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軟板廠講?FPC柔性線路板結構、材料及設計制作工藝的特殊要求

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人氣：476發布日期：2023-11-11 11:48【大中小】

軟板廠講柔性電路板（Flexible Printed Circuit 簡稱FPC）是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路板。具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點。

柔性線路板(Flexible Printed Circuit)可以自由彎曲、卷繞、折疊，柔性線路板是采用聚酰亞胺薄膜為基材加工而成的，在行業中又稱為軟板或FPC。柔性線路板根據層數不同其工藝流程分為雙面柔性線路板工藝流程、多層柔性線路板工藝流程。FPC軟板可以承受數百萬次的動態彎曲而不損壞導線，可依照空間布局要求任意安排，并在三維空間任意移動和伸縮，從而達到元器件裝配和導線連接的一體化；柔性電路板可大大縮小電子產品的體積和重量，適用電子產品向高密度、小型化、高可靠方向發展的需要。

隨著越來越多的手機采用立體封裝和連接結構，柔性電路板也隨之越來越多的被采用。按照基材和銅箔的結合方式劃分，柔性電路板可分為兩種：有膠柔性板和無膠柔性板。

其中無膠柔性板的價格比有膠的柔性板要高得多，但是它的柔韌性、銅箔和基材的結合力、焊盤的平面度等參數也比有膠柔性板要好。所以它一般只用于那些要求很高的場合，如：COF(CHIP ON FLEX，柔性板上貼裝裸露芯片，對焊盤平面度要求很高)等。

由于其價格太高，目前在市場上應用的絕大部分柔性板還是有膠的柔性板。

1、FPC柔性板的結構

按照導電銅箔的層數劃分，分為單層板、雙層板、多層板、雙面板等。

單層板的結構：這種結構的柔性板是最簡單結構的柔性板。通常基材+透明膠+銅箔是一套買來的原材料，保護膜+透明膠是另一種買來的原材料。首先，銅箔要進行刻蝕等工藝處理來得到需要的電路，保護膜要進行鉆孔以露出相應的焊盤。清洗之后再用滾壓法把兩者結合起來。然后再在露出的焊盤部分電鍍金或錫等進行保護。這樣，大板就做好了。一般還要沖壓成相應形狀的小電路板。

也有不用保護膜而直接在銅箔上印阻焊層的，這樣成本會低一些，但電路板的機械強度會變差。除非強度要求不高但價格需要盡量低的場合，最好是應用貼保護膜的方法。

雙層板的結構：當電路的線路太復雜、單層板無法布線或需要銅箔以進行接地屏蔽時，就需要選用雙層板甚至多層板。

多層板與單層板最典型的差異是增加了過孔結構以便連結各層銅箔。一般基材+透明膠+銅箔的第一個加工工藝就是制作過孔。先在基材和銅箔上鉆孔，清洗之后鍍上一定厚度的銅，過孔就做好了。之后的制作工藝和單層板幾乎一樣。

雙面板的結構：雙面板的兩面都有焊盤，主要用于和其他電路板的連接。雖然它和單層板結構相似，但制作工藝差別很大。它的原材料是銅箔，保護膜+透明膠。先要按焊盤位置要求在保護膜上鉆孔，再把銅箔貼上，腐蝕出焊盤和引線后再貼上另一個鉆好孔的保護膜即可。

2、材料的性能及選擇方法

(1)、基材：

材料為聚酰亞胺(POLYMIDE)，是一種耐高溫，高強度的高分子材料。它是由杜邦發明的高分子材料，杜邦出產的聚酰亞胺名字叫KAPTON。另外還可買到一些日本生產的聚酰亞胺，價錢比杜邦便宜。

它可以承受400攝氏度的溫度10秒鐘，抗拉強度為15，000-30，000PSI。

25μm厚的基材價格最便宜，應用也最普遍。如果需要電路板硬一點，應選用50μm的基材。反之，如果需要電路板柔軟一點，則選用13μm的基材。

(2)、基材的透明膠：

主要的分為環氧樹脂和聚乙烯兩種，都為熱固膠。聚乙烯的強度比較低，如果希望電路板比較柔軟，則選擇聚乙烯。基材隨著研究的進展而多樣化，如LCP被認為是未來潛力較大的應用基材。

基材和其上的透明膠越厚，電路板越硬。如果電路板有彎折比較大的區域，則應盡量選用比較薄的基材和透明膠來減少銅箔表面的應力，這樣銅箔出現微裂紋的機會比較小。當然，對于這樣的區域，應該盡可能選用單層板。

(3)、銅箔：

分為壓延銅和電解銅兩種。壓延銅強度高，耐彎折，但價格較貴。電解銅價格便宜得多，但強度差，易折斷，一般用在很少彎折的場合。

銅箔厚度的選擇要依據引線最小寬度和最小間距而定。銅箔越薄，可達到的最小寬度和間距越小。

選用壓延銅時，要注意銅箔的壓延方向。銅箔的壓延方向要和電路板的主要彎曲方向一致。

(4)、保護膜及其透明膠：

同樣，25μm的保護膜會使電路板比較硬，但價格比較便宜。對于彎折比較大的電路板，最好選用13μm的保護膜。

透明膠同樣分為環氧樹脂和聚乙烯兩種，使用環氧樹脂的電路板比較硬。當熱壓完成后，保護膜的邊緣會擠出一些透明膠，若焊盤尺寸大于保護膜開孔尺寸時，此擠出膠會減小焊盤尺寸并造成其邊緣不規則。此時，應盡量選用13μm厚度的透明膠。

(5)、焊盤鍍層：

對于彎折比較大又有部分焊盤裸露的電路板，應采用電鍍鎳+化學鍍金層、鎳層應盡可能薄：0．5-2μm，化學金層0.05-0.1μm。

3、焊盤及引線的形狀設計

(1)．SMT焊盤：

——普通焊盤：

防止微裂紋的發生。

——加強型焊盤：

如果要求焊盤強度很高或做加強型設計。

——LED焊盤：

由于LED的位置要求很高并且往往在組裝過程中受力，故其焊盤要做特殊設計。

——QFP、SOP或BGA的焊盤:

由于角上的焊盤應力較大，要做加強型設計。

(2)．引線：

——為了避免應力集中，引線要避免直角拐角，而應采用圓弧形拐角。

——接近電路板外形拐角處的引線，為避免應力集中，應做如下設計：

4、對外接口的設計

(1)、焊接孔或插頭處的電路板設計：

由于焊接孔或插頭處在插接操作時應力較大，要做加強型設計以避免裂紋。

用加強板來增加電路板焊接孔插頭處的硬度，厚度一般為0．2-0．3mm，材料為聚酰亞胺、PET或金屬。對于焊盤鍍層，插頭最好選電鍍鎳+硬金，焊孔選電鍍鎳+化學金。

(2)、熱壓焊接處的設計：

一般用于兩個柔性板或柔性板與硬電路板的連接。

若在熱壓焊區域附近需要彎折電路板，要在此區域上貼聚酰亞胺膠帶或點膠進行保護以避免焊盤根部折斷。

(3)、ACF熱壓處的設計：

沖壓孔和小電路板邊角的設計

5、針對SMT的設計：

(1)、元器件的方向：元件的長度方向要避開柔性板的彎曲方向。

(2)、大的QFP或BGA要在柔性板反面貼加強板或在IC下灌膠。加強板的材料為FR4，厚度大于0．2毫米，面積大于元件外邊緣0．5毫米。

(3)、柔性板靠近邊緣的部位要做兩個定位孔。還需要做兩個貼片用識別焊盤，其直徑為1毫米，距離其他焊盤至少3．5毫米，表面鍍金或鍍錫，平面度要好。

(4)、如果大的柔性板是由許多小板組成，每個小板上要做一個環形(內徑3．2毫米)的壞電路板識別焊盤。若此小電路板已損壞，可用黑色記號筆把此識別焊盤涂黑，以避開以后的操作。

(5)、元件離電路板邊緣的最小距離為2．5毫米，元件之間的最小間距為0．5毫米。

(6)、元件下不要有過孔，因為助焊劑會流過過孔造成污染。

6、針對電性能的設計

(1)、最大電流和線寬，線高的關系

(2)、阻抗和噪音的控制：

——選用絕緣性強的透明膠，如：聚乙烯。避免選用環氧樹脂。

——在高阻抗或高頻電路中，要增加導線和接地板間的距離。

——還可采用以上幾種設計方式：

7、柔性線路板廠講SMT工藝的特殊設計

(1)、在印錫膏和貼片工藝中的定位方式：

由于柔性板厚度很薄并有柔性，若用電路板邊緣定位，定位精度很差。應采用定位孔定位。在印錫膏時為了躲開漏板，要采用帶彈簧銷的支撐平板。

(2)、印錫膏、貼片、過加熱爐直到目檢完，全程使用支撐板固定。以避免操作中造成焊點損壞。

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