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第1页 FPC基础知识 定义 定义 FPC FlexiblePrintedCircuit柔性电路板又称挠性电路板 简称软板 以聚脂薄膜或聚酰亚胺为基材 通过蚀刻在铜箔上形成线路而制成的一种具有高度可靠性 绝佳挠曲性的印刷电路 什么叫FPC 第2页 FPC基础知识 产品特性 体积小 重量轻满足高密度 小型化 轻量化 薄型化 高可靠方向发展的需要高度挠曲性在三维空间内任意移动和伸缩 从而达到元件装配和导线连接一体化 第3页 FPC基础知识 产品用途 照相机 摄影机CD ROM DVD硬驱 笔记本电脑电话 手机打印机 传真机电视机医疗设备汽车电子航空航天及军工产品 第4页 FPC基础知识 产品用途 第5页 FPC基础知识 产品用途 第6页 第7页 第8页 第9页 软板的分类 按导体层数可分为单面板 双面板 多层板单面板 只有一面导体 双面板 有上下共两面导体 两层导体之间要建立电气连接必须通过一个桥梁 导通孔 via 导通孔是孔壁上镀铜的小洞 它可以与两面的导线相连接 多层板 含有三层或以上的导体 布线更精密 硬板的层数除了单面板 基本都是偶数层 如2层 4 6 8层等 很少有奇数层 主要是因为奇数层叠构不对称 容易板翘 而软板则不同 不存在板翘的问题 所以3层 5层等都很常见 第10页 FPC基础知识 构成示意图 一 单面板 覆盖膜 Coverlay 基材 Basematerial 第11页 FPC基础知识 构成示意图 二 双面板 覆盖膜 Coverlay 覆盖膜 Coverlay 基材 Basematerial 第12页 铜箔分类 铜箔分为电解铜和压延铜电解铜 又叫ED铜 英文全称 Electro Depositedcopper压延铜 又叫RA铜 英文全称 RolledAnnealedcopper二者的对比 压延铜电解铜成本高低挠折性好差纯度99 9 99 8 微观结构片状柱状所以动态弯折的应用必须要用压延铜 比如折叠 滑盖手机的连接板 数码相机的伸缩部位的连接板 而电解铜除了价格优势外 还有因其柱状结构 更适合微细线路的制作 第13页 铜箔制作 电解铜顾名思义就是通过电解的方法使电解液中的铜离子转化成铜单质 而形成的铜箔 压延铜就是通过碾压铜胚而形成的铜箔 第14页 铜箔 copperfoil 软板的基铜厚一般常用的有1 3OZ 0 5OZ 1OZ等厚度规格 非常规的铜厚有1 4OZ 3 4OZ和2OZ等 1OZ约35umOZ 中文名 盎司 实际上是重量单位 等于1 16磅 约28 35克而在电路板行业里面 是把1OZ重量的铜平铺在一平方英尺的面积内对应的厚度定义为1OZ 所以客人有时要求铜是28 35克 我们第一时间就要想到这是要求1OZ的铜 第15页 PI膜 聚酰亚胺 如前面的结构图 在基材和覆盖膜中都有一层起电气绝缘作用的薄膜 polyimide 简称PI膜 中文名称 聚酰亚胺 客人有时会提到材质Kapton 其实也就是PI 只不过这是特指美国杜邦公司的PI Kapton是杜邦公司为其生产的PI注册的商品名 FPC中一般常用的规格是 0 5mil0 8mil1mil2milsMil 密耳 是一长度单位 等于25 4um 电路板常用的单位及其换算 英尺 foot 简写为 英寸 inch 简写为 1 12 1mm 1000um1 1000mil1u 0 0254um1mm 39 4mil1um 39 4u 第16页 PET膜 聚酯 在FPC的定义中 我们还提到了一种物质 聚酯 英文名Polyester 简称PET 它与PI在软板中的作用是一样的 起机械支撑和电气绝缘作用 客人有时会提到一种材质Mylar 其实也就是PET 只不过这是特指美国杜邦公司 Dupont 的PET Mylar是杜邦公司为其生产的PET注册的商品名 与PI相比 PET的价格要便宜很多 但是它的尺寸稳定性不好 耐温性也较差 不适合SMT贴装或波峰焊接 一般只用于插拔的连接排线 第17页 FCCL 柔性覆铜板 FCCL FlexibleCopperCladLaminate 柔性覆铜板 就是我们常说的柔性基材 柔性基材又可分为带胶基材和无胶基材 带胶基材 adhesive coatedlaminate 成本低 应用广 长期工作温度约105 无胶基材 adhesivelesslaminate 成本高 柔韧性好 尺寸稳定性高 Tg在200 以上 长期工作温度可达130 第18页 FCCL 柔性覆铜板 第19页 常规基材配置 第20页 FPC基础知识 加工流程 一 单面板流程 下料 Cutting 贴膜 Dryfilm 钻孔 Drilling 曝光 Exposure 显影 Developing 蚀刻 Etching 剥膜 Stripping 第21页 FPC基础知识 加工流程 补强 stiffener 表面处理 finish 层压 Laminating 出货 Delivery 包装 Packing 叠层 Layup 层压 Laminating 丝印 Silkscreen 冲裁 Punching 第22页 FPC基础知识 加工流程 二 双面板流程 下料 Cutting 贴膜 Dryfilm 钻孔 Drilling 曝光 Exposure 显影 Developing 蚀刻 Etching 剥膜 Stripping 沉铜 Immersioncopper 镀铜 Platingcopper 与单面板的不同之处 第23页 FPC基础知识 加工流程 补强 stiffener 表面处理 finish 层压 Laminating 出货 Delivery 包装 Packing 叠层 Layup 层压 Laminating 丝印 Silkscreen 冲裁 Punching 第24页 下料 cutting 由于买回来的材料 基材 覆盖膜 一般都是卷装的 幅宽250mm 长度100米 而生产板的长度一般不超过300mm 所以就需要将长料用人工或机器裁成小块 即生产板 工作板 第25页 钻孔 drilling 在基材 覆盖膜或补强板上按要求钻出一定大小和数量的圆孔或槽孔 注意 方形孔或其它不规则形状的孔无法用钻孔实现 需要用钢模冲制或激光切割 第26页 沉铜 CuImmersion 一种自身的催化氧化还原反应 在沉铜过程中CU2 离子得到电子还原为金属铜 沉积在表面和孔壁上 沉铜的厚度有限 约0 5 2um 主要是在孔壁上形成一层薄薄的铜 为后续的电镀铜提供电流通路 第27页 电镀铜 copperplating 由于之前的沉铜厚度只有0 5 2um 太薄了 可靠性不足 所以需要继续通过电镀铜加厚 厚度可达12 30um 第28页 贴干膜 dryfilmlamination 将干膜 光致抗蚀膜 通过一定的压力 温度粘贴于基材上 注意事项 温度 压力 速度 第29页 曝光 exposure 利用光感应方式 将曝光光源通过制品线路形状的菲林 胶片 照射到干膜上 使之感光 被光射到的干膜形成保护层 未被光射到的感光膜不会形成保护层 在显影工序会被显影掉 露出待蚀刻的铜 怎么回事呢 第30页 曝光示意图 曝光菲林 胶片 曝光光源 曝光工程 铜箔 基板胶片 干膜 第31页 显影 铜箔 基板胶片 干膜 显影 developing 用显影液 碳酸钠 将未被光射到的干膜洗去 以露出待蚀刻或电镀或其他处理的铜面 注意事项 了解需使用化学药品的性质 并小心操作 第32页 蚀刻 etching 蚀刻 铜箔 基板胶片 干膜 将显影后产品上无干膜覆盖的铜箔蚀刻掉 以形成所需的线路 注意事项 了解需使用化学药品的性质 并小心操作 第33页 剥膜 stripping 剥膜 铜箔 基板胶片 将蚀刻后剩下的干膜剥离 直接露出来的铜即为所需的线路 注意事项 了解需使用化学药品的性质 并小心操作 第34页 阻焊又称防焊 soldermask阻焊的作用 表面绝缘 保护线路 防止线路伤痕 防止导电性异物掉入线路中引起短路阻焊材质有两种 油墨和覆盖膜用于做阻焊的油墨 一般都是感光型的 称为液态感光油墨 LiquidPhoto Imageable 简称LPI 一般有绿色 黑色 白色 红色 黄色 蓝色等 覆盖膜 coverlay 一般有黄色 有的叫琥珀色 Amber 黑色和白色 黑色的遮光性好 白色的反光率高 可以代替白色油墨用于背光源软板 阻焊 第35页 阻焊比较 软板既可以用油墨阻焊 也可以用覆盖膜阻焊 那么二者之间优劣对比如何呢 请见下表 第36页 阻焊比较 从上表可以看出 覆盖膜的耐折性是要优于油墨 所以软板上需要弯折的部位都是用覆盖膜阻焊的 而油墨的对位精度高 焊盘密集的地方 如BGA位置 就需要油墨阻焊了 如下图 一个板子上针对不同的部位的特点可以采用不同的阻焊材质 第37页 首先 用钻孔或模冲或激光切割方式将覆盖膜上的开窗成型 操作人员再手工将覆盖膜按照焊盘位置叠在基材上 然后再借助压机的高温 高压将胶溶化使覆盖膜与铜线完全贴合 粘性更牢固 覆盖膜流程 铜箔 基板胶片 覆盖膜 第38页 表面处理的作用 防止铜面氧化 提供焊接或邦定层 一般有以下几种表面处理方式 防氧化 OSP Organicsolderabilitypreservatives 镀镍金 PlatingNi Au 沉镍金 ENIG ElectrolessNickelImmersionGold 镀锡 PlatingSn Tin 沉锡 ImmersionSn Tin 沉银 ImmersionAg 成本比较 镀镍金 沉镍金 沉银 镀锡 沉锡 防氧化 表面处理 surfacefinish 第39页 镀金按厚度分又可分为薄金和厚金 一般4u 0 1um 以下的称为薄金 以上的称为厚金 化金只能化薄金 不能做厚金 只有镀金才既可以做薄金又可以做厚金 软板的厚金最多可以做到40u 以上 厚金主要用于邦定或有耐磨要求的工作环境 镀金按类型分可分为软金 softgold 和硬金 hardgold 软金就是普通的纯金 硬金就是含钴 cobalt 的金 正是因为添加了钴这种元素 使得金层的硬度大大增加 超过150HV 以达到耐磨要求 Au Ni类别 第40页 表面处理规格 表面处理规格 specificationforsurfacefinish ENIG 0 05 0 1umFlashgold 0 05 0 1umPlatinggold 0 1 1umHardnessofplatinghardgold over150HV ImmersionAg 0 07 0 2um ImmersionTin 0 3 1 2umPlatingTin 4 20umOSP 0 2 0 5um 第41页 双面胶 与硬板不同 由于软板不像硬板有刚性和机械强度 所以不可能像硬板一样通过螺钉或插入卡槽就能很好地固定 要使软板在组装后不晃动 一般就需要用双面胶将其固定在组件上 另外 双面胶也可用于将补强板贴合在软板上 软板用的双面胶 简称DST DoubleSideTape 又叫压敏胶PSA PressureSensitiveAdhesive 可分为普通胶 耐高温胶 导电胶 导热胶 普通胶常用的有3M467 3M468导电胶常用的有3M9703 3M9713导热胶常用的有3M8805 3M9882耐高温胶 是指能短期承受SMT高温的胶 用于需要SMT贴装的板子 常用的有3M9663M94603M90773M9079TESA8853等 第42页 双面胶 第43页 热固胶 软板中起粘接作用的胶除了前面提到的压敏胶 还有一种热固胶 热固胶 TSA ThermoSettingAdhesive 是需要在高温高压下固化起到粘接作用 常规的热固胶厚度是12 5um 25um 热固胶也分普通的和导电的 压敏胶与热固胶对比如下表 第44页 补强板 软板在具有轻型 薄型 柔性性的同时 也失去了刚性的性能 那么为了使产品指定部位增加一定的厚度和刚性 以便于客户的后续安装或装配 我们就需要在这些位置贴上一块刚性的板材 即补强板 补强板 英文 stiffener reinforcement backing 第45页 补强板的种类 补强板的种类有如下几种 不锈钢片 SS StainlessSteel 有的客人图纸上标注是SUS 实际上这就是钢片补强 SUS是钢片的常用型号 铝片 AL Aluminum FR4聚酰亚胺 PI Polyimide聚酯 PET Polyester 第46页 补强板的种类 第47页 电磁干扰 EMI 电磁干扰是普遍存在的 EMI electro magneticinterference尤其是高频电路中 要保证信号的完整不失真 就必须对电磁进行屏蔽 用于软板电磁屏蔽的材质主要有银浆和银浆膜 银浆就是里面充满了金属银颗粒和树脂的一种浆状物质 英文 silverink 它可以像硬板中丝印油墨一样印在软板上 再烘烤固化即可 为防止银浆在空气中氧化 一般还会在银浆上印一层油墨或压一层保护膜作保护 第48页 银浆膜 银浆膜 silverfilm shieldingfilm 是用的最多的 主要是因为一来它可以做到很薄 极大地保证软板的柔软性 二来它比银浆要操作方便 第49页 银浆膜的构造 第50页 电测试 electricaltest 使用电检仪器将制品完全通电 以检测制品线路是否有开路 短路等严重不良 一般打样阶段 数量较少 为了节省开测试架的费用 采用飞针 flyingprobe 测试 但是飞针测试比较复杂 测试时间长 效率低 所以量产时都是采用测试架 fixture jig 进行测试的 电气检查中可发现的不良有 openshort项目开路短路电检注意不良 电检探针造成的表面处理部打痕 第51页 成型 shape 软板的成型方式主要两种 模冲和激光切割 模冲 punching 利用模具冲头冲制出FPC的形状 将整张产品按图纸加工成型 激光切割 lasercutting 二者的对比如下表 第52页 模具 常用的模具分为刀模和钢模 刀模精度低 成型公差约 0 3mm 钢模精度高 普通钢模约 0 1mm 精密钢模可达到 0 05mm 当然钢模的价钱是刀模的好几倍甚至几十倍 刀模又叫软模 softtool 钢模又叫硬模 hardtool 第53页 最终检查 finalinspection 根据检查标准对单个的成品进行全面的检查检查方式根据制品不同要求有 目视检查 显微镜 最小10倍数 检查主要检查外观 包括划痕 压伤 折皱 氧化 起泡 阻焊偏位 钻孔偏位 线路缺口 残铜 外来异物等等 第54页 包装 packing 将合格的成品根据不同的包装要求包装成袋 装箱后即可出货 包装其实也是有很多