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柔性电路板基础知识解析

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成长也许就是越来越沉默

柔性电路板(Flexible Printed Circuit 简称FPC)是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性绝佳的可挠性印刷电路板具有配线密度高重量轻厚度薄弯折性好的特点

柔性电路板(FlexiblePrintedCircuitFPC)又称软性电路板挠性电路板其以质量轻厚度薄可自由弯曲折叠等优良特性而备受青睐但国内有关FPC的质量检测还主要依靠人工目测成本高且效率低而随着电子产业飞速发展电路板设计越来越趋于高精度高密度化传统的人工检测方法已无法满足生产需求FPC缺陷自动化检测成为产业发展必然趋势

柔性电路(FPC)是上世纪70年代美国为发展航天火箭技术发展而来的技术是以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材制成的一种具有高度可靠性绝佳曲挠性的印刷电路通过在可弯曲的轻薄塑料片上嵌入电路设计使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件从而形成可弯曲的挠性电路此种电路可随意弯曲折迭重量轻体积小散热性好安装方便冲破了传统的互连技术在柔性电路的结构中组成的材料是是绝缘薄膜导体和粘接剂

组成材料

1绝缘薄膜

绝缘薄膜形成了电路的基础层粘接剂将铜箔粘接至了绝缘层上在多层设计中它再与内层粘接在一起它们也被用作防护性覆盖以使电路与灰尘和潮湿相隔绝并且能够降低在挠曲期间的应力铜箔形成了导电层

在一些柔性电路中采用了由铝材或者不锈钢所形成的刚性构件它们能够提供尺寸的稳定性为元器件和导线的安置提供了物理支撑以及应力的释放粘接剂将刚性构件和柔性电路粘接在了一起另外还有一种材料有时也被应用于柔性电路之中它就是粘接层片它是在绝缘薄膜的两侧面上涂覆有粘接剂而形成粘接层片提供了环境防护和电子绝缘功能并且能够消除一层薄膜以及具有粘接层数较少的多层的能力

绝缘薄膜材料有许多种类但是最为常用的是聚酷亚胺和聚酯材料目前在美国所有柔性电路制造商中接近80%使用聚酰亚胺薄膜材料另外约20%采用了聚酯薄膜材料聚酰亚胺材料具有非易燃性几何尺寸稳定具有较高的抗扯强度并且具有承受焊接温度的能力聚酯也称为聚乙烯双苯二甲酸盐(Polyethyleneterephthalate简称PET)其物理性能类似于聚酰亚胺具有较低的介电常数吸收的潮湿很小但是不耐高温

聚酯的熔化点为250℃玻璃转化温度(Tg)为80℃这限制了它们在要求进行大量端部焊接的应用场合的使用在低温应用场合它们呈现出刚性尽管如此它们还是适合于使用在诸如电话和其它无需暴露在恶劣环境中使用的产品上聚酰亚胺绝缘薄膜通常与聚酰亚胺或者丙烯酸粘接剂相结合聚酯绝缘材料一般是与聚酯粘接剂相结合与具有相同特性的材料相结合的优点在干焊接好了以后或者经多次层压循环操作以后能够具有尺寸的稳定性在粘接剂中其它的重要特性是较低的介电常数较高的绝缘阻值高的玻璃转化温度和低的吸潮率

2导体

铜箔适合于使用在柔性电路之中它可以采用电淀积(Electrodeposited简称ED)或者镀制采用电淀积的铜箔一侧表面具有光泽而另一侧被加工的表面暗淡无光泽它是具有柔顺性的材料可以被制成许多种厚度和宽度ED铜箔的无光泽一侧常常经特别处理后改善其粘接能力锻制铜箔除了具有柔韧性以外还具有硬质平滑的特点它适合于应用在要求动态挠曲的场合之中

3粘接剂

粘接剂除了用于将绝缘薄膜粘接至导电材料上以外它也可用作覆盖层作为防护性涂覆以及覆盖性涂覆两者之间的主要差异在于所使用的应用方式覆盖层粘接覆盖绝缘薄膜是为了形成叠层构造的电路粘接剂的覆盖涂覆所采用的筛网印刷技术不是所有的叠层结构均包含粘接剂没有粘接剂的叠层形成了更薄的电路和更大的柔顺性它与采用粘接剂为基础的叠层构造相比较具有更佳的导热率由于无粘接剂柔性电路的薄型结构特点以及由于消除了粘接剂的热阻从而提高了导热率它可以使用在基于粘接剂叠层结构的柔性电路无法使用的工作环境之中

产前处理

在生产过程中为了防止开短路过多而引起良率过低或减少钻孔压延切割等粗工艺问题而导致的FPC板报废补料的问题及评估如何选材方能达到客户使用的最佳效果的柔性线路板产前预处理显得尤其重要

产前预处理需要处理的有三个方面这三个方面都是由工程师完成首先是FPC板工程评估主要是评估客户的FPC板是否能生产公司的生产能力是否能满足客户的制板要求以及单位成本如果工程评估通过接下来则需要马上备料满足各个生产环节的原材料供给最后工程师对客户的CAD结构图gerber线路资料等工程文件进行处理以适合生产设备的生产环境与生产规格然后将生产图纸及MI(工程流程卡)等资料下放给生产部及文控采购等各个部门进入常规生产流程

生产流程

双面板制

开料→ 钻孔→ PTH → 电镀→ 前处理→ 贴干膜 → 对位→曝光→ 显影 → 图形电镀 → 脱膜 → 前处理→ 贴干膜 →对位曝光→ 显影 →蚀刻 → 脱膜→ 表面处理 → 贴覆盖膜 → 压制 → 固化→ 沉镍金→ 印字符→ 剪切→ 电测 → 冲切→ 终检→包装 → 出货

单面板制

开料→ 钻孔→贴干膜 → 对位→曝光→ 显影 →蚀刻 → 脱膜→ 表面处理 → 贴覆盖膜 → 压制 → 固化→表面处理→沉镍金→ 印字符→ 剪切→ 电测 → 冲切→ 终检→包装 → 出货

特性

1组装工时短

所有线路都配置完成省去多余排线的连接工作

2体积比PCB小

可以有效降低产品体积增加携带上的便利性

3重量比 PCB (硬板)轻

可以减少最终产品的重量

4厚度比PCB薄

可以提高柔软度加强再有限空间内作三度空间的组装

基本结构

铜箔基板(Copper Film)

铜箔基本分成电解铜与压延铜两种 厚度上常见的为1oz 1/2oz 和 1/3 oz

基板胶片常见的厚度有1mil与1/2mil两种

胶(接着剂)厚度依客户要求而决定

覆盖膜保护胶片(Cover Film)

覆盖膜保护胶片表面绝缘用 常见的厚度有1mil与1/2mil.

胶(接着剂)厚度依客户要求而决定

离形纸避免接着剂在压着前沾附异物便于作业

补强板(PI Stiffener Film)

补强板 补强FPC的机械强度方便表面实装作业常见的厚度有3mil到9mil.

胶(接着剂)厚度依客户要求而决定

离形纸避免接着剂在压着前沾附异物

EMI电磁屏蔽膜保护线路板内线路不受外界(强电磁区或易受干扰区)干扰

优缺点

多层线路板的优点组装密度高体积小质量轻因为高密度装配部件(包括零部件)间的连线减少从而增加了可靠性能增加接线层然后增加设计弹性也可以构成电路的阻抗可形成具有一定的高速传输电路可以设定电路电磁屏蔽层还可安装金属芯层满足特殊热隔热等功能与需求安装方便可靠性高

多层pcb板的缺点(不合格)成本高周期长需要高可靠性检验方法多层印制电路是电子技术多功能高速度小体积大容量方向的产物随着电子技术的发展特别是大规模和超大规模集成电路的广泛应用多层印制电路密度较高的快速高精度高数改变方向出现细纹


2020-01-01
电路板
电路板
电路板的名称有:陶瓷电路板,氧化铝陶瓷电路板,氮化铝陶瓷电路板,线路板,PCB板,铝基板,高频板,厚铜板,阻抗板,PCB,超薄线路板,超薄电路板,印刷(铜刻蚀技术)电路板等。
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