柔性电路板FPC高温应用设计
许多柔性电路板FPC应用要求设计暴露在远高于标准室温的高温下，或在高温下连续工作。这些要求超出了FPC或连接器组件的要求。
柔性电路板材料的额定值可承受RoHS回流温度曲线。这些FPC从短期高温暴露（如医疗设备的高压灭菌）到在极端温度下连续运行的设计（如井下钻井电子设备）以及可以长时间看到200°C以上温度的应用不等。
为了满足这些要求，该行业提供了各种具有不同最高工作温度能力的柔性PCB材料。最终的结果是可靠的软板PCB设计，将建立在整个施工过程中指定的材料上。 在这篇文章中，我们将回顾现有柔性PCB材料的特性，以及由此产生的柔性电路结构，以满足您的工作温度要求。
柔性电路板FPC材料和结构概述
FPCB基材“Flex Core”有两种不同的结构。它们的不同之处在于电路铜箔层如何连接到中央聚酰亚胺芯。最初的柔性芯材料使用一层粘合胶Adhesives将铜粘合到聚酰亚胺芯上。后一种材料类型在聚酰亚胺上直接压延铜或电解铜，从而消除所有粘合层。这种类型的柔性芯被称为“无粘性柔性芯”。一旦温度要求高于85°C的一般要求，标准做法是使用无粘性柔性芯。我们将在本文中进一步讨论具体原因。聚酰亚胺层的最高温度在400°C范围内。
覆盖膜层Coverlays由外部聚酰亚胺层和一层柔性粘合胶组成。在加热和压力下，它们被层压在电路表面上，粘合胶用于连接覆盖层和封装电路。有三种不同类型的粘合胶可供选择，它们都具有不同的温度速率，我们将在本文中进一步详细讨论。
补强筋有聚酰亚胺、FR4、不锈钢和铝。使用与coverlays相同的粘合胶或在某些情况下使用粘合胶连接补强件。唯一与温度相关的考虑因素是是否使用FR4，以及用于连接的粘合胶类型。
粘合胶是可从多个供应商处获得，范围极广。3M和TESA是最常用的材料品牌。所选粘合胶需要审查性能，以确保其符合设计规范的温度和附着力要求。
柔性电路可以使用额外的铜层、专用屏蔽膜或用银浆层进行柔性FPC的EMI屏蔽。在过去的10年里，银浆的使用已经显著减少，不再被普遍推荐。
柔性电路板FPC由3种标准材料构成：用于印刷电路板图案的铜箔、连接电路铜箔的柔性芯和封装外部电路层的覆盖层，其功能与刚性柔性印刷电路板上的soldermask相同
一些柔性电路设计可能还需要粘贴补强来补强支撑组件/连接器区域，需要粘合胶（双面压敏粘合胶）将柔性PCB连接到钢片补强或FR4补强上，或者需要屏蔽膜，用于EMI敏感应用。对于上述每种材料，有多个选项具有不同的最高工作温度能力。对于典型的-40°C至85°C要求，所有标准柔性材料都可以使用，无需额外考虑材料或施工相关因素。在更高的温度下，材料和结构将需要改变。
柔性粘合胶
柔性粘合胶用于三个特定领域：coverlay连接、3层或更高设计的层间层压和补强件连接。可以使用三种类型的粘合胶：丙烯酸基、改性柔性环氧树脂和聚酰亚胺涂层。每一个都有不同的连续工作温度额定值。丙烯酸粘合胶具有最低的温度等级，用于无任何明显高温要求的标准应用。环氧基胶粘胶的额定温度为130–140°C，聚酰亚胺基胶粘胶的额定温度为220°C+。
例如，环氧粘合胶适用于需要高压灭菌的医疗应用。
例如，具有200°C连续温度规格的井下钻井应用需要聚酰亚胺基粘合胶。聚酰亚胺粘合胶层压需要非常高的温度。虽然丙烯酸和环氧粘合胶在180-200°C范围内层压，但聚酰亚胺粘合胶需要307-316°C。并非所有柔性电路制造商都具有高温层压能力。聚酰亚胺基粘合胶也比成本相当的丙烯酸或环氧粘合胶贵得多。 我们建议按照IPCF规范在制造图纸注释中规定粘合胶要求，
如下所示：
丙烯酸粘合胶：IPC4203/18
环氧粘合胶：IPC4203/19
聚酰亚胺粘合胶：IPC4203A/24
柔性电路板粘合胶和补强组件 这是一种非常广泛的粘合胶。大多数都有相当高的工作温度，但粘合强度会因温度而异。对于柔性应用，附着力通常不是一个重要的要求，因为柔性上的粘合胶是不会受到任何高作用力。以下是最常用的3M 467MP 粘合胶的规格
对于补强应用，除了之前讨论的粘合剂要求外，FR4补强可能会出现唯一的潜在温度问题。不锈钢、铝和聚酰亚胺补强件的额定温度远远超过要求。对于在相同温度下操作的FR4补强，我们建议遵循相同的FR4要求。
柔性电路EMI屏蔽
EMI屏蔽可以使用EMI屏蔽膜或附加的实心或交叉阴影铜层来实现。我们将不讨论银浆屏蔽，因为这种方法在现在设计中很少使用。铜层屏蔽提供最高可能的工作温度，并将根据所用粘合剂进行温度额定，因为这将需要3层或更多的柔性结构。
Flex circuit with solid layer of copper EMI shielding.
铜层屏蔽的负面影响是弯曲厚度的显著增加，导致柔性和弯曲能力的降低，以及零件成本的增加。EMI屏蔽膜是灵活性/弯曲能力和成本效益的首选解决方案，但限于125°C最大连续工作温度。
EMI屏蔽膜以与coverlays类似的方法层压到零件表面。屏蔽膜中使用的粘合剂用于连接膜，并将其与柔性电路内的接地网进行电气连接。超过工作温度将增加接触电阻，并可能损害屏蔽的有效性。对于高于125°C的温度，唯一可行的选择是额外的铜屏蔽层。
