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FPC基础知识培训2013年7月10日 1 主要内容 一 前言二 FPC的主要特点和应用领域三 FPC的主要物料四 FPC的种类与结构五 双面生产方式简介六 工艺流程 2 一 前言 FPC 又称软板 全称为FlexiblePrintCircuitBoard 是用不同于我们熟悉的刚性板材的材料制作而成的印制电路板 软板具有体积小 重量轻 动态挠曲 折叠 可3D组装等优点 我们熟悉的数码相机 打印机 手机等产品中均装配有挠性印制电路板 3 4 二 FPC的主要特点和应用领域产品特点 A 可动态挠曲 轻薄B 体积小 导电性好 绝缘性好C 装配工艺性好 可折叠做3D立体安裝 D 配线密度高 组合简单 应用领域 自动化仪器仪表 办公设备 通讯设备 汽车仪表 航天仪表 手机 数码相机 5 三 FPC的主要物料 3 1 基材 有无胶板材和有胶板材两种 有胶板材由铜箔 胶 基材组成 无胶板材直接由铜箔 基材 6 铜箔分为电解铜箔 ED ElectroDeposit 和压延铜箔 RA RolledandAnnealed 主要是挠曲性能上的差别 7 电解和压延铜箔 其级别和特点 如下表所示 8 3 2 聚酰亚胺覆盖膜相当于刚性板的阻焊油墨 覆盖膜由PI 胶组成 9 离型纸 接着剂 AD PI膜 15 20 25 30 m 0 5 1 2mil 3 3 纯胶 纯胶相当于刚性板用的半固化片 起粘结的作用 10 离型纸 接着剂 AD 开料前开料后 11 3 3 纯胶膜纯胶与板的结合也是采用高温和高压下压合的方式 用我们刚性板的压机就可以压合 挠性板也存在填胶问题 主要受铜厚和胶厚的影响 我们购买的纯胶的胶厚为12 7um 25um 40um 3 4 补强补强板是为了增强挠性板焊接或金手指部位的硬度 一般贴在焊接或金手指部分的底部 常有的补强有PI基材 FR4基材 PET基材和钢片 12 13 聚酯补强材料FR 4补强材料钢片补强材料 14 PI补强开料后 离型纸 接着剂 AD PI 1mil 3 5 7 8 9 10 11 13mil 15 3 5 加工过程中的其他辅助物料 16 四 FPC的种类与结构A 单面FPCB 单面镂空FPCC 双面FPCD 双面镂空FPCE 多层FPCF 多层分层FPCG 刚挠结合板 4 1 单面板 单元板 单面板就是只有一层导电图形层 17 注 单面FPC板 采用一头镀金和一头镀锡工艺 4 1 单面板 Singleside 单面线路 保护膜 单层导体上涂一层接着剂 或无接着剂 再加上一层介电层所组成 18 4 2 双面板 单元板 双面板是有两层导电图形层 19 注 1 上左图为双面TFT板 镀金工艺 2 上右图为双面镂空板 镂空手指为镀锡工艺 细手指为电金工艺 20 双面板两面皆有铜箔 且要经过镀通孔制程使上下两层导通 4 3 多层板 分层板多层印刷线路板是指由三层及以上的导电图形层与绝缘材料交替层压粘结在一起制成的印刷电路板 21 注 1 左图为三层分层板 由三个单面FPC板压合而成 表面采用沉金工艺 2 右图为分层区的放大图片 多层分层板 Multilayer 多个单面 或双面板 纯胶 保护膜压合而成 钻孔镀铜后各导电层相通 22 可增加线路密度提高可靠性 纯胶开口设计其挠折性佳 23 刚挠结合板 Flex rigid 单面或双面FPC 多层硬板粘接或焊压接而成 软硬板上的线路通过金属化孔连接 可实现不同装配条件下的三维组装 具有较薄短小的特点 能减少电子产品的组装尺寸 重量及连线错误 4 4 刚挠结合板 Flex rigid 24 注 1 上左图为三层刚挠结合板 双面FPC板和单面PCB压合而成的三层板 挠折区采用先镂槽的方式生产 2 上右图为四层刚挠结合板 由二个单层PCB板夹一个FPC板压合而成的四层板 挠折区采用锣槽和镭射切割的方式生产 25 注 1 上左图为四层刚挠结合板 由三层PCB板和单面FPC压合而成 挠折区采用了硬板填充的方式生产 2 上右图为二层刚挠结合板 由单面FPC和单面PCB压合而成 挠折区采用了V CUT的方式生产 五 生产流程 双面板 26 原材料裁剪Cutting Shearing 机械钻孔CNCDrilling 沉 镀铜PlatingThroughHole 曝光Exposure 显影Develop 贴干膜DryFilmLamination 蚀刻Patternetching 退膜DryFilmStripping 假贴PreLamination 热压合HotPressLaminaton 表面处理SurfaceFinish镀锡或镍金表面处理 加工组合Assembly 冲切Punching 测试O STest 检验Inspection 包装Packing 字符 补强 5 1 双面板结构示意图 27 5 2 多层板结构示意图 28 5 3 刚柔结合板 29 六 工艺流程 6 1 开料Cutting将原本大面积之材料裁切成所需要的工作尺寸 一般软板材料多为卷状方式制造 为了符合产品不同尺寸要求 必须依不同产品尺寸规划设计最佳的利用率 而依规划结果将材料分裁成需要的尺寸 30 31 常见缺陷 用错材料 尺寸错 铜厚错 压痕 划伤 32 6 2 机械钻孔CNCDrilling钻孔根据客户要求在制件表面钻取所需孔径的孔 便于插件 线路导通 焊接或钻保护膜开口及定位孔 33 流程 选择钻咀 设定钻孔程序 钻孔并首检 钻孔常见缺陷 偏孔 孔大孔小 漏孔 多孔 披锋过大 6 3 黑孔ElectrolessCopperDeposition 在整个印制板上沉上一层碳粒 以便随后进行VCP孔金属化的电镀时作为导体 34 钻孔后 黑孔后 黑孔线 35 6 4 VCP线 镀铜 双 多层板材料经钻机钻孔后 上下兩层导体并未真正导通 必須在钻孔孔壁镀上导电层 使信号导通 36 6 5 貼膜DryFilmLamination镀通孔完成後 利用加热滚轮加压的方式 在清洁完成的材料上貼合干膜 作为蚀刻阻剂 37 注意事项 温度 压力 速度常用干膜规格 30um 40um常见缺陷 膜下氧化 膜下异物 6 6 曝光Exposure貼膜完成之材料 利用影像转移之方式 將設計完成之工作底片上线路型式 以紫外线曝光 转移至干膜上 曝光用工作底片为負片方式 透光之部分即為線路及留銅区 38 常见干膜 日立干膜 杜邦干膜 旭华成干膜常见缺陷 针眼 短路 开路 曝光不良 划伤 6 7 显影Developing曝光完成之材料 紫外线照射过区域之干膜部分聚合硬化 经显像特定特水沖洗 可將未经曝光硬化部分沖掉 使材料銅层露出 经显像完成之材料 可看出將形成线路之形狀 39 6 8 蝕刻Etching经显像完成之材料 经过蝕刻药水沖洗 会將未经干膜保护之銅层裸露部分去除 而留下被保护之線路 作业原理 Cu CuCl2 Cu2Cl2 Cu2Cl2 HCl H2O2 2CuCl2 H2O 40 景旺软板事业部 目的 以蚀刻液来咬蚀未被干膜覆盖的裸铜使不需要的铜层被除去仅留下必需的线路 注意事项 1 速度 依据药液浓度 2 温度3 喷嘴压力常见缺陷 蚀刻不净 蚀刻过度 开路 短路 缺损等 41 6 9 退膜Stripping经蝕刻完成之材料 板面上仍留有已硬化之干膜 利用剝膜制程 使干膜与材料完全分离 让线路完全裸露 銅层完全露出 42 景旺软板事业部 6 10 贴覆盖层LayUpCoverCoat在线路板的表面贴上符合客戶需求的保护膜 一层絕緣材质 此绝缘层称为 coverlayer 防止线路被氧化及划伤 起保护作用 43 6 11 热压合HotPressLamination经貼合完成之材料 利用热压合提供高溫及高压 将覆盖膜之接着剂熔化 用以填充线路之间缝隙并且紧密结合铜箔材料和覆盖膜 44 常见缺陷 1 压不实 2 起皱 3 膜下氧化 生产方式 传统真空压合 快速压合和真空快速压合注意事项 1 压合方式对尺寸涨缩变化的影响2 温度 时间 压力 真空度 真空压机 45 6 12 贴补强layupstiffener 根据客户要求 在客户制定的相应位置贴补强起增强厚度和硬度要求 46 常见缺陷 1 贴偏 2 剥离 6 13 丝印soldermask 用丝网在FPC表面印刷文字 用符号表示电子零件的安装位置 47 注意事项 油墨粘度 刮刀压力 刮刀角度 刮刀速度 常见缺陷 1 文字模糊 2 印偏上焊盘 3 字符脱落 6 14 表面處理SurfaceFinish热压合完成之材料 銅箔裸露的位置必需依客戶指定需求以电鍍或化学镀方式鍍上錫鉛或鎳金等不同金属 以保护裸露部分不再氧化及確保符合性能要求 48 常见缺陷 1 金镍厚度不够 2 发白 3 氧化 4 折皱 6 15 冲孔Punching 为满足客户对外角的精度要求 以及其他精 细 密等高品质 高要求产品的检测需要 采用冲孔的方式制作其定位孔 确保其定位孔与图形线路等一致 49 常见缺陷 1 孔偏 2 毛刺 6 16 组装Assembly在软板上局部区域为了焊接零件或增加厚度以便安装而另外压合上去之胶和其他硬质材料 其材料一般均以压敏胶PressureSensitiveAdhesive与软板贴合 但钢片 FR4等补强则均使用热熔胶 Thermosetting 压合 50 常见缺陷 1 贴偏 2 异物 3 折皱 6 17 測試Testing以探針測試是否有开 短路之不良現象 以功能測試检验零件貼裝之品质狀況 確保客戶端使用信賴度 51 常见缺陷 1 压痕 6 18 冲切Punching利用钢模 刀模或镭射切割將客戶設計之外型成型 將不需要废料和電路板分离 52 常见缺陷 1 压痕 2 偏位 6 19 终检 FQC 按照客户特定的要求或IPC检验标准全面的对FPC进行检测