何时使用柔性PCB和刚柔结合PCB：在可穿戴设备和医疗设备中的实际应用
您是否计划在项目中使用柔性PCB？还在犹豫是选择柔性PCB还是刚柔结合PCB？本文将帮助您做出决定。
介绍
现代柔性印刷电路板（PCB）诞生于20世纪60年代聚酰亚胺薄膜的开发。由此，制造多层柔性电路成为现实。该电路板采用的铜、粘合剂和聚酰胺叠层结构至今仍在使用。
然而，在20世纪80年代，表面贴装技术（SMT）得以发展。与此同时，多层柔性电路和刚柔结合电路也相继问世。这种方法使得柔性电路能够安装在空间受限的设备上，例如手机、笔记本电脑和医疗设备。
在这里，您将了解更多关于何时使用柔性PCB和刚柔结合PCB，以及它们在可穿戴设备和医疗设备中的实际应用。如果您对柔性PCB和刚柔结合PCB有任何疑问，请联系UET PCB（https://uetpcb.com/flexible-pcbs/UET随时为您提供帮助。UET是柔性PCB和刚柔结合PCB制造领域的专家，拥有超过20年的行业经验。
柔性PCB与刚柔结合PCB
柔性PCB（通常缩写为FPC，也称为柔性电路）是一种可弯曲的电路板，因为它采用聚合物薄膜而非传统的刚性部件构成。其柔性基板通常由聚酰亚胺、聚酯甚至PEEK（聚醚醚酮）制成。在其叠层覆盖层（保护膜）中，通常包含聚酰胺介电层、粘合层、退火铜导电层以及可选的加强筋。
刚挠结合板（Rigid-Flex PCB）结合了刚性（例如，FR4基）和柔性PCB。刚性部分和柔性部分层压在一起，形成一个整体；因此，无需连接器。柔性部分是常见的PCB，由聚酰胺基材制成。刚性部分通过其内层夹住柔性部分，并作为导电内层。刚挠结合板在生产线上省去了昂贵的FPC连接器。
在可穿戴设备和医疗设备中使用柔性或刚柔结合PCB的优势
柔性电路板和刚柔结合电路板在产品应用中各有优缺点。最终取决于电路板的形状、功能、信号完整性、制造成本、可维护性和组装工艺。
何时在可穿戴设备中使用柔性PCB？
柔性PCB板能让您的电路模块化且灵活。如果您需要在狭小的机箱空间内工作，并且需要一定的弯曲空间，那么使用柔性PCB板是理想之选。此外，人体轮廓复杂且活动范围广，这使得柔性PCB板非常适合人体。您会发现许多柔性电路与可穿戴设备以及其他领域（例如：）的弯曲应用相结合。
● 心率传感器
● 心电图电极
● 可穿戴表带
● 智能服装
● 显示屏柔性电缆
● 振动电机柔性电缆
什么情况下应该使用刚挠结合式PCB？
由于刚挠结合板（Rigid-Flex PCB）内部集成了柔性电路板（Flex PCB），因此它通常可以胜任大多数柔性电路板能够应用的应用场景。然而，情况并非如此简单；使用刚挠结合板而非柔性电路板（反之亦然）需要考虑更多因素。其本质在于：
1. 电路制造的总成本
2. 组装或建造费用
3. 子组件供应商
4. 信号完整性
5. 可维修性和服务
6. 产品可靠性和合规性
7. 零件更换
请注意，刚挠结合板的成本高于刚挠结合板（带连接器）。这是因为在一次层压过程中，柔性材料与刚性材料的制造成本较高。然而，有时您需要从长远角度考虑。使用廉价柔性电路板 (FPC) 连接器的电路板可能需要在装配线上进行手工组装。最终，随着产品规模扩大到数千片，您可能会发现刚挠结合板的制造成本优势会逐渐显现。
另一个需要考虑的因素是，减少连接器可以提高高速信号的可靠性。此外，在DVT合规性方面，您可能会获得更坚固耐用的最终产品，能够承受振动测试。
现场服务能力
即使是优质产品，在其使用寿命期间也可能出现故障。因此，您应该能够对其进行维修。如果柔性电路板 (PCB) 与相应部件的连接器相连，则维修和更换部件会更加便捷。例如，电机、摄像头、CD/蓝光镜头以及其他电路板等部件。如果制造商在柔性电路板上省略了连接器，则维修工作可能会变得繁琐且耗时。
相比之下，刚挠结合板更常用于不可维修产品。这种情况表明，此类产品在其整个生命周期内都应具有低故障率和高可靠性。这些产品通常是密封的、防水的、防尘的，甚至具有机械稳定性。虽然这些产品的制造成本可能更高，但它们的预期使用寿命可达终身。
柔性PCB设计示例
智能手表
使用刚挠结合板
智能手表的电路板几乎都采用刚挠结合板（PCB）。这是因为刚挠结合板可以省去连接器。连接器是智能手表乃至某些可穿戴设备中最容易出现故障的环节之一。
智能手表容易受到汗水、寒冷、高温、震动、重复运动、冲击和氧化的影响，这些因素都会导致严重的磨损。刚挠结合板（Rigid-Flex PCB）密封性好、机械稳定性强、防水防尘，因此非常适合用于此类应用。基于此，智能手表有望拥有较低的故障率和较长的使用寿命。
以下是一些智能手表的设计注意事项：
● SoC 和电源管理部分放置在刚性 PCB 部分中。
● 柔性PCB用于连接电池、显示屏、传感器等。
● 射频部分位于具有可控阻抗的刚性PCB上。
● 未使用FPC连接器以提高可靠性。
电子医用级心电图贴片
使用柔性PCB
电子心电图贴片可受益于柔性PCB，因为它需要佩戴在患者胸部。心电图传感器可以连接到可弯曲的柔性PCB上，以适应人体轮廓。此外，柔性部分应无毒，并采用低细胞毒性的聚酰亚胺材料。此款心电图贴片为一次性使用。
设计注意事项：
● 必须通过 ISO10993 细胞毒性测试。
● 与人体接触的表面应使用不含镍的材料。
● 轻便且可弯曲。
● 使用低成本材料，因为它们是一次性的。
此外，其他医疗设备也可以使用一次性柔性PCB，例如血糖传感器、妊娠试纸和一次性医疗传感器。
结语
柔性电路板和刚柔结合电路板在可穿戴设备和医疗设备领域有着广泛的实际应用。本文将介绍其中的一些应用，并重点阐述柔性电路板和刚柔结合电路板各自的优缺点。最后，UET PCB 是一家经验丰富的 PCB/PCBA 制造商，能够帮助您利用这些柔性电路制造医疗/可穿戴设备。