分享柔性印刷电路板的技术控制要点

分享柔性印刷 电路板 的技术控制要点

苏明升

苏州华旃航天电器有限公司，江苏省苏州市， 215000

摘要：随着社会的发展，科技的进步，印刷技术也迅速发展，其中柔性印刷电路板技术已然涵盖各行业生产流程中的各个层面，其中本文对柔性印刷电路板实行控制要点解析，柔性印刷电路板能够实现高频信号的传输的关键部分就在于传输线。传输线自身在传输的过程当中，电磁环境是非常的复杂的，而且很容易受到高频效应以及力学应变的影响。随着时间的不断发展，传统的传输线结构已经没有办法满足现在的高速信号传输的需求了，必须要新型的传输结构才能够满足柔性化，集成化的设计要求，下述文章主要就高频传输线的结构进行了相应的解析，并且浅谈了柔性印刷电路板载高频传输线的未来的发展方向，仅供业界参考。

关键词：传输线；柔性印刷电路板；高频传输特性；技术控制

近些年来，随着科学技术的不断发展，通讯技术也迎来了飞速发展的时代。为了能够适应通信速度的飞速发展，柔性电子设备的工作频段变得越来越高。在4G的时候，只有几GHz频段，现如今逐步扩展到了毫米波，太赫兹波的几十几百GHz频段。柔性电子设备印刷电路板上面的传输线是完成信号传播的一个最主要的途径，同时也是实现信号传输的非常重要的部分。现如今，我们对于高速通信的应用需求变得越来越大，而且要求高精度，低延迟。5G行业的不断发展，要求我们必须迈入一个智能化的时代，比方说远程医疗，自动驾驶以及智慧城市等等，这些都要求更高速度，更低损耗的传输线。在追求高频高速的同时，新型的传输线还需要满足小型化，超薄化的特点要求，伴随着柔性印刷电路板在电子产品当中的不断应用。人们愈发的发现柔性印刷电路板更为环保，而且采用柔性印刷电子技术可以把传输的过程沉淀到柔性的基底表面，满足了新型传输线柔性集成化的特点。目前以此项技术为代表的柔性传输线设计已经出现在不同应用领域.

1、结构以及工作原理

当今，柔性印刷电路板技术已经可以使用在不同的领域当中了比方说，伊利诺伊香槟分校以及清华大学的学者共同研制出了一种可以使用于柔性可充电锂电池的相似性结构，这种结构能够使电池的可拉伸性提高四倍。澳大利亚的研究员研制了由聚酰亚胺所制成的柔性共面波导互连结构，能够有效的代替键合线来消除引线键合所带来的电感效应。美国的研究员设计了用于智能服装的多重拉伸结构，可以使用油墨来充当导电层，利用TPU来封装，可以让智能服装更加的耐洗以及拉伸性得到了非常好的提升。除上述所说之外，柔性印刷电路板还可以使用在医用电子创可贴，柔性显示屏以及超薄芯片等领域。所以我们在研究新型传输线路的设计的时候，是具有非常大的现实意义的。

1.1模式选择性传输线

模式选择性传输线也称为MSTL。MSTL是在2016年被首次提出的，这属于一种新型的结构，由加拿大的蒙特利尔大学学者提出。这种模式的传输线在传输的过程当中损耗比较低。MSTL的主要结构类似于在其顶部刻蚀两个平行槽，中心带是由金属电介质来填充的。当它的频率范围为直流道宽度为d的矩形波导TE10模式的截止频率的时候，MSTL模式跟微带线的准TEM模式是比较类似的。在这样的截止频率下，TE10的衰减常数是比较大的，并且会从传播TEM模式到TE10模式的强模式耦合。电磁在传播的过程当中，会从一种模式转变为另外一种模式。

1.2引导互联

目前引导互联是一种柔性高性能的互联结构，可以满足柔性电路板的设计要求，也能够满足高速传输的要求。2018年，Kong等提出了引导互联结构，引导互联结构的原理就是用紧密耦合的办法把电磁波从一端引导到另外一段。高速信号在两个垂直平面之间会根据线路的路径把信号进行传输，还可以把平面当中所对应的一些部分去除，能够实现更好的灵活性。使用这种构造办法能够有效地减少信号线周围的接地面积，可以增强柔性性能，同时为了补偿自电容的损失，信号之间还需要紧密的耦合，这样才能够达到在差分模式下仍然满足性能，把信号紧密的耦合到接收端。

1.3分段共面波导

SCPW是一种新型的传输线，主要使用在无线体域网当中，能够有效地提升非视距环境当中两个节点之间的可靠性，这种结构是利用微带滤波器结构提出来的。整个基本构件是由半波长谐振滤波器的改进结构而组成的，具有宽带传输的能力，而且可以接收天线稳定耦合。目前已在柔性印刷电路板结构之上进行了相应的改进。将带通滤波器跟微带线组合在一起，得出了一种新的辅助波导办法，可以使用于身体通信。现阶段柔性印刷电路板传输线结构，能够使用导电油墨替代了铜层，用纸机板跟泡沫板替代了电介质基板。

2、传输特性以及分析

MSTL在整个测量的范围之内有着连续的低损耗以及低色散等特性，为了进一步的去验证MSTL的性能。专家学者通过仿真软件对MSTL的电场分布以及模式转换特性进行了验证，证明柔性印刷电路板结果是非常符合设计要求的，对于宽带的应用以及高速通信来说，延迟失真跟色散也是非常重要的因素。除此之外，也有专家通过线法理论计算，并与加工的MSTL进行了对比，测量出在整个范围之内的插入损耗量是小于0.8DB的，同时通过ADS仿真分析了信号的色散特性，观察了眼图，测试了MSTL的信号完整性，并且比较了MSTL跟其他传统的传输线路的损耗。通过不断地研究发现，MSTL凭借两种传输模式在超宽带频率范围传输当中，其性能是非常的优异的。超宽带以及低损耗一直都是传输信号的非常重要的一个性能，所以在此基础之上我们可以去研究TE20的模式，这样可以提出更多的传输结构。GI结构有着许多的优点,KONG等人对GI结构进行了仿真建模，并且用矢量网络分析仪对其进行了分析。通过跟传统的FPC设计相比，可以发现GI结构的近端串扰更少，除此之外，由于参考平面上的空隙，GI结构占用较少的布线区域，所以GI结构能够有效地减少40%的厚度。MSTL 在整个工作频率范围内有着良好的传输特性。 随着科技发展, 小型化逐渐成为高频传输线发展的趋势之一。而 MSTL 结构尺寸相对较大, 因此, 可以采用其他方法进行改进, 如沿中心线切割一半形成单边结构进行测试研究, 以此满足未来的发展趋势。GI 结构的主要优势在于不仅有优良的灵活性,而且能保持良好的传输性能。

3结束语

综上所述，本文解析分享柔性印刷电路板的技术控制要点，从而更加了解柔性印刷电路板的技术，在科技水平发展的进程中，要持续提升柔性印刷电路板的技术，从而推动印刷版产业的发展，乃至推动社会的进步与人们生活水平的提升。本文对近年来新型传输线结构进行了论述,分别从工作原理、传输特性与材料工艺层面进行归纳,并针对各个结构提出进一步的研究方向。随着科技进步以及5G时代的到来,人们对传输线有了更高的要求,小型化、超薄化、多模式超宽带和可穿戴成为了未来的发展方向,而新型传输线凭借着低损耗、低串扰、高灵活性等特性切实满足发展趋势,可应用在未来的高速电子电路、小型化柔性设备和体域网领域中。因此,新型传输线的研究具有很大的应用前景，需要我国相关研究人员努力探索从而提升柔性印刷电路板的技术蓬勃发展，为我国科学技术迅猛发展添砖加瓦。

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