Projek anda memerlukan litar fleksibel. Tetapi patutnya anda pilih flex PCB tulen atau reka bentuk rigid-flex? Pilihan yang silap boleh menyebabkan anda membayar lebih untuk kerumitan yang tidak perlu, atau menghadapi masalah kebolehpercayaan yang boleh dielakkan dengan seni bina yang lebih sesuai.
Panduan ini memberikan perbandingan yang jelas dan berasaskan data antara flex PCB dan rigid-flex PCB — merangkumi struktur, kos, prestasi, dan senario khusus di mana setiap jenis mempunyai kelebihan tersendiri.
Apakah Perbezaan Sebenar?
Flex PCB ialah litar yang dibina sepenuhnya atas substrat polyimide fleksibel. Ia boleh dilentur, dilipat dan disesuaikan mengikut ruang yang sempit. IPC mengkelaskan flex PCB kepada Type 1 (satu sisi), Type 2 (dua sisi), atau Type 3 (berbilang lapisan fleksibel).
Rigid-flex PCB menggabungkan bahagian rigid FR-4 dengan bahagian fleksibel polyimide dalam satu papan litar bersepadu. Kawasan rigid menempatkan komponen; kawasan fleksibel menggantikan kabel dan penyambung antara bahagian rigid. IPC mengkelaskan rigid-flex sebagai Type 4 di bawah piawai IPC-2223.
Perkara utama yang perlu difahami: rigid-flex bukan sekadar flex PCB yang dipasang dengan stiffener. Lapisan rigid dan flex dilaminat bersama semasa proses pembuatan, menghasilkan satu struktur bersepadu dengan lapisan kuprum yang bersambung secara berterusan dari zon rigid ke zon flex.
"Salah faham paling lazim yang saya jumpa ialah jurutera yang menganggap rigid-flex sebagai 'flex PCB tambah beberapa bahagian rigid.' Kedua-duanya merupakan pembinaan yang secara asasnya berbeza. Papan rigid-flex dikilang sebagai satu unit bersepadu — bahagian rigid dan flex berkongsi lapisan kuprum dan dilaminat bersama. Ini memberikan kesinambungan elektrikal dan kebolehpercayaan mekanikal yang tiada penyelesaian berasaskan penyambung mampu menandingi."
— Hommer Zhao, Engineering Director at FlexiPCB
Perbandingan Secara Langsung
| Parameter | Flex PCB | Rigid-Flex PCB |
|---|---|---|
| Struktur | Polyimide fleksibel sepenuhnya | Zon rigid FR-4 + zon flex polyimide |
| Jenis IPC | Type 1, 2, atau 3 | Type 4 (IPC-2223) |
| Bilangan lapisan tipikal | 1–6 | 4–20+ |
| Pemasangan komponen | Terhad (perlu stiffener) | Penuh di bahagian rigid |
| Jejari lenturan (statik) | 6× ketebalan papan | 12–24× ketebalan bahagian flex |
| Jejari lenturan (dinamik) | 100× ketebalan papan | Tidak disyorkan di zon flex |
| Penyambung diperlukan | Ya, untuk menyambung ke papan rigid | Tidak — bahagian rigid menggantikan penyambung |
| Penjimatan berat vs rigid+kabel | 50–60% | 60–75% |
| Kos prototaip (10 keping) | $150–$500 | $600–$1,200+ |
| Kos pengeluaran (10K keping) | $1–$10/unit | $5–$15/unit |
| Masa tunggu prototaip | 1–2 minggu | 2–4 minggu |
| Kerumitan reka bentuk | Sederhana | Tinggi |
| Paling sesuai untuk | Pengganti kabel, flex dinamik, antara sambungan mudah | Integrasi berbilang papan, pembungkusan 3D, kebolehpercayaan tinggi |
Perbandingan Kos: Angka Sebenar
Kos biasanya menjadi faktor penentu. Berikut perbandingan pada volum pengeluaran yang berbeza:
| Volum | Flex PCB (2-lapisan) | Rigid-Flex (4-lapisan) | PCB Rigid + Kabel |
|---|---|---|---|
| Prototaip (10 keping) | $250–$500 | $600–$1,200 | $50–$100 + kabel |
| Volum rendah (500 keping) | $5–$15/unit | $25–$60/unit | $8–$20/unit jumlah |
| Volum sederhana (5K keping) | $3–$8/unit | $12–$30/unit | $5–$12/unit jumlah |
| Volum tinggi (10K+ keping) | $1–$3/unit | $5–$15/unit | $3–$8/unit jumlah |
Kos fabrikasi rigid-flex sentiasa lebih tinggi. Namun begitu, melihat kos fabrikasi sahaja boleh mengelirukan. Anda perlu melihat jumlah kos sistem.
Satu papan rigid-flex yang menggantikan 3 PCB rigid, 2 kabel flex dan 4 penyambung akan menghapuskan:
- $2–$20 kos penyambung
- $1–$10 kos kabel
- 5–15 minit tenaga kerja pemasangan setiap unit
- Pelbagai titik pateri yang merupakan potensi titik kegagalan
Pada volum melebihi 2,000 unit, rigid-flex sering memberikan penjimatan jumlah kos 15–25% berbanding alternatif berbilang papan. Untuk analisis kos yang lebih terperinci, rujuk Panduan Kos Flex PCB kami.
"Jurutera sering menolak rigid-flex selepas melihat sebut harga fabrikasi papan. Tetapi apabila kami mengira jumlah kos — termasuk penyambung yang dihapuskan, pengurangan masa pemasangan, lebih sedikit titik ujian, dan kadar kegagalan lapangan yang lebih rendah — rigid-flex menang pada volum pengeluaran. Titik pulang modal biasanya sekitar 2,000 unit."
— Hommer Zhao, Engineering Director at FlexiPCB
Bila Memilih Flex PCB
Flex PCB tulen ialah pilihan yang tepat apabila:
Litar anda memerlukan lenturan dinamik. Jika zon flex akan dilentur berulang kali semasa penggunaan produk — seperti engsel komputer riba, kepala pencetak, atau peranti boleh pakai — reka bentuk flex tulen dengan kuprum gelek sepuh lindap (rolled annealed copper) mampu menahan berjuta-juta kitaran lenturan. Papan rigid-flex tidak dinilai untuk lenturan dinamik di zon flex mereka.
Anda menggantikan kabel rata atau penyambung reben. Litar flex ringkas 1–2 lapisan yang menyambungkan dua papan rigid adalah lebih murah dan lebih dipercayai daripada penyambung FFC/FPC, serta jauh lebih menjimatkan berbanding reka bentuk rigid-flex.
Ruang dan berat adalah keutamaan tertinggi. Flex PCB boleh setipis 0.1mm. Untuk aplikasi seperti telefon lipat atau alat bantuan pendengaran — di mana setiap pecahan milimeter penting — flex tulen memberikan profil paling nipis.
Bajet terhad dan volum rendah. Untuk prototaip atau pengeluaran volum rendah di bawah 1,000 unit, flex PCB 50–70% lebih murah daripada rigid-flex.
Reka bentuk anda hanya 1–2 lapisan. Jika litar anda boleh dihalakan pada 1–2 lapisan, jarang ada sebab untuk menggunakan rigid-flex. Flex PCB satu lapisan atau flex PCB dua lapisan sudah memadai pada sebahagian kecil daripada kos rigid-flex.
Bila Memilih Rigid-Flex PCB
Rigid-flex ialah pilihan yang tepat apabila:
Anda menyambungkan 3 atau lebih bahagian rigid. Apabila reka bentuk anda melibatkan berbilang papan yang disambungkan melalui kabel, rigid-flex mula menjimatkan jumlah kos dan meningkatkan kebolehpercayaan. Perkhidmatan rigid-flex menghapuskan setiap penyambung dan kabel antara papan-papan tersebut.
Anda memerlukan kawasan rigid yang padat komponen serta antara sambungan fleksibel. Pakej BGA, QFP pic halus, dan penyambung kiraan pin tinggi memerlukan permukaan lekapan yang rigid. Rigid-flex memberikan keupayaan lekapan komponen penuh di bahagian rigid dengan penghalaan fleksibel di antaranya.
Ketahanan terhadap getaran dan kejutan amat penting. Dalam aplikasi automotif, aeroangkasa, dan ketenteraan/industri, penyambung merupakan punca kegagalan #1 di bawah getaran. Rigid-flex menghapuskannya sepenuhnya.
Reka bentuk anda memerlukan 4+ lapisan. Flex berbilang lapisan melebihi 4 lapisan sangat mahal dan sukar dikilang. Rigid-flex mengendalikan penghalaan berbilang lapisan yang kompleks di bahagian rigid sambil mengekalkan zon flex pada 1–2 lapisan sahaja.
Pembungkusan 3D diperlukan. Apabila litar anda perlu dilipat ke bentuk tiga dimensi tertentu untuk muat dalam selongsong, rigid-flex memang direka khas untuk ini. Bahagian rigid mengekalkan bentuknya manakala zon flex melipat ke sudut yang tepat.
Anda memerlukan impedans terkawal merentasi keseluruhan pemasangan. Dengan rigid-flex, jejak impedans terkawal berjalan secara berterusan dari zon rigid ke zon flex tanpa ketakselanjaran yang ditimbulkan oleh penyambung. Ini penting untuk aplikasi digital berkelajuan tinggi dan RF.
Jalan Tengah: Flex PCB dengan Stiffener
Ada pilihan yang ramai jurutera terlepas pandang: flex PCB dengan stiffener setempat. Pendekatan ini memberikan kawasan rigid untuk memasang komponen (menggunakan stiffener FR-4 atau keluli tahan karat yang dilekatkan pada flex) sambil mengekalkan kesederhanaan dan kos rendah pembinaan flex tulen.
| Ciri | Flex + Stiffener | Rigid-Flex |
|---|---|---|
| Lekapan komponen | Baik (pada kawasan ber-stiffener) | Sangat baik (bahagian rigid sebenar) |
| Bilangan lapisan di kawasan rigid | Sama dengan zon flex | Boleh lebih banyak daripada zon flex |
| Kos pembuatan | 30–50% lebih rendah daripada rigid-flex | Garis dasar |
| Kebolehpercayaan zon peralihan | Baik (stiffener dilekatkan) | Sangat baik (dilaminat bersama) |
| Kawalan impedans | Terhad oleh tindanan flex | Kawalan penuh setiap bahagian |
| Ketumpatan via di kawasan rigid | Terhad | Tinggi (microvia boleh dibuat) |
Pilih flex dengan stiffener apabila: anda memerlukan lekapan komponen di kawasan tertentu tetapi tidak memerlukan bilangan lapisan berbeza antara zon rigid dan flex, dan kos merupakan kebimbangan utama. Pendekatan ini sesuai untuk reka bentuk kerumitan sederhana dan sering mencapai 80% fungsi rigid-flex pada 50–60% daripada kosnya.
Gunakan pembina tindanan kami untuk meneroka pelbagai konfigurasi, atau semak kalkulator jejari lenturan untuk mengesahkan reka bentuk zon flex anda.
5 Kesilapan yang Membawa kepada Pilihan Salah
1. Memilih rigid-flex untuk satu sambungan flex sahaja. Jika anda hanya memerlukan satu zon flex antara dua papan rigid, kabel flex ringkas hampir sentiasa pilihan yang lebih baik. Rigid-flex hanya berbaloi dari segi ekonomi apabila menghapuskan 3 atau lebih penyambung atau kabel.
2. Menggunakan flex untuk reka bentuk padat komponen tanpa stiffener. Komponen lekapan permukaan memerlukan permukaan lekapan yang rigid. Cubaan memateri BGA atau komponen pic halus terus ke atas flex tanpa sokongan akan mengakibatkan kegagalan sambungan pateri. Sentiasa tambah stiffener atau gunakan rigid-flex.
3. Menentukan flex dinamik pada reka bentuk rigid-flex. Zon flex rigid-flex direka untuk lenturan statik — lipat sekali semasa pemasangan, kemudian kekal tetap. Jika zon flex akan dilentur berulang kali, gunakan kabel flex tulen.
4. Mengabaikan peraturan reka bentuk zon peralihan. Peralihan rigid-ke-flex ialah tempat di mana kebanyakan kegagalan rigid-flex berlaku. Ikuti garis panduan IPC-2223: kekalkan sekurang-kurangnya 0.5mm (20 mil) jarak dari via ke sempadan peralihan, gunakan pad titisan air (teardrop), dan jangan letakkan komponen dalam lingkungan 2.5mm dari peralihan.
5. Membandingkan kos papan sahaja dan bukannya jumlah kos sistem. Papan rigid-flex sentiasa lebih mahal daripada kabel flex. Tetapi apabila anda menambah kos penyambung, tenaga kerja pemasangan, beban pengujian, dan kadar kegagalan lapangan, pengiraan sering berbalik pada volum pengeluaran.
"Kesilapan reka bentuk terbesar yang saya lihat dengan rigid-flex ialah jurutera mengenakan peraturan PCB rigid kepada zon flex. Bahagian flex memerlukan jejak berserenjang dengan garisan lenturan, satah bumi bercorak silang (cross-hatched) dan bukannya kuprum pepejal, dan via berselang-seli (staggered) — bukan via bertindih (stacked). Kesilapan ini membawa kepada keretakan kuprum dan kegagalan lapangan yang hampir mustahil untuk dibaiki."
— Hommer Zhao, Engineering Director at FlexiPCB
Rangka Kerja Keputusan: Senarai Semak Pantas
Jawab soalan-soalan berikut untuk mengenal pasti seni bina yang sesuai:
- Berapa banyak sambungan rigid-ke-rigid wujud? 1 = kabel flex. 2+ = pertimbangkan rigid-flex.
- Adakah zon flex akan dilentur semasa penggunaan produk? Ya = flex tulen dengan kuprum gelek sepuh lindap. Tidak = kedua-duanya boleh.
- Adakah anda memerlukan bilangan lapisan berbeza di kawasan rigid berbanding flex? Ya = rigid-flex. Tidak = flex dengan stiffener boleh dilaksanakan.
- Adakah volum pengeluaran anda melebihi 2,000 unit? Ya = kelebihan TCO rigid-flex meningkat. Tidak = flex berkemungkinan lebih murah.
- Adakah keperluan getaran/kejutan kritikal? Ya = rigid-flex (tiada penyambung untuk gagal). Tidak = kedua-duanya boleh.
- Adakah reka bentuk anda memerlukan impedans terkawal merentasi peralihan rigid-flex? Ya = rigid-flex. Tidak = kedua-duanya boleh.
Jika anda menjawab "rigid-flex" untuk 3 soalan atau lebih, rigid-flex berkemungkinan besar pilihan terbaik anda. Jika tidak, mulakan dengan flex tulen — lebih ringkas, lebih murah, dan lebih pantas untuk prototaip.
Soalan Lazim
Bolehkah flex PCB dengan stiffener menggantikan rigid-flex?
Dalam banyak kes, boleh. Jika zon rigid dan flex memerlukan bilangan lapisan yang sama dan anda tidak memerlukan via ketumpatan tinggi atau microvia di bahagian rigid, papan flex dengan stiffener FR-4 atau keluli tahan karat boleh mencapai fungsi yang serupa pada kos 30–50% lebih rendah. Walau bagaimanapun, untuk reka bentuk yang memerlukan bilangan lapisan berbeza antara bahagian atau kebolehpercayaan maksimum di zon peralihan, rigid-flex sebenar ialah pilihan yang lebih baik.
Adakah rigid-flex PCB lebih dipercayai daripada flex PCB?
Untuk aplikasi khusus menyambung berbilang bahagian rigid, ya. Rigid-flex menghapuskan penyambung — punca kegagalan #1 dalam elektronik di bawah getaran atau kitaran terma. Walau bagaimanapun, untuk aplikasi lenturan dinamik, flex PCB tulen dengan pemilihan bahan yang betul (kuprum gelek sepuh lindap, polyimide tanpa pelekat) lebih dipercayai kerana zon flex rigid-flex memang tidak direka untuk lenturan berulang.
Apakah jejari lenturan minimum untuk rigid-flex PCB?
Jejari lenturan statik minimum untuk zon flex dalam papan rigid-flex biasanya 12–24 kali ketebalan bahagian flex, bergantung pada bilangan lapisan flex (mengikut IPC-2223). Untuk bahagian flex setebal 0.2mm, jejari lenturan minimum ialah 2.4–4.8mm. Sentiasa rujuk pengilang anda dan gunakan kalkulator jejari lenturan kami untuk mengesahkan.
Berapa lamakah masa untuk mendapat prototaip rigid-flex PCB?
Masa tunggu prototaip rigid-flex biasanya 2–4 minggu, berbanding 1–2 minggu untuk flex tulen dan 3–5 hari untuk PCB rigid. Masa tunggu yang lebih lama mencerminkan proses pembuatan yang lebih kompleks, yang melibatkan pemprosesan berasingan bahagian rigid dan flex sebelum laminasi akhir. Perkhidmatan segera boleh menghantar dalam 5–7 hari bekerja dengan bayaran premium.
Bolehkah saya menukarkan reka bentuk berbilang papan sedia ada kepada rigid-flex?
Boleh, dan ia merupakan salah satu aplikasi rigid-flex yang paling lazim. Mulakan dengan mengenal pasti papan mana yang bersambung antara satu sama lain dan sambungan mana yang menyebabkan masalah kebolehpercayaan atau menambah kos pemasangan. Semakan reka bentuk rigid-flex dengan pasukan kejuruteraan kami boleh menilai reka bentuk khusus anda dan menganggarkan peningkatan kos dan kebolehpercayaan.
Apakah alat reka bentuk yang menyokong susun atur rigid-flex PCB?
Altium Designer dan Cadence Allegro mempunyai sokongan rigid-flex yang paling matang, termasuk simulasi lenturan 3D dan pengurusan tindanan berbilang zon. KiCad (v8+) mempunyai keupayaan rigid-flex asas. EasyEDA mempunyai sokongan terhad. Apabila memilih alat reka bentuk, pastikan ia boleh mentakrifkan tindanan berasingan untuk zon rigid dan flex serta menjana lukisan fabrikasi yang betul menunjukkan garisan lenturan dan zon peralihan.
Dapatkan Bantuan Pakar
Masih tidak pasti pendekatan mana yang sesuai untuk projek anda? Mohon semakan reka bentuk percuma daripada pasukan kejuruteraan kami. Hantarkan skematik atau susun atur awal anda, dan kami akan mengesyorkan seni bina optimum — flex, rigid-flex, atau flex dengan stiffener — berdasarkan keperluan khusus, volum, dan bajet anda.
Rujukan:
- IPC — Association Connecting Electronics Industries. IPC-2223 Sectional Design Standard for Flexible Printed Boards
- Altium. Rigid-Flex PCBs: Advantages and Challenges
- Epectec. Design Comparison: Flex Circuit with Stiffeners vs. Rigid-Flex PCB
