功率電路的應(yīng)用

- 工業(yè)、軍事和醫(yī)療等對環(huán)境要求苛刻的場景


2. 性能考慮:


若需求高性能或高實用性的電路,則需考慮以下性能因素:


- 信號傳輸質(zhì)量:FPC的電路線路很柔韌,但是在高頻率、高速率環(huán)境下可能會導(dǎo)致電信號的衰減,因此,高速高頻環(huán)境下應(yīng)選擇PCB。

- 機械強度:FPC的制造材料比較柔軟,因此在激烈機械運動中情況下可能會使FPC被折斷或損壞。因此,機械載荷較大的場合應(yīng)適用PCB。

- 耐溫性:FPC的耐溫性較差,適用于-40℃~+85℃的溫度范圍,而PCB則在-55℃~+125℃的環(huán)境中具有良好的穩(wěn)定性。

- 耐水性和電過壓性:FPC相比于PCB的耐水性和電過壓能力較弱,因此在需要潮濕、液體等環(huán)境下應(yīng)選擇PCB。


3. 成本考慮:


FPC比PCB的制造復(fù)雜,但是在一些小型高集成度的產(chǎn)品中,F(xiàn)PC的制程方便,較為省時,因此,F(xiàn)PC成本比PCB成本便宜。但是,在大面積的尺寸和大規(guī)模生產(chǎn)的情況下,F(xiàn)PC的成本會因材料費,印刷及連接方式的改變而發(fā)生變化,而且PCB的成本在大量制造時可能會更具有優(yōu)勢。


總之,選用FPC還是PCB需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求的性能及成本做出綜合評估。


總結(jié)



總之,選擇FPC和PCB需要根據(jù)實際需求和應(yīng)用場景進行綜合考慮。FPC適用于小型設(shè)備和儀器,在高密度、小尺寸、高集成、高柔性、高頻率等方面具有較好的優(yōu)勢;而PCB適用于大面積、大容量、高負(fù)載、高耐溫等要求,可以獲得更高的穩(wěn)定性和可靠性。因此,選擇哪種產(chǎn)品取決于產(chǎn)品的具體要求和應(yīng)用場景。


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