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柔性电路板基础知识解析
作者: 佚名 时间:2019-11-5文章来源:百度访问量:1486

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(flexibleprintedcircuit,fpc),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、短: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、小: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、轻:重量比 pcb (硬板)轻

可以减少最终产品的重量

4、薄: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。

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