FPC软性印制电路板制程工艺简介.doc

FPCB 简介 软性印刷电路板简介 1. 软板(FLEXIBLE PRINTED CIRCUIT)简介 以俱挠性之基材制成之印刷电路板具有体积小重量轻可做3D 立体组装及动态挠曲等优。 2. 基本材料 2.1. 铜箔基材COPPER CLAD LAMINATE 由铜箔+胶+基材组合而成亦有无胶基材亦即仅铜箔+基材其价格较高在目前应用上较少除非特殊需求。 2.1.1. 铜箔Copper Foil 在材料上区分为压延铜(ROLLED ANNEAL Copper Foil)及电解铜(ELECTRO DEPOSITED Copper Foil)两种在特性上来说压延铜的机械特性较佳有挠折性要求时大部分均选用压延铜厚度上则区分为1/2oz (0.7mil) 1oz 2oz 等三种，一般均使用1oz。 2.1.2. 基材Substrate 在材料上区分为PI (Polymide ) Film 及PET (Polyester) Pilm 两种PI 之价格较高但其耐燃性较佳PET 价格较低但不耐热因此若有焊接需求时大部分均选用PI 材质厚度上则区分为1mil 2mil 两种。 2.1.3. 胶Adhesive 胶一般有Acrylic 胶及Expoxy 胶两种最常使用Expoxy 胶厚度上由0.41mil 均有一般使用1mil 胶厚 2.2. 覆盖膜Coverlay 覆盖膜由基材+胶组合而成其基材亦区分为PI 与PET 两种视铜箔基材之材质选用搭配之覆盖膜覆盖膜之胶亦与 铜箔基材之胶相同厚度则由0.51.4mil。 2.3. 补强材料Stiffener 软板上局部区域为了焊接零件或增加补强以便安装而另外压合上去之硬质材料。 2.3.1. 补强胶片区分为PI 及PET 两种材质 2.3.2. FR4 为Expoxy 材质 2.3.3. 树脂板一般称尿素板 补强材料一般均以感压胶PRESSURE SENSITIVE ADHESIVE 与软板贴合但PI 补强胶片则均使用热熔胶 (Thermosetting)压合。 2.4. 印刷油墨 印刷油墨一般区分为防焊油墨(Solder Mask 色) 文字油墨(Legen 白色黑色) 银浆油墨(Silver Ink 银色)三种而 油墨种类又分为UV 硬化型(UV Cure)及热烘烤型(Thermal Post Cure)二种。 2.5. 表面处理 2.5.1. 防锈处理于裸铜面上抗氧化剂 2.5.2. 钖铅印刷于裸铜面上以钖膏印刷方式再过回焊炉 2.5.3. 电镀电镀锡/铅(Sn/Pb) 镍/金(Ni/Au) 2.5.4. 化学沉积以化学药液沉积方式进行锡/铅镍/金表面处理 2.6. 背胶(双面胶) 胶系一般有Acrylic 胶及Silicone 胶等而双面胶又区分为有基材(Substrate)胶及无基材胶 。 3. 常用单位 3.1. mil: 线宽/距之量测单位 1mil= 10-3 inch= 25.4x10-3 mm= 0.0254 mm 3.2. 镀层厚度之量测单位 =10-6 inc 4. 软板制程 4.1. 一般流程 4.2. 钻孔NC Drilling 双面板为使上下线路导通以镀通孔方式先钻孔以利后续镀铜 4.2.1. 钻孔程序编码 铜箔基材钻孔程序 B40 NNN RR 400(300) 铜箔基材 品料号末三码 版别 程序格式(4000/3000) 覆盖膜钻孔程序 B45 NNN RR 40T(30B) 覆盖膜 品料号末三码 版别 40/30 程序格式 T 上CVL B 下CVL 加强片钻孔程序 B46 NNN RR 4#A 加强片 品料号末三码 版别 4 程序格式 # 离型纸方向 0-无, 1-上, 2-下, 3-双面 A 加强片A 背胶钻孔程序 B47 NNN RR 4#A 背胶 品料号末三码 版别 4 程序格式 # 离型纸方向 0-无, 1-上, 2-下, 3-双面 A 加强片A 4.2.2. 钻孔程序版面设计 对位孔:位于版面四角其中左下角为2 孔(方向孔) 其余3个角均为1 孔共5。孔此五孔为钻孔时寻边用亦为曝光及 AOI 之套Pin 孔以及方向辨别用。 断针检查孔：位于左下角之方向孔上方，为每一孔径钻针所钻之最后一孔，有断针造成漏钻时，即会减少该孔径之孔。 切片检查孔：于板中边料位置先钻四角1.0mm 孔做为割下试片之，依据再于内部以该料号最小孔径钻四孔做为镀铜后之切片检查用。 4.2.3. 钻孔注意事项 砌板厚度(上砌板0.8mm 下砌板1.5mm) 尺寸 板方向打Pin 方向 板数量 钻孔程序文件名版别 钻针寿命 对位孔须位于版内 断针检查 4.3. 黑孔/镀铜Black Hole/Cu Plating 于钻孔后以黑孔方式于孔壁绝缘位置，以碳粉附着而能导电再以镀铜方式于孔壁上形成孔铜达，到上下线路导通之目的。其大致方式为先以整孔剂使孔壁带正电荷经黑孔，使带负电微粒之碳粉附着于表面，再以微蚀将铜面上之碳粉剥离，仅留孔壁绝缘位置上有一层碳粉经镀铜后形成孔铜。 4.3.1. 黑孔注意事项 微蚀是否清洁无滚轮痕水痕压折痕 4.3.2. 镀铜注意事项 夹板是否夹紧 镀铜面铜厚度 孔铜切片检查不可孔破 4.4. 压膜/曝光Dry Film Lamination/Exposure 4.4.1. 干膜Dry Film 为一抵抗蚀刻药液之介质藉由曝光，将影像转移显影后有曝光之位置将留下而于蚀刻时可保护铜面不被蚀刻液侵蚀形成线路。 4.4.2. 底片 底片为一透明胶片我们所使用之曝光底片为一负片看得到黑色部分，为我们所不要之位置透明部分为我们要留下之位置底片有药膜面，及非药膜面药膜面错误会造成曝光时光散射而造成影像转移时，无法达到我们所要之线宽尺寸造成良率降低。 4.4.3. 底片编码原则 4.4.4. 底片版面设计Tooling Hole 曝光套Pin 孔(D) 底片经冲孔后供曝光套Pin 用 冲孔辅助孔(H) 供底片或线路冲孔之准备孔 AOI 套Pin 孔(D) 线路上同曝光套Pin 孔供AOI 套Pin 用 假贴合套Pin 孔(K) 供假贴合套Pin 用 印刷套Pin 孔(P) 供印刷套Pin 用 冲型套Pin 孔(G) 供冲型套Pin 用 电测套Pin 孔(E) 供整板电测套Pin 用 4.4.5. 底片版面设计标记 贴CVL 标记C 贴加强片标记S 印刷识别标记? 印刷对位标记 贴背胶标记A 或BA 线宽量测区供线宽量测之标准区其所标示之尺寸10mil、4.6mil 等为底片之设计尺寸为底片进料检验之 尺寸蚀刻后之规格中心值则依转站单上所标示。 版面尺寸标记?300MM? X Y 轴各一 底片编号标记做为底片复本之管制为以8888 数字标记 最小线宽/线距标记W/G 供蚀刻条件设定 产品DateCode 标记：做为生周期之控制以8888 数字标记 顺序为周/年。 工单编号标示框W/N 做为工单编号填写用 备注8888 数字表示方式 4.4.6. 压膜注意事项 干膜不可皱折 膜须平整不可有气泡 压膜滚轮须平整及清洁 压膜不可偏位 双面板裁切干膜时须切不可残留干膜屑 4.4.7. 曝光注意事项 底片药膜面须正确(接触干膜方向) 底片须清洁不可有刮伤物缺口凸出针等情形 底片寿命是否在使用期限内 底片工令号是否正确 曝光对位须准确不可有孔破偏位之情形 曝光能量21 阶测试须在79 阶间 吸真空是否足够时间牛顿是否出 曝光台面之清洁 4.5. 显影/蚀刻/剥膜DEVELOPING, ETCHING, STRIPPING 压膜/曝光后之基材，经显影将须保留之线路位置干膜留下以保护铜面不被蚀刻液蚀刻，蚀刻后形成线路，再经剥膜将干膜剥除。 4.5.1. D.E.S.注意事项 放板方向位置 单面板收料速度左右不可偏摆 显影是否完全 剥膜是否完全 是否有烘干 线宽量测 线路检验 4.6. 微蚀 微蚀为一表面处理工站，藉由微蚀液将铜面进行轻微蚀刻以将氧化层蚀刻去除，再上抗氧化剂防止氧化。 4.6.1. 微蚀注意事项 铜面是否氧化 烘干是否完全 不可有滚轮痕压折痕水痕 4.7. CVL 假接着/压合 CVL 先以人工或假接着机套Pin 预贴再经压合将气泡赶出后经烘烤将胶熟化。 4.7.1. CVL 假接着注意事项 CVL 开孔是否对标线(C) PI 补强片是否对标线(S) 铜面不可有氧化象 CVL 下不可有物CVL 屑等 4.7.2. 压合注意事项 玻纤布/耐氟须平整 PI 加强片不可脱落 压合后不可有气泡 4.8. 冲孔 以CCD 定位冲孔机针对后工站所需之定位孔冲孔。 4.8.1. 冲孔注意事项 不可冲偏 孔数是否正确不可漏冲孔 孔内不可毛边 4.9. 镀锡铅 以电镀锡铅针对CVL 开孔位置之手指Pad 进行表面处理。 4.9.1. 镀锡铅注意事项 夹板是否夹紧 电镀后外观(不可白雾焦黑露铜针孔) 膜厚测试依转站单上规格 密着性测试以3M 600 胶带测试 焊锡性测试以小锡炉280 10 秒钟沾锡沾锡面积须超过95% 4.10. 水平喷锡 以水平喷锡针对CVL 开孔位置之手指、Pad 进行表面处理，先经烘烤去除PI 所吸之水份，再上助焊剂(Flux)后再喷锡、水洗、烘干。 4.10.1. 喷锡注意事项 烘烤时间是否足够 导板粘贴方式 水洗是否清洁不可有Flux 残留 喷锡外观(不可有剥铜渗锡露铜锡面不均锡渣压伤等情形) 4.11. 印刷 一般均是印刷文字，银浆通常是用于屏蔽用，银浆印刷后须再印刷防焊做为保护用。 4.11.1. 印刷注意事项 油墨黏度 印刷方向(正/反面前/后方向) 依印刷底片编码原则区分正/反面依印刷对位标示及箭头标示区分前后方向。 印刷位置度 印刷台面是否清洁 网板是否清洁 印刷DateCode 是否正确 印刷外观(荫开文字不清物等) 烘烤后密着性测试以3M 600 胶带测试 4.12. 冲型 一般均以钢模(Hard Die)冲软板外型，其精度较佳，刀模(Steel Rule Die)一般用于制样用，或是一般背胶、PI/PET 加强片、等精度要求不高之配件冲型用，亦或是分条用。当品长度较长时，钢模可设计两段式冲型，以避免因材料胀缩造成冲偏，此时需采对称排版，则仅一套钢模即可，否则须开两套钢模。 4.12.1. 冲型注意事项 手指偏位 压痕 毛边 背胶/加强片方向 4.13. 电测 以整板或冲型后单pcs 进行电测，一般仅测Open/Short/绝缘阻抗，成品若有电阻/电容则须以ICT 进行测试，整板电测时，区分为完全测试及仅测短路(开路以目检手指或Pad 是否镀上锡铅判别)两种。 4.13.1. 整板短路测试原理 线路为简单排线时，可藉由电镀线设计方式进行整板电测以节省电测时间，其原理为利用排线单、双跳线拉出电镀线，任一相邻线路短路时，即可测出，而断线时则手指无法镀上锡铅，如图所示。 虚线表示成型边 4.13.2. 电测注意事项 导通阻抗绝缘阻抗高压电压等条件是否正确 测试数是否正确 测试档名是否正确 检查码是否正确 整板电测时电镀线是否切断 防呆装置是否开启 不良品是否区隔 柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuit Board)是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路，具有许多硬性印刷电路板不具备的优点。例如它可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从而达到元器件裝配和导线连接的一体化。利用FPC可大大縮小电子产品的体积，适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。因此，FPC在航天、军事、移动通讯、笔记本电脑、计算机外设、PDA、数码相机等领域或产品上得到了广泛的应用。 FPC还具有良好的散热性和可焊性以及易于装运、综合成本较低等优点，软硬结合的设计也在一定程度上弥补了柔性基材在元件承载能力上的略微不足。 柔性印刷电路板有单面、双面和多层之分。所采用的基材以聚酰亚胺覆铜板为主。此种材料耐热性高、尺寸稳定性好，与兼有机械保护和良好电气绝缘性能的覆盖膜通过压制而成最终产品。双面，多层次印制电路的表层和内层导体通过金属化实现内外层电路的电气连接。 选择柔性电路板的特点： 当把挠性板与刚性板比较时，挠性板具有如下特点： 可进行挠曲和立体组装，取代很多转接部件，达到最大使用有效空间。随着电子产品继续缩小和立体组装变成关键，加上采用无粘结层覆铜箔基材和可挠性的覆盖膜，使挠性板的质量和可靠性保证和提高的情况下，用户已倾向于采用挠性板或刚挠性板。目前的挠性印制板可以变曲成6.35mm的圆筒形（半径为3.18mm）时也不会损坏元件和失去可靠性。因此，这种挠性印制板可以制成各种各样的形状，如电机中转子上的应用等等。至于刚挠性印制板结构更是多种多样，这些产品广泛应用于军事、航天航空、计算机、通讯设备和汽车工业等等。且其应用比率呈迅速上升之势。 可制造更高密度或更精细节距的产品。由于采用更薄的铜箔（如5mm，9mm等）和更薄的介质（如聚酰亚胺膜厚可达25mm）以及不含增强材料（如玻璃布等）来加工更精细线宽与间距，目前操作窗口为75150mm，而有些工厂已能常规生产50mm的线宽/间距的挠性板。因为含薄铜箔的挠性基材无采用增强的玻璃纤维，具有很平整的介质表面，故可生产出更陡直、高清晰度和完整的导线来。加上有更高的合格率，因而,可克服挠性基材成本较高的问题。在制造微小孔方面，由于没有增强的玻璃纤维布，介质层很薄，因而易于采用冲孔法、化学蚀刻法（某些化学溶液是能用图像转移方法来蚀刻聚酰亚胺薄膜的激光蚀孔和等离子体创造出比数控钻孔得到的更微小的孔和各种形状（如方形、长方形、椭园形等等）的孔、甚至可以制造出小到f 25f 50m m的孔（如用激光方法），而成本也低得多，作为低成本制造微小孔来说，冲孔和化学蚀刻工艺也可能是未来会受到重视和普遍应用的方法。 挠性线路的另一个优点是可以采用卷绕的传送滚筒加工方法 （Roll-to-Roll），易于自动化、量产化，从而大大提高了生产率，达到经济性的生产。同时，由于牵拉加工一致，生产环境（温度、温度）条件易于控制，可减低由于分片（块）制造时所带来人为操作和管理因素影响其尺寸稳定性问题。或者尺寸变化误差小，从而易于掌握和采取有效补偿措施来解决，其结果可提高产品合格率和可靠性。因此，采用薄型挠性基材（膜）以连续的卷绕的传送滚筒加工方法，其可行性和经济性易于理解。这种方法也变得更重要了。因为它可以避免很多操作和管理所带来的问题，其生产成本也将明显降下来。 柔性印刷电路板(Flexible Printed Circuits, FPC)与硬质印刷电路板相较，FPC具有耐高温、能够弯曲使用、较为轻雹组装容易、可做空间立体配线等优点，因此，FPC广泛运用在笔记本电脑、硬盘驱动器、通信产品、TFT-LCD等产业。同时，在军事上、航天航空、汽车和超精细节距应用方面（如超级计算机等）已占有一席之地，而今首先是刚性和挠性结合起来形成的刚挠性板，将是相得益彰，以实现更薄、更精细节距、更优越的高密度互连（HDI）的一代产品。 根据上述的特点，挠性基材具有更易于生产精细或超精细的线宽/间距和微小孔加工的优点，因而，挠性线路板更可能成为MCM-L生产的优选方法，实际上它已经开始MCM-L生产和应用了。 由于无粘结层材料、可弯曲的感光覆盖膜或适用于挠性线路上的液态感光阻焊剂等的开发成功和应用。使挠性线路不仅质量保证、合格率提高，而且易于自动化、量产化生产。加上电子产品的“轻、薄、短、小”化和立体组装变成必要和关键，如PCMCIA卡上，挠性板和刚挠性板已受到用户的重视和看好。目前，虽然挠性板还处在刚起步阶段，但是，挠性板的明显优点和潜在能力，使它在PCB生产和市场上的地位越来越受到人们的认识和重视，因而，挠性线路板的产值将以20的年均速度增长。同时，挠性板的加工设备和条件已经开始走向成熟，材料等供应商也不断地改进产品以满足这种增长的要求，因此，有人认为：“挠性板大展宏图的时代终于到来了”，“在明天，挠性板将会主宰着精细线路的世界”。所以，今后的挠性线路板的年均增长率要比预计的大（TMRC），