一种软区不等长高速软硬结合板及其制作方法
【专利摘要】本发明公开一种软区不等长高速软硬结合板及其制作方法，其将不同层软板设计成弯折区域有长度梯度的结构，在软区弯折时不会出现拉扯和挤压状况，可以保证层间间隙不变，从而消除了因参考平面变化对阻抗的严重影响，改善了软硬结合板的信号完整性。
【专利说明】
一种软区不等长高速软硬结合板及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及软硬结合板领域，尤其涉及一种软区不等长高速软硬结合板及其制作 方法。
【背景技术】
[0002] 软硬结合板比普通电路板更轻、更省空间。在航空航天等应用中使用软硬结合板 是十分理想的解决方案。这种电路板的灵活性体现在它可以折叠、弯曲、挤压进非常小的空 间。它适合任何的设备，并可以提高产品小型化的能力。软硬结合板也能降低设备的制造成 本，因其体积小、所以可以减少包装的大小，由此降低生产所需的材料成本。此外，软硬结合 板的柔性电路部分减少了互连布线和焊接连接器的需求。使得整个系统电路更加可靠、耐 用。软硬结合板是柔性电路板板与硬性电路板经过压合工序后，按相关工艺要求组合在一 起。硬板为常规硬性印制电路板，柔板为聚酰亚胺(PI)挠性基材两面覆上铜箱后再在铜箱 层上贴上由PI材料与粘结胶组成的覆盖膜。软硬结合板的刚性区域具有刚性板的高可靠 性，柔性区域具有柔性板的可弯折性和立体安装性。软硬结合板已经被广泛应用在消费电 子、通信、工业控制以及国防军工等产品中。近年来，随着芯片时钟频率达到几百MHz乃至 GHz，数据速率达到Gbps以上，相应的脉冲信号的上升/下降沿更加陡峭，脉宽可达ps量级， PCB上的互连线开始逐渐呈现"传输线"效应，已不能看作简单的连接线，不可避免的对信号 传输线提出阻抗匹配的要求。在高频信号情况下存在阻抗控制要求。
[0003] 目前针对高频情况下的软硬结合板设计，硬区与软区分开计算阻抗，分别根据硬 性区域和柔性区域的叠层计算满足阻抗要求的线宽、线间距，在软硬过渡区域实施变线宽、 变间距的方式。这种方式虽然保证了硬性和柔性区域的阻抗匹配，但并未考虑到柔性区域 弯折时软板单片之间间隙的变化带来的影响。由于软硬结合板的应用场合一般是弯曲安装 或者动态弯曲，弯折可以造成柔性区域的阻抗不匹配，对信号传输性能的影响较大。相对于 普通硬板而言，包含多张柔性单片的软硬结合板中各软板单片之间存在一定的间隙，因此 软区的信号线阻抗是按照未弯折时的层间间隙及结构计算的，一般为微带线阻抗计算模 式。但是当软板向同一个方向弯折时，若各张软板单片长度相等，由于板厚和层间间隙因 素，不同软板的弯折半径不同，造成最外层软板受到拉伸，最内层软板受到挤压，这种拉伸 和挤压会造成软板凹陷隆起甚至内层软板紧紧贴合外层柔板，如图1所示，包含多张柔性单 片的软硬结合板折弯后导致参考平面发生变化，紧紧贴合的情况更是从微带线模式转换为 带状线模式，因此弯折必然会导致柔性区域的阻抗严重不匹配。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于通过一种软区不等长高速软硬结合板及其制作方法，来解决以 上【背景技术】部分提到的问题。
[0005] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种软区不等长高速软硬结合板，其特征在于，包括软硬结合板本体;所述软硬结 合板本体中不同层软板的折弯区域存在长度梯度。
[0007] 本发明还公开了一种软区不等长高速软硬结合板的制作方法，其包括如下步骤：
[0008] S101、确定PCB(印制电路板)层数、板厚、软硬区基材、叠层关系以及阻抗期望控制 值；
[0009] S102、确定软硬区层堆叠结构以及各自布线参数；
[0010] S103、根据层堆叠结构和布线参数设置约束，进行版图设计；
[0011] S104、根据软板具体安装需求确定弯折方向以及弯折角度；
[0012] S105、根据软板弯折方向确定基准软板长度；
[0013] S106、根据弯折角度、软板基材厚度、铜厚、覆盖膜厚度以及硬区软板单片之间的 半固化片厚度依次计算出各层软板长度，得到不等长加工要求；
[0014] S107、将设计完成的PCB版图按照不等长加工要求进行加工，对加工完成的PCB进 行阻抗测试验证。
[0015] 特别地，所述步骤S106具体包括:假设等效弯折半径是到每一层中心线的长度，等 效软板长度为每一层中心线的长度;若软板A、B、C长度为La、Lb、Lc中心线，覆盖膜厚度为 CL，单张软板厚度为T，软板单片间PP片厚度为P，弯折角度为Θ，其中，T = PI core厚度+2X 铜厚+2 X CL，以最短的内侧软板C为基准柔板，软板B、A长度依次加长，具体推算过程如下：
[0016] 基本圆弧长度Lo:
[0020] 软板C有效长度Lc:
[0021] Lc = rc0
[0022] 软板B有效半径η:
[0023] rb = rc+[T+(P-2*CL)]
[0024] 软板B有效长度Lb:
[0025] Lb = rb9 = {rc+[T+(P_2*CL) ] }*θ = Lc+[T+(P_2*CL) ]*θ
[0026] 软板Α有效半径ra:
[0027] ra = rc+2*[T+(P_2*CL)]
[0028] 软板A有效长度La:
[0029] La = ra9 = |rc+2*[T+(P-2*CL) ] }*θ = Lc+2*[T+(P-2*CL) ]*θ
[0030] 因此，以此类推，若软件结合板有n张软板，则软板长度匕为
[0031] Ln=Lc+(n-l)*[T+(P-2*CL)]*9
[0032] 则任意一层软板与基准层软板的长度差为
[0033] AL=(n-l)*[T+(P_2*CL)]*9。
[0034] 本发明提出的软区不等长高速软硬结合板及其制作方法将不同层软板设计成弯 折区域有长度梯度的结构，在软区弯折时不会出现拉扯和挤压状况，可以保证层间间隙不 变，从而消除了因参考平面变化对阻抗的严重影响，改善了软硬结合板的信号完整性。
【附图说明】
[0035] 图1为包含多张柔性单片的软硬结合板折弯后结构示意图；
[0036] 图2为本发明实施例提供的软区不等长高速软硬结合板折弯前示意图；
[0037] 图3为本发明实施例提供的软区不等长高速软硬结合板折弯后示意图；
[0038] 图4为本发明实施例提供的软区不等长高速软硬结合板制作方法流程图。
【具体实施方式】
[0039] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所 描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻 全面。需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的
技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是 为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0040] 本实施例中软区不等长高速软硬结合板具体包括软硬结合板本体;所述软硬结合 板本体中不同层软板的折弯区域存在长度梯度。如图2所示，图2为本发明实施例提供的软 区不等长高速软硬结合板折弯前示意图，图中A，B，C分别表示软板A、软板B、软板C。如图3所 示，图3为本发明实施例提供的软区不等长高速软硬结合板折弯后示意图。
[0041] 如图4所示，图4为本发明实施例提供的软区不等长高速软硬结合板制作方法流程 图。
[0042] 本实施例中软区不等长高速软硬结合板的制作方法具体包括如下步骤：
[0043] S101、确定PCB层数、板厚、软硬区基材、叠层关系以及阻抗期望控制值。
[0044] S102、利用阻抗计算软件辅助，确定软硬区层堆叠结构以及各自布线参数。
[0045] S103、利用PCB设计软件，根据层堆叠结构和布线参数设置约束，进行版图设计。
[0046] S104、根据软板具体安装需求确定弯折方向以及弯折角度。
[0047] S105、根据软板弯折方向确定基准软板长度。
[0048] S106、根据弯折角度、软板基材厚度、铜厚、覆盖膜厚度以及硬区软板单片之间的 半固化片厚度依次计算出各层软板长度，得到不等长加工要求。
[0049] 具体的，假设等效弯折半径是到每一层中心线的长度，等效软板长度为每一层中 心线的长度；以图2所示软硬结合板为例，若软板A、B、C长度为La、Lb、Lc中心线，覆盖膜厚度 为CL，单张软板厚度为T，软板单片间PP片厚度为P，弯折角度为Θ，其中，T = PI core厚度+2 X铜厚+2 X CL，PI core厚度指单张软板本身介质的厚度，以最短的内侧软板C为基准柔板， 软板B、A长度依次加长，具体推算过程如下：
[0050] 基本圆弧长度Lo:
[0054] 软板C有效长度Lc:
[0055] Lc = rc0
[0056] 软板B有效半径η:
[0057] rb = rc+[T+(P-2*CL)]
[0058] 软板B有效长度Lb:
[0059] Lb = rb9 = {rc+[T+(P_2*CL) ] }*θ = Lc+[T+(P_2*CL) ]*θ
[0060] 软板A有效半径ra:
[0061] ra = rc+2*[T+(P-2*CL)]
[0062] 软板A有效长度La:
[0063] La = ra9 = {rc+2*[T+(P_2*CL) ] }*θ = Lc+2*[T+(P_2*CL) ]*θ
[0064] 因此，以此类推，若软件结合板有n张软板，则软板长度匕为
[0065] Ln=Lc+(n-l)*[T+(P_2*CL)]*9
[0066] 则任意一层软板与基准层软板的长度差为
[0067] AL=(n-l)*[T+(P_2*CL)]*9。
[0068] S107、将设计完成的PCB版图按照不等长加工要求进行加工，对加工完成的PCB进 行阻抗测试验证。
[0069] 本发明的技术方案将不同层软板设计成弯折区域有长度梯度的结构，在软区弯折 时不会出现拉扯和挤压状况，可以保证层间间隙不变，从而消除了因参考平面变化对阻抗 的严重影响，改善了软硬结合板的信号完整性。
[0070] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
[0071] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解， 本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、 重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行 了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还 可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1. 一种软区不等长高速软硬结合板，其特征在于，包括软硬结合板本体;所述软硬结合 板本体中不同层软板的折弯区域存在长度梯度。2. -种权利要求1所述的软区不等长高速软硬结合板的制作方法，其特征在于，包括如 下步骤： 5101、 确定PCB层数、板厚、软硬区基材、叠层关系以及阻抗期望控制值； 5102、 确定软硬区层堆叠结构以及各自布线参数； 5103、 根据层堆叠结构和布线参数设置约束，进行版图设计； 5104、 根据软板具体安装需求确定弯折方向以及弯折角度； 5105、 根据软板弯折方向确定基准软板长度； 5106、 根据弯折角度、软板基材厚度、铜厚、覆盖膜厚度以及硬区软板单片之间的半固 化片厚度依次计算出各层软板长度，得到不等长加工要求； 5107、 将设计完成的PCB版图按照不等长加工要求进行加工，对加工完成的PCB进行阻 抗测试验证。3. 根据权利要求1所述的软区不等长高速软硬结合板的制作方法，其特征在于，所述步 骤Sl06具体包括:假设等效弯折半径是到每一层中心线的长度，等效软板长度为每一层中 心线的长度;若软板A、B、C长度为La、Lb、Lc中心线，覆盖膜厚度为CL，单张软板厚度为T，软 板单片间PP片厚度为P，弯折角度为Θ，其中，T = PI core厚度+2X铜厚+2XCL，以最短的内 侧软板C为基准柔板，软板B、A长度依次加长，具体推算过程如下： 基本圆弧长度L0:软板C有效半径r。：软板C有效长度L。： Lc = rc9 软板B有效半径η: rb = rc+[T+(P-2*CL)] 软板B有效长度Lb: Lb = rb9= {rc+[T+(P_2*CL) ] }*9 = Lc+[T+(P_2*CL) ]*θ 软板A有效半径:ra: ra = rc+2*[T+(P-2*CL)] 软板A有效长度La: La = ra0 = {rc+2* [ T+ (P-2*CL) ]} * Θ = Lc+2* [ T+ (P-2*CL) ] * Θ 因此，以此类推，若软件结合 板有η张软板，则软板长度Ln为 Ln = Lc+(n-l)*[T+(P-2*CL)]*9 则任意一层软板与基准层软板的长度差为 AL=(n-l)*[T+(P-2*CL)]*0o
【文档编号】H05K3/36GK106028645SQ201610576245
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月19日
【发明人】应朝晖, 陈懿, 姚景升, 郭鹏, 杜纯, 王敏
【申请人】无锡市同步电子科技有限公司