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柔性電路板基礎知識解析
作者: 佚名 時間:2019-11-5文章來源:百度訪問量:1314

柔性電路板(flexible printed circuit 簡稱fpc)是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性,絕佳的可撓性印刷電路板。具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點。

柔性電路板(flexibleprintedcircuit,fpc),又稱軟性電路板、撓性電路板,其以質量輕、厚度薄、可自由彎曲折疊等優良特性而備受青睞…,但國內有關fpc的質量檢測還主要依靠人工目測,成本高且效率低。而隨著電子產業飛速發展,電路板設計越來越趨于高精度、高密度化,傳統的人工檢測方法已無法滿足生產需求,fpc缺陷自動化檢測成為產業發展必然趨勢。

柔性電路(fpc)是上世紀70年代美國為發展航天火箭技術發展而來的技術,是以聚脂薄膜或聚酰亞胺為基材制成的一種具有高度可靠性,絕佳曲撓性的印刷電路,通過在可彎曲的輕薄塑料片上,嵌入電路設計,使在窄小和有限空間中堆嵌大量精密元件,從而形成可彎曲的撓性電路。此種電路可隨意彎曲、折迭重量輕,體積小,散熱性好,安裝方便,沖破了傳統的互連技術。在柔性電路的結構中,組成的材料是是絕緣薄膜、導體和粘接劑。

組成材料

1、絕緣薄膜

絕緣薄膜形成了電路的基礎層,粘接劑將銅箔粘接至了絕緣層上。在多層設計中,它再與內層粘接在一起。它們也被用作防護性覆蓋,以使電路與灰塵和潮濕相隔絕,并且能夠降低在撓曲期間的應力,銅箔形成了導電層。

在一些柔性電路中,采用了由鋁材或者不銹鋼所形成的剛性構件,它們能夠提供尺寸的穩定性,為元器件和導線的安置提供了物理支撐,以及應力的釋放。粘接劑將剛性構件和柔性電路粘接在了一起。另外還有一種材料有時也被應用于柔性電路之中,它就是粘接層片,它是在絕緣薄膜的兩側面上涂覆有粘接劑而形成。粘接層片提供了環境防護和電子絕緣功能,并且能夠消除一層薄膜,以及具有粘接層數較少的多層的能力。

絕緣薄膜材料有許多種類,但是最為常用的是聚酷亞胺和聚酯材料。目前在美國所有柔性電路制造商中接近80%使用聚酰亞胺薄膜材料,另外約20%采用了聚酯薄膜材料。聚酰亞胺材料具有非易燃性,幾何尺寸穩定,具有較高的抗扯強度,并且具有承受焊接溫度的能力,聚酯,也稱為聚乙烯雙苯二甲酸鹽(polyethyleneterephthalate簡稱:pet),其物理性能類似于聚酰亞胺,具有較低的介電常數,吸收的潮濕很小,但是不耐高溫。

聚酯的熔化點為250℃,玻璃轉化溫度(tg)為80℃,這限制了它們在要求進行大量端部焊接的應用場合的使用。在低溫應用場合,它們呈現出剛性。盡管如此,它們還是適合于使用在諸如電話和其它無需暴露在惡劣環境中使用的產品上。聚酰亞胺絕緣薄膜通常與聚酰亞胺或者丙烯酸粘接劑相結合,聚酯絕緣材料一般是與聚酯粘接劑相結合。與具有相同特性的材料相結合的優點,在干焊接好了以后,或者經多次層壓循環操作以后,能夠具有尺寸的穩定性。在粘接劑中其它的重要特性是較低的介電常數、較高的絕緣阻值、高的玻璃轉化溫度和低的吸潮率。

2、導體

銅箔適合于使用在柔性電路之中,它可以采用電淀積(electrodeposited簡稱:ed),或者鍍制。采用電淀積的銅箔一側表面具有光澤,而另一側被加工的表面暗淡無光澤。它是具有柔順性的材料,可以被制成許多種厚度和寬度,ed銅箔的無光澤一側,常常經特別處理后改善其粘接能力。鍛制銅箔除了具有柔韌性以外,還具有硬質平滑的特點,它適合于應用在要求動態撓曲的場合之中。

3、粘接劑

粘接劑除了用于將絕緣薄膜粘接至導電材料上以外,它也可用作覆蓋層,作為防護性涂覆,以及覆蓋性涂覆。兩者之間的主要差異在于所使用的應用方式,覆蓋層粘接覆蓋絕緣薄膜是為了形成疊層構造的電路。粘接劑的覆蓋涂覆所采用的篩網印刷技術。不是所有的疊層結構均包含粘接劑,沒有粘接劑的疊層形成了更薄的電路和更大的柔順性。它與采用粘接劑為基礎的疊層構造相比較,具有更佳的導熱率。由于無粘接劑柔性電路的薄型結構特點,以及由于消除了粘接劑的熱阻,從而提高了導熱率,它可以使用在基于粘接劑疊層結構的柔性電路無法使用的工作環境之中。

產前處理

在生產過程中,為了防止開短路過多而引起良率過低或減少鉆孔、壓延、切割等粗工藝問題而導致的fpc板報廢、補料的問題,及評估如何選材方能達到客戶使用的最佳效果的柔性線路板,產前預處理顯得尤其重要。

產前預處理,需要處理的有三個方面,這三個方面都是由工程師完成。首先是fpc板工程評估,主要是評估客戶的fpc板是否能生產,公司的生產能力是否能滿足客戶的制板要求以及單位成本;如果工程評估通過,接下來則需要馬上備料,滿足各個生產環節的原材料供給,最后,工程師對:客戶的cad結構圖、gerber線路資料等工程文件進行處理,以適合生產設備的生產環境與生產規格,然后將生產圖紙及mi(工程流程卡)等資料下放給生產部及文控、采購等各個部門,進入常規生產流程。

生產流程

雙面板制

開料→ 鉆孔→ pth → 電鍍→ 前處理→ 貼干膜 → 對位→曝光→ 顯影 → 圖形電鍍 → 脫膜 → 前處理→ 貼干膜 →對位曝光→ 顯影 →蝕刻 → 脫膜→ 表面處理 → 貼覆蓋膜 → 壓制 → 固化→ 沉鎳金→ 印字符→ 剪切→ 電測 → 沖切→ 終檢→包裝 → 出貨

單面板制

開料→ 鉆孔→貼干膜 → 對位→曝光→ 顯影 →蝕刻 → 脫膜→ 表面處理 → 貼覆蓋膜 → 壓制 → 固化→表面處理→沉鎳金→ 印字符→ 剪切→ 電測 → 沖切→ 終檢→包裝 → 出貨

特性

1、短:組裝工時短

所有線路都配置完成。省去多余排線的連接工作

2、小:體積比pcb小

可以有效降低產品體積。增加攜帶上的便利性

3、輕:重量比 pcb (硬板)輕

可以減少最終產品的重量

4、薄:厚度比pcb薄

可以提高柔軟度。加強再有限空間內作三度空間的組裝

基本結構

銅箔基板(copper film)

銅箔:基本分成電解銅與壓延銅兩種。 厚度上常見的為1oz 1/2oz 和 1/3 oz

基板膠片:常見的厚度有1mil與1/2mil兩種。

膠(接著劑):厚度依客戶要求而決定。

覆蓋膜保護膠片(cover film)

覆蓋膜保護膠片:表面絕緣用。 常見的厚度有1mil與1/2mil.

膠(接著劑):厚度依客戶要求而決定。

離形紙:避免接著劑在壓著前沾附異物;便于作業。

補強板(pi stiffener film)

補強板: 補強fpc的機械強度,方便表面實裝作業。常見的厚度有3mil到9mil.

膠(接著劑):厚度依客戶要求而決定。

離形紙:避免接著劑在壓著前沾附異物。

emi:電磁屏蔽膜,保護線路板內線路不受外界(強電磁區或易受干擾區)干擾。

優缺點

多層線路板的優點:組裝密度高、體積小、質量輕,因為高密度裝配、部件(包括零部件)間的連線減少,從而增加了可靠性;能增加接線層,然后增加設計彈性;也可以構成電路的阻抗,可形成具有一定的高速傳輸電路,可以設定電路、電磁屏蔽層,還可安裝金屬芯層滿足特殊熱隔熱等功能與需求;安裝方便、可靠性高。

多層pcb板的缺點(不合格):成本高、周期長;需要高可靠性檢驗方法。多層印制電路是電子技術、多功能、高速度、小體積大容量方向的產物。隨著電子技術的發展,特別是大規模和超大規模集成電路的廣泛應用,多層印制電路密度較高的快速、高精度、高數改變方向出現細紋。

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