FPC弯曲半径不合理导致断裂的原因分析

在FPC在弯曲时，其中心线两边所受的应力类型是不一样的。弯曲曲面的内侧是压力，外侧是拉力。所受应力的大小与FPC的厚度和弯曲半径有关。过大的应力会使得FPC分层、铜箔断裂等等。因此在设计时应合理安排FPC的层压结构，使得弯曲面中心线两端层压尽量对称。同时还要根据不同的应用场合来计算最小弯曲半径。

弯曲半径要求的计算

情况1、对单面柔性电路板的最小弯曲如下图所示：

它的最小弯曲半径可以由下面公式计算：

R=(c/2)[(100-Eb)/Eb]-D

其中：

R=最小弯曲半径(单位µm)

c=铜皮厚度(单位µm)

D=覆盖膜厚度(单位µm)

EB=铜皮允许变形量(以百分数衡量)

不同类型铜，铜皮变形量不同。

A、压碾铜的铜皮变形量最大值是≤16%

B、电解铜的铜皮变形量最大值是≤11%。

而且在不同的使用场合，同一材料的铜皮变形量取值也不一样。对于一次性弯曲的的场合，使用折断临界状态的极限值(对延碾铜，该值为16%)。对于弯曲安装设计情况，使用IPC-MF-150规定的最小变形值(对延碾铜，该值为10%)。对于动态柔性应用场合，铜皮变形量用0.3%。而对于磁头应用，铜皮变形量用0.1%。

通过设置铜皮允许的变形量，就可以算出弯曲的最小半径。

动态柔性：这种铜皮应用的场景是通过变形实现功能的，打个比方:IC卡座内的磷铜弹片，就是IC卡插入后与芯片接触的部位，插的过程弹片不断的形变，这种应用场景就是柔性动态的。

例：50µm 聚酰亚胺，25µm胶，35µm铜 因此，D=75µm,c=35µm 柔性板的总厚度T=185µm

一次性弯曲，用16% R=16.9µm,或R/T=0.09

弯曲安装，用10% R=80µm,或R/T=0.45

动态弯曲，用0.3% R=5.74mm,或R/T=31

对于上图中的场景，需要有连接器插入的场景，需要按照“动态弯曲”进行计算，弯曲半径控制在>6mm，直径>12mm。

粗略算法：大约要大于总厚度的50倍左右。

情况2、双面板

其中：

R=最小弯曲半径，单位µm

c=铜皮厚度，单位µm

D=覆盖膜厚度，单位µm

EB=铜皮变形量，以百分数衡量。

EB的取值与上面的一样。

d=层间介质厚度，单位µm

例如：

基材厚度：50µm 聚酰亚胺;

2x25µm胶;

2x35µm 铜 则d=100µm;c=35µm

覆盖膜厚度：25µm聚酰亚胺;50µm胶 则D=75µm

总厚：T=2D+d+2c=320µm

从方程中：

一次性弯曲，EB=16% R=0.371µm，R/T=1.16

弯曲安装，EB =10% R=0.690mm，

R/T=2.15 动态弯曲，EB =0.3% R=28.17mm，R/T=88

粗略算法：大约要大于总厚度的100倍左右。

弯曲半径不达标，导致安装次数过多之后，导线断裂，设备不稳定的等问题。如下图所示：

审核编辑：黄飞