毕业设计（论文）-FPC生产技术与工艺管理.doc

第 i 页 共 目 录 摘 要.1 第一章 绪论 .2 1.1 课题开发背景.2 1.2 研究现状及发展趋势.2 1.3 论文结构.3 第二章 FPC 开发技术及相关理论 .4 21 简介.4 2.1.1 概述.4 2.1.2 FPC 的构造 .4 2.1.3 挠性线路板（挠性印制板）.5 2.1.4 刚挠性印制板.5 2.2 柔性电路 FPC 的功能 .6 2.2.1 FPC 的挠曲性和可靠性 .6 2.2.2 FPC 的经济性 .6 2.2.3 FPC 的成本 .7 2.2.4 FPC 产品特点 .8 2.3 FPC 的应用领域 .9 第三章 FPC 的生产流程 .11 3.1 FPC 生产线的工艺流程 .11 3.2 FPC 生产线上的各个工序的流程 .12 3.2.1 下料.12 3.2.2 钻孔.12 3.2.3 化学清洗.13 3.2.4 贴干膜.13 3.2.5 曝光.14 3.2.6 显影.15 3.2.7 蚀刻.15 3.2.8 去膜.16 3.2.9 贴保护膜.16 3.2.10 层压.16 3.2.11 电镀锡铅.17 3.2.12 空板电测 .19 3.2.13 冲型.19 3.2.14 FQC.20 3.2.15 包装.20 3.3 FPC 常见的问题 .20 第 ii 页 共 第四章 FPC 的工艺管理 .22 4.1 概述.22 4.2 生产工艺管理.22 4.2.1 生产工艺管理系统简介.22 4.2.2 如何加强工艺管理.23 结束语 .25 致 谢 .26 参考文献 .27 第 1 页 共 摘 要 21 世纪是以电子产品为代表的 IT 行业迅速发展的时代，尤其是近几年来,电子产品 已经遍布军事装备、计算机、通信设备、移动存储设备、移动通讯设备等相关领域,甚至 延伸到我们日常生活中的各个领域。 “科技是第一生产力” ，当今时代，随着人们生活水 平的提高，对物质方面随之也有了一定程度要求，特别是电子产品方面，不仅讲究实用 美观，在产品的体积、集成度、功能等方面的要求也越来越高。消费类电子以每年数代 的发展速度更新,作为电子产品的重要组成部分印制电路板也在不断地完善、更新中。其 实在印制电路板出现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的，而现 在，电路面板只是作为有效的实验工具而存在，印制电路板在电子工业中已经占据了绝 对统治的地位。印制电路板，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供，是重要 的电子部件，是电子元器件的支撑体。它的发展已有 100 多年的历史了，它的设计主要 是版图设计，采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平 和生产劳动率。印制电路板的发明者是奥地利人保罗爱斯勒（Paul Eisler） ，他于 1936 年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943 年，美国人将该技术大量使用于军用收 音机内。1948 年，美国正式认可这个发明用于商业用途。自 20 世纪 50 年代中期起，印 刷电路板技术才开始被广泛采用。 本文以宁波华远电子科技有限公司为依据，向大家作简单的介绍：FPC(柔性印刷电 路板)以及 FPC 在生产过程中的各个工序及其工艺管理，并提出适当的管理改善方法，使 企业提高生产效率。 关键词：关键词：FPCFPC；FPCFPC 生产流程；生产流程；FPCFPC 工艺管理工艺管理 第 2 页 共 第一章 绪论 1.1 课题开发背景 近些年来,电子产品已经普遍出现在各个领域,消费类电子产品以每年数代的发展速度 更新,作为电子产品的重要组成部分印制电路板也在不断地完善、更新。在印制电路板出 现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在，由于印制电路 板的出现，以其便捷、微小、高性能、高密度的特点，在电子工业中已经占据了绝对统 治的地位。甚至于在 70 年代的国外发明了一种柔性线路板（Flexible Printed Circuits） ，简 称 FPC。这种柔性板把铜导体包封在薄膜之间，免受周围环境中潮气、尘埃、盐雾和霉 菌的侵蚀，大大提高了可靠性。同时，由于以薄膜代替层压板为基材，所以它的重量仅 为印刷线路板的 1/7 左右，而且柔韧性很好，使用中可以弯曲、折叠，十分灵活方便。柔 性版问世以后，发展速度很快，年增长率为 25%，是印刷线路板中增长最快的一种，为 电子工业产品的小型化、薄型化、高效能以及保证在恶劣坏境下可靠地工作，提供了新 的电路材料。 而且做为电子专业的学生，以便于我们更好的了解电子专业以及电子产品，学校组 织我们去宁波华远电子科技有限公司顶岗实习，理论与实践充分结合，亲身经历，切实 体会，使我们有了更形象生动的了解。宁波华远电子科技有限公司是以诚信为本、以科 技创新、以服务取胜的规范高效运作的高科技公司，它的目标是一流的 FPC 企业，以 “诚信、创新、和谐、共赢”为经营理念，以满足多变的市场环境，多样的顾客要求而 不断努力，最大程度地达到顾客的价格满足、交货满足、质量满足，成为 FPC（柔性印刷 电路）的一流企业。经过为期半年的实习，使我对 FPC 有了初步了解，它广泛应用于我 们的生活中，如手机、电脑与液晶荧幕等电子产品中，从而也学到了很多，受益匪浅。 1.2 研究现状及发展趋势 FPC 是一种古老的电子互连技术，发源地在美国。电子产品轻、簿、短、小的需求 潮流，使 FPC 迅速从军品转到了民用，特别是消费品领域，形成近年来涌现出来的几乎 所有的高科技电子产品都大量采用了挠性印制品。日本走在了世界各国前面，并大力发 展了 FPC 技术。目前，就技术水平、产量、产值上日本均已跃升为世界老大。20 世纪 80 年代，中国部分刚性 PCB 的企业，研究所开始研发、生产，主要用于军工产品、电脑、 第 3 页 共 照相机等产品上。挠性印制板生产显得零星、分散、神秘，未形成量产。而日本、美国、 中国台湾在中国建厂不少。世界最大的挠性板公司日本 Nippon Mektron 在珠海，日本第 二大公司 Fujikura 在上海。而且中国的技术现状为：（1）中国 FPC 大量生产是近三四年 间才形成的，目前达到月产一万平方米产量（含单、双、多层）是大厂，国内企业屈指 可数，如伯乐、安捷利、元盛、典邦等。 （2）水平高、生产量大的集中在中国台湾、日 本、美国在华投资的独资企业里，集中在长三角、珠三角。 （3）生产工艺多为片式加工， 国内成功的 Roll-to-roll 卷式连续生产线未见到有报导。（4）生产挠性板基材的厂家屈指 可数，亦就几家，都是胶粘剂型，无胶粘剂型未见到有报导，处于研发状态。主要是聚 酰亚胺和聚酰挠性基材两大类。国内挠性覆铜板基材处于起步、上水平、上批量阶段。 （5）宣称能作多层挠性板的企业有很多，但形成量产供货，能作手机 FPC 的企业是少数。 （6）目前高难度量产的 FPC 线宽/间距为 0.075mm0.10mm(3mil4mil),孔径 0.1mm0.2mm,多层，主要应用在手机、数码相机上。当然高密度柔性印刷电路板成为各 种类型控制系统的重要的组装件，使柔性印制电路板应用获得长足的发展，迫使原低产 量、高成本、高技术含量转化为常用技术时，面对全球经济化的趋势下，就必须考虑低 成本、高产量化的问题，以满足市场迅猛增长的需要。我国是 FPC 产业近年来在世界上 发展速度最快的国家。近几年整机电子产品所用的印制电路板，转向应用 FPC 的非常迅 速。一个具有发展前景的 FPC 企业，不但要掌握有较难度的 FPC 制造技术，而且 FPC 企 业还需要一个团队，同样需要将 FPC 的市场、管理、技术、采购诸方面的人才组合才能 成功。而且 FPC 与刚性 PCB 相比，FPC 在技术开发、新型材料应用开发上，起到更加重 要的作用，这也是在近几年 FPC 及其基板材料，出现了令人瞩目的、飞跃性技术进步的 原因所在。 1.3 论文结构 第一章为绪论，主要介绍本课题的开发背景与开发意义以及论文结构。 第二章为开发技术及相关理论，如：柔性印刷电路(FPC)简介及应用。 第三章为详细地阐述柔性印刷电路(FPC)制作工程中各个工序的工艺流程。 第四章为柔性印刷电路(FPC)在生产过程中的工艺管理。 最后对该论文作出了总结、分析，以及对老师的致谢和参考文献。 第 4 页 共 第二章 FPC 开发技术及相关理论 21 简介 2.1.1 概述 FPC：柔性电路板(柔性 PCB)， 简称软板, 又称柔性线路板, 也称软性线路板、 挠性线路板或软性电路板、挠性电路板, 英文是FPC PCB或FPCB,Flexible and Rigid- Flex，具有配线密度高、重量轻、厚度薄、配线空间限制较少、灵活度高等优点，完全 符合电子产品轻薄短小的发展趋势，因此广泛应用于 PC 及周边产品、通讯产品、显示器 和消费性电子产品等领域。FPC 关键原材料供应：FCCL、铜箔、PI。FPC 产品与技术： 软硬板、双面覆晶薄膜软板（Double Side COF） 、高密度互连软板(HDI FPC)、COF 软板、 IC 构装载板。柔性线路板始于 70 年代的国外，这种柔性板把铜导体包封在薄膜之间，免 受周围环境中潮气、尘埃、盐雾和霉菌的侵蚀，大大提高了可靠性。同时，由于以薄膜 代替层压板为基材，所以它的重量仅为印刷线路板的 1/7 左右，而柔性很好，使用中可以 弯曲、折叠，十分灵活方便。柔性版问世以后，发展速度很快，年增长率为 25%，是印 刷线路板中增长最快的一种，为电子工业产品的小型化、薄型化、高效能以及保证在恶 劣坏境下可靠地工作，提供了新的电路材料。柔性印刷电路板尺寸小，可塑性强以及适 应稳定用途，有助于加强许多产品的性能，它可以装在狭小的空间中，可以使产品改变 配制和小型化，柔性印刷电路板除了用于消费电子产品外，更适合于不稳定场合的产品 使用，因为它可以经受频繁的变曲循环而不破坏，目前迅速增长的用途包括硬磁盘驱动 器、计算机用打字机以及文字处理系统等。 如下图所示： 图 2.1 FPC 样板 2.1.2 FPC 的构造 按照导电铜箔的层数划分，分为单层板、双层板、多层板、双面板等。 单层板的结 构：这种结构的柔性板是最简单结构的柔性板。通常基材+透明胶+铜箔是一套买来的原 材料，保护膜+透明胶是另一种买来的原材料。首先，铜箔要进行刻蚀等工艺处理来得到 需要的电路，保护膜要进行钻孔以露出相应的焊盘。清洗之后再用滚压法把两者结合起 第 5 页 共 来。然后再在露出的焊盘部分电镀金或锡等进行保护。这样，大板就做好了。一般还要 冲压成相应形状的小电路板。也有不用保护膜而直接在铜箔上印阻焊层的，这样成本会 低一些，但电路板的机械强度会变差。除非强度要求不高但价格需要尽量低的场合，最 好是应用贴保护膜的方法。 双层板的结构：当电路的线路太复杂、单层板无法布线或需 要铜箔以进行接地屏蔽时，就需要选用双层板甚至多层板。 多层板与单层板最典型的差 异是增加了过孔结构以便连结各层铜箔。一般基材+透明胶+铜箔的第一个加工工艺就是 制作过孔。先在基材和铜箔上钻孔，清洗之后镀上一定厚度的铜，过孔就做好了。之后 的制作工艺和单层板几乎一样。 双面板的结构：双面板的两面都有焊盘，主要用于和其 他电路板的连接。虽然它和单层板结构相似，但制作工艺差别很大。它的原材料是铜箔， 保护膜+透明胶。先要按焊盘位置要求在保护膜上钻孔，再把铜箔贴上，腐蚀出焊盘和引 线后再贴上另一个钻好孔的保护膜即可。如下图所示： 图 2.2 FPC 2.1.3 挠性线路板（挠性印制板） 挠性线路板（挠性印制板）：英文 Flexible Printed Circuit，缩写 FPC，俗称软 板。PC-T-50 中对挠性线路板的定义是使用挠性的基材制作的单层、双层或多层线路的印 制电路板，可以有覆盖层（阻焊层） ，也可以没有覆盖层（阻焊层） 。 国标 GB/T2036- 94印制电路术语2.11 对挠性印制板（FPC）的解释是：用挠性基材制成的印制板，可 以有或无挠性覆盖层。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，从而达到元器件装配和导线连接的一体化。该种电路不 但可随意弯曲，而且重量轻，体积小，散热性好，安装方便，冲破了传统的互连技术概 念。FPC 还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、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。 2.1.4 刚挠性印制板 刚挠性印制板：英文 Rigid-Flex Printed Circuit， （FPC）又称软硬结合板。刚 挠性印制板是由刚性和挠性基板有选择的层压在一起组成，结构紧密，以金属化孔形成 导电连接，每块刚扰结合印制板上有一个或多个刚性区和一个或多个挠性区。国标 第 6 页 共 GB/T2036-94 2.11 印制电路术语对刚挠性印制板（FPC）的解释是：利用挠性基材并 在不同区域与刚性基材结合而制成的印制板，在刚挠结合区，挠性基材与刚性基材的导 电图形通常都要进行互连。 2.2 柔性电路 FPC 的功能 2.2.1 FPC 的挠曲性和可靠性 目前 FPC 有：单面、双面、多层柔性板和刚柔性板四种。 单面柔性板是成本最低，当对电性能要求不高的印制板。在单面布线时，应当选 用单面柔性板。其 具有一层化学蚀刻出的导电图形，在柔性绝缘基材面上的导电图形层 为压延铜箔。绝缘基材可以是聚酰亚胺，聚对苯二甲酸乙二醇酯，芳酰胺纤维酯和聚氯 乙烯。 双面柔性板是在绝缘基膜的两面各有一层蚀刻制成的导电图形。金属化孔将绝缘 材料两面的图形连 接形成导电通路，以满足挠曲性的设计和使用功能。而覆盖膜可以保 护单、双面导线并指示元件安放的位置。 多层柔性板是将 3 层或更多层的单面或双面柔性电路层压在一起，通过钻孑 L、电 镀形成金属化孔，在不同层间形成导电通路。这样，不需采用复杂的焊接工艺。多层电 路在更高可靠性，更好的热传导性和更方便的装配性能方面具有巨大的功能差异。在设 计布局时，应当考虑到装配尺寸、层数与挠性的相互影响。 传统的刚柔性板 是由刚性和柔性基板有选择地层压在一起组成的。结构紧密，以 金属化孑 L 形成导电连接。如果一个印制板正、反面都有元件，刚柔性板是一种很好的 选择。但如果所有的元件都在一面的话，选用双面柔性板，并在其背面层压上一层 FR4 增强材料，会更经济。 混合结构的柔性电路是一种多层板，导电层由不同金属构成。一个 8 层板使用 FR- 4 作为内层的介质，使用聚酰亚胺作为外层的介质，从主板的三个不同方向伸出引线，每 根引线由不同的金属制成。康铜合金、铜和金分别作独立的引线。这种混合结构大多用 在电信号转换与热量转换的关系及电性能比较苛刻的低温情况下，是惟一可行的解决方 法。可通过内连设计的方便程度和总成本进行评价，以达到最佳的性能价格比。 2.2.2 FPC 的经济性 如果电路设计相对简单，总体积不大，而且空间适宜，传统的内连方式大多要便宜 很多。如果线路复杂，处理许多信号或者有特殊的电学或力学性能要求，柔性电路是一 第 7 页 共 种较好的设计选择。当应用的尺寸和性能超出刚性电路的能力时，柔性组装方式是最经 济的。在一张薄膜上可制成内带 5mil 通孔的 12mil 焊盘及 3mil 线条和间距的柔性电路。 因此，在薄膜上直接贴装芯片更为可靠。因为不含可能是离子钻污源的阻燃剂。这些薄 膜可能具有防护性，并在较高的温度下固化，得到较高的玻璃化温度。柔性材料比起刚 性材料节省成本的原因是免除了接插件。高成本的原材料是柔性电路价格居高的主要原 因。原材料的价格差别较大，成本最低的聚酯柔性电路所用原材料的成本是刚性电路所 用原材料的 15 倍；高性能的聚酰亚胺柔性电路则高达 4 倍或更高。同时，材料的挠性 使其在制造过程中不易进行自动化加工处理，从而导致产量下降；在最后的装配过程中 易出现缺陷，这些缺陷包括剥下挠性附件、线条断裂。当设计不适合应用时，这类情况 更容易发生。在弯曲或成型引起的高应力下，常常需选择增强材料或加固材料。尽管其 原料成本高，制造麻烦，但是可折叠、可弯曲以及多层拼板功能，会使整体组件尺寸减 小，所用材料随之减少，使总的组装成本降低。 柔性电路产业正处于规模小但迅猛发展之中。聚合物厚膜法是一种高效、低成本的 生产工艺。该工艺在廉价的柔性基材上，选择性地网印导电聚合物油墨。其代表性的柔 性基材为 PET。聚合物厚膜法导体包括丝印金属填料或碳粉填料。聚合物厚膜法本身很清 洁，使用无铅的 SMT 胶黏剂，不必蚀刻。因其使用加成工艺且基材成本低，聚合物厚膜 法电路是铜聚酰亚胺薄膜电路价格的 1/10；是刚性电路板价格的 1/21/3。聚合物厚膜 法尤其适用于设备的控制面板。在移动电话和其他的便携产品上，聚合物厚膜法适合将 印制电路主板上的元件、开关和照明器件转变成聚合物厚膜法电路。既节省成本，又减 少能源消耗。 一般说来，柔性电路的确比刚性电路的花费大，成本较高。柔性板在制造时，许多情况 下不得不面对这样一个事实，许多的参数超出了公差范围。制造柔性电路的难处就在于 材料的挠性。 2.2.3 FPC 的成本 尽管有上述的成本方面的因素，但柔性装配的价格正在下降，变得和传统的刚性电 路相接近。其主要原因是引入了更新的材料，改进了生产工艺以及变更了结构。现在的 结构使得产品的热稳定性更高，很少有材料不匹配。一些更新的材料因铜层更薄而可以 制出更精密线条，使组件更轻巧，更加适合装入小的空间。过去，采用辊压工艺将铜箔 黏附在涂有胶黏剂的介质上，如今，可以不使用胶黏剂直接在介质上生成铜箔。这些技 术可以得到数微米厚的铜层，得到 3m1 甚至宽度更窄的精密线条。除去了某些胶黏剂 第 8 页 共 以后的柔性电路具有阻燃性能。这样既可加速 uL 认证过程又可进一步降低成本。柔性电 路板焊料掩膜和其他的表面涂料使柔性组装成本进一步地降低。在未来数年中，更小、 更复杂和组装造价更高的柔性电路将要求更新颖的方法组装，并需增加混合柔性电路。 对于柔性电路工业的挑战是利用其技术优势，保持与计算机、远程通信、消费需求以及 活跃的市场同步。另外，柔性电路将在无铅化行动中起到重要的作用。FPC 是 Flexible Printed Circuit 的简称，又称软性线路板、柔性印刷电路板,挠性线路板，简称软板或 FPC，具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点。主要使用在手机、笔记本电脑、PDA、 数码摄录相机、LCM 等很多产品。FPC 软性印制电路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。 2.2.4 FPC 产品特点 （1）FPC 的优点 柔性好：可任意弯曲变形，盘绕半径小，可沿 XYZ 三个方向自由移动；占用空 间小：既轻又薄，使仪器仪表的狭窄空间得到充分利用，满足了电子产品微型轻小的要 求；重量轻：软板是根据载流量而不是机械强度来设计的，故重量较轻；密封性好：采 用低张力密封设计，可耐受恶劣环境；传输特性稳定：导线间距可按电气参数自由设计， 一般版图定稿；装配的工艺性好：产品自由端接和整体端接性能良好，适应于焊接插 接，以及立体布线和三维空间连接等；绝缘性能好：软板采用的基材 PI 和 PET 类等高分 子材料有较高的绝缘强度，而且一般线路均有覆盖膜保护，故大大提高了绝缘性能；散 热性能好，可利用 F-PC 缩小体积；实现轻量化、小型化、薄型化，从而达到元件装置和 导线连接一体化。 （2）FPC 的缺点 当然，FPC 也具有很多缺点，例如机械强度小，易龟裂；制程设计困难；重加工的可 能性低；工艺设计比较复杂、困难，客户产品结构变化多样，要求各不相同，不能达成 稳定的工艺；返工的可能性低，特别在压制、蚀刻、电镀等；检查困难, 无法单一承载 较重的部品，线细、孔铜等给检测带来不便；软板较薄，容易产生折皱、伤痕、卷曲、 压伤等；产品的成本较高，原材料的 PI 主要还是靠进口日本、美国、台湾等地的 FPC 应 用领域、MP3、MP4 播放器、便携式 CD 播放机、家用 VCD、DVD 、数码照相机、手机及手 机电池、医疗、汽车，航天及军事领域。 （3）FPC 成为环氧覆铜板重要品种 具有柔性功能、以环氧树脂为基材的挠性覆铜板(FPC)，由于拥有特殊的功能而使用 第 9 页 共 越来越广泛，正在成为环氧树脂基覆铜板的一个重要品种。但我国起步较晚有待迎头赶 上。环氧挠性印制线路板自实现工业生产以来，至今已经历了 30 多年的发展历程。从 20 世纪 70 年代开始迈入了真正工业化的大生产，直至 80 年代后期，由于一类新的聚酰亚 胺薄膜材料的问世及应用，挠性印制电路板使 FPC 出现了无粘接剂型的 FPC(一般将其称 为“二层型 FPC”)。进入 90 年代世界上开发出与高密度电路相对应的感光性覆盖膜，使 得 FPC 在设计方面有了较大的转变。由于新应用领域的开辟，它的产品形态的概念又发 生了不小的变化，其中把它扩展到包括 TAB、COB 用基板的更大范围。在 90 年代的后半 期所兴起的高密度 FPC 开始进入规模化的工业生产。它的电路图形急剧向更加微细程度 发展，高密度 FPC 的市场需求量也在迅速增长。 图 2.3 FPC 成为环氧覆铜板 2.3 FPC 的应用领域 利用 FPC 可大大缩小电子产品的体积，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、手提电脑、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。其广泛应用在： 1、笔记本电脑、液晶显示器、光驱、硬盘 2、打印机、传真机、扫描仪、传感器 3、手机、手机电池、对讲机、手机天线、手机双卡、手机排线 4、各种高档照相机、数码相机、数码摄像机、DV 5、录像机磁头、激光光头、CD-ROM、VCD 、CD 、DVD 6、航天、卫星/医疗器械、仪表、汽车仪表 7、光条、 LED FPC 闪灯、玩具、项圈、灯饰 8、LED 铝基板、电源铝基板、大功率 LED、铜基板 第 10 页 共 图 2.4 FPC 的应用（1） 图 2.5 FPC 的应用（2） 图 2.6 FPC 的应用（3） 第 11 页 共 第三章 FPC 的生产流程 3.1 FPC 生产线的工艺流程 （1）单面板流程：下料钻孔贴干膜曝光显影蚀刻去膜化学清洗贴 保护膜层压贴补强层压电镀锡铅/热风整平自动认位打孔丝网印刷分割 冲切外形电检终检出货抽检包装出货 下图为单面板直观图： 图 3.1 FPC 断面图（1） （2）双面板流程：下料钻孔黑孔镀铜干膜前处理干膜压合LDI 曝光 显影蚀刻去膜AOI 检验CVL 前处理CVL 贴合CVL 压合CVL 烘烤镀金 前处理镀金镀金后处理冲孔成型电测压合装配FQCFQA包装出货 下料下料/ /裁切裁切 LDILDI曝光曝光显影显影干膜压合干膜压合 黑孔黑孔镀铜镀铜干膜前处理干膜前处理钻孔钻孔 蚀刻蚀刻去膜去膜 AOIAOI检验检验CVLCVL前处理前处理CVLCVL贴合贴合 CVLCVL压合压合CVLCVL烘烤烘烤 镀金前处理镀金前处理 镀金镀金 镀金后处理镀金后处理 检验检验 图 3.2 FPC 流程图(2) 第 12 页 共 （3）柔性印刷线路板： FPCB，全称为 Flex Print Circuit Board,它将干膜贴在挠性基板上，经曝光，显影， 蚀刻后在基板上产生导通线路，在电子产品中起导通和桥梁的作用。如下图所示： 图 3.3 FPCB(3) 3.2 FPC 生产线上的各个工序的流程 3.2.1 下料 下料及开料，指根据工艺要求及尺寸规格用切纸机将撞齐的印张裁切成所需要画面 规格的工程。 3.2.2 钻孔 钻孔是将电路板以 CNC 钻孔机钻出层间电路的导通孔道及焊接零件的固定孔。钻孔 时用插梢透过先前钻出的靶孔将电路板固定于钻孔机床台上，同时加上平整的下垫板 （酚醛树酯板或木浆板）与上盖板（铝板）以减少钻孔毛头的发生。钻孔是将正面线路 层 PAD 复制至另一空层。比对客户钻孔符号对照表及相关零件图，逐一更改钻孔 D-CODE 大小。零件之定位孔、零件孔及导通孔=实际大小+0.05MM。在钻孔过程中还应注意得事 项有删除 SMT 及手指 PAD。最小、最大钻孔尺 0.2MM-6.0MM。避免零件偏位，应完全相符， 参照版面设计规范，制样时暂不执行。 开孔：常用的双层 FPC 中由于上下两层之间会有导通连接，这种连接方式就是蚀刻 PI 基材开孔、开槽。 FPC 开孔的目的：(1)、形成元件导体线路。 (2)、形成层间互连线路或印制线路。 第 13 页 共 图 3.4 冲孔 3.2.3 化学清洗 目的:通过化学清洗可以去除铜箔表面的氧化，油污，杂质；粗化线路板表面；每清 洗一次减少铜箔厚度 0.03mil-0.04mil 流程：入料微蚀循环水洗市水洗抗氧化-循环水洗市水洗吸干 烘干出料 注意事项：温度 喷嘴压力 微蚀液浓度 图 3.5 化学清洗线 3.2.4 贴干膜 目的：以热压滚轮将干膜均匀覆盖于铜箔基板上，以提供影像转移之用。 注意事项：温度（110+-5%） 压力（30-35PSI） 速度（0.7-1m/min） 常见干膜规格：1mil、1.3mil、1.5mil、2.0mil 图 3.6 贴干膜机 第 14 页 共 3.2.5 曝光 曝光就是通过干膜的作用使线路图形转移到板子上面，曝光通常是采用感光法进行 的，感光法就是利用紫外曝光机使预先已涂布在铜箔表面上的抗蚀剂层形成 FPC 线路图 形。目的：利用干膜的特性（仅接受固定能量的波长） ，将产品需求规格制作成底片，经 由照相曝光原理，达到影像转移的效果。 常见干膜：日立干膜 杜邦干膜 常见缺陷：针眼、短路、开路、线路变粗、线路变细等。 图 3.7 图 3.8 曝光 第 15 页 共 表 3.1 曝光灯源的选择 3.2.6 显影 目的：利用干膜经曝光后，产生感光反应部分或未感光反应部分（此必须依感 光膜之特性） 。可溶解于特殊溶剂内，达到制作出需求的图型（线路） ，显影液为碱性。 注意事项：浓度 温度 速度 常用药液：Na2CO3 表 3.2 显影 3.2.7 蚀刻 蚀刻是在一定的温度条件下（45-50）蚀刻药液经过喷头均匀喷淋到铜箔的表面， 与没有蚀刻阻剂保护的铜发生氧化还原反应，而将不需要的铜反应掉，露出基材再经过 脱模出力后使线路成形。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 第 16 页 共 被除去，仅留下必需的线路。 注意事项：喷嘴压力 温度 速度 常见缺陷：蚀刻不足、蚀刻过量、开路、短路、缺损、线宽、线距不准等。 图 3.9 蚀刻流程图 3.2.8 去膜 目的：以 NaOH 将留在线路上之干膜完全去除，线路即成型。 注意事项：温度 速度 检查去膜是否干净，有无残留，并量线宽、线距 3.2.9 贴保护膜 目的：在线路板的表面贴上保护膜，防止线路被氧化及划伤，起保护作用 图 3.10 贴保护膜 3.2.10 层压 目的：将已贴上的保护膜，通过高温，高压的压合使保护膜和基材紧密结合在 一起 注意事项：温度 时间 压力 抽真空 第 17 页 共 图 3.11 层压 3.2.11 电镀锡铅 目的：通过电镀形式在铜面上镀上一层光亮的锡铅，主要目的为提供 Soliering Interface 流程：化学清洗微蚀（酸洗）-水洗预浸电镀水洗中和（防氧化）- -水洗烘干 电镀 （1)FPC 电镀的前处理 柔性印制板 FPC 经过涂覆盖层工艺后露出的铜导体表面可能 会有胶黏剂或油墨污染，也还会有因高温工艺产生的氧化、变色，要想获得附着力良好 的紧密镀层必须把导体表面的污染和氧化层去除，使导体表面清洁。但这些污染有的和 铜导体结合十分牢固，用弱的清洗剂并不能完全去除，因此大多往往采用有一定强度的 碱性研磨剂和抛刷并用进行处理，覆盖层胶黏剂大多都是环氧树脂类而耐碱性能差，这 样就会导致粘接强度下降，虽然不会明显可见，但在 FPC 电镀工序，镀液就有可能会从 覆盖层的边缘渗入，严重时会使覆盖层剥离。在最终焊接时出现焊锡钻人到覆盖层下面 的现象。可以说前处理清洗工艺将对柔性印制板 FC 的基本特性产生重大影响，必须对 处理条件给予充分重视。 (2)FPC 电镀的厚度 电镀时，电镀金属的沉积速度与电场强度有直接关系，电场强度 又随线路图形的形状、电极的位置关系而变化，一般导线的线宽越细，端子部位的端子 越尖，与电极的距离越近电场强度就越大，该部位的镀层就越厚。在与柔性印制板有关 的用途中，在同一线路内许多导线宽度差别极大的情况存在这就更容易产生镀层厚度不 均匀，为了预防这种情况的发生，可以在线路周围附设分流阴极图形，吸收分布在电镀 图形上不均匀的电流，最大限度地保证所有部位上的镀层厚薄均匀。因此必须在电极的 结构上下功夫。在这里提出一个折中方案，对于镀层厚度均匀性要求高的部位标准严格， 对于其他部位的标准相对放松，例如熔融焊接的镀铅锡，金属线搭(焊)接的镀金层等的 第 18 页 共 标准要高，而对于一般防腐之用的镀铅锡，其镀层厚度要求相对放松。 (3)FPC 电镀的污迹、污垢 刚刚电镀好的镀层状态，特别是外观并没有什么问题，但 不久之后有的表面出现污迹、污垢、变色等现象，特别是出厂检验时并未发现有什么异 样，但待用户进行接收检查时，发现有外观问题。这是由于漂流不充分，镀层表面上有 残留的镀液，经过一段时间慢慢地进行化学反应而引起的。特别是柔性印制板，由于柔 软而不十分平整，其凹处易有各种溶液“积存?，而后会在该部位发生反应而变色，为了 防止这种情况的发生不仅要进行充分漂流，而且还要进行充分干燥处理。可以通过高温 的热老化试验确认是否漂流充分。 化学镀 当要实施电镀的线路导体是孤立而不能作为电极时，就只能进行化学镀。一般化学 镀使用的镀液都有强烈的化学作用，化学镀金工艺等就是典型的例子。化学镀金液就是 pH 值非常高的碱性水溶液。使用这种电镀工艺时，很容易发生镀液钻人覆盖层之下，特 别是如果覆盖膜层压工序质量管理不严，粘接强度低下，更容易发生这种问题。置换反 应的化学镀由于镀液的特性，更容易发生镀液钻入覆盖层下的现象，用这种工艺电镀很 难得到理想的电镀条件。 热风整平 热风整平原本是为刚性印制板 PCB 涂覆铅锡而开发出来的技术，由于这种技术简便，也 被应用于柔性印制板 FPC 上。热风整平是把在制板直接垂直浸入熔融的铅锡槽中，多余 的焊料用热风吹去。这种条件对柔性印制板 FPC 来说是十分苛刻的，如果对柔性印制板 FPC 不采取任何措施就无法浸入焊料中，必须把柔性印制板 FPC 夹到钛钢制成的丝网中间， 再浸入熔融焊料中，当然事先也要对柔性印制板 FPC 的表面进行清洁处理和涂布助焊剂。 由于热风整平工艺条件苛刻也容易发生焊料从覆盖层的端部钻到覆盖层之下的现象，特 别是覆盖层和铜箔表面粘接强度低下时，更容易频繁发生这种现象。由于聚酰亚胺膜容 易吸潮，采用热风整平工艺时，吸潮的水分会因急剧受热蒸发而引起覆盖层起泡甚至剥 离，所以在进行 FPC 热风整平之前，必须进行干燥处理和防潮管理。 图 3.12 电镀机 第 19 页 共 3.2.12 空板电测 空板电测的目的是电性功能测试,检查成品板之线路系统是否完整,有、无断、短路 现像。方法：利用多测点的测试机测试，采用特定接点的针盘对板子进行电测，达到断、 短路之线路测试目的。测试机示意图：显示屏幕。计算机主机。压床系统。启动开关。 急停开关。测试治具。各功能卡储放位置。 测试方法：一般测试之方法可分为专用型、泛用型、飞针型。专用型( Dedicated )： 仅适用于一种料号，不同料号的板子就无法测试，而且无法回收使用,在测试密度方面， 由于探针头粗细的关系，较适合运用于 0.020pitch 以上的板子。泛用型( Universal )： 泛用型测试具有极多测点的标准 Grid 固定大型针盘，可分别按不同料号而制作活动式探 针的针盘，量产时只要改换活动针盘，就可以对不同料号量产测试.。飞针型( Flying Probe )：飞针测试的原理很简单，仅仅需要两根探针作 x、y、z 的移动来逐一测试各线 路的两个端点，因此不需要另外制作昂贵的治具.但是由于是端点测试，因此测速极慢， 约为 1040 points/sec，所以较适合样品及小量产；在测试密度方面，飞针测试可适用 于极高密度板( 0.010)。 测试作业如下图: 图 3.13 电测流程图 3.2.13 冲型 作为 FPC 后段工站中非常重要的工站，冲型工站显得犹为重要而模具更是举足轻重， 因模具设计、制作不合理的状况时常发生，从而影响品质、影响进度、影响交期。PFC 模 具设计应注意以下几点: 模具钢材的选用 模具厂制作工艺水平 模具的结构设计 第 20 页 共 模具穴数的多少 模具定位 PIN 的布局 模具的预涨预缩 。如模具钢材的选用：目 前市场钢材很多，国产的，进口的种类繁多，但大部分厂家都使用进口的，如：日本 HITACHI，瑞典 ASSAB 等，普通反映效果都较好，作为 FPC 模具选用肯定是优质模具专用 钢材，要求硬度较高，淬透性好，线切割应力小，如日本：SKD61，SKD11。模具厂制作 工艺 ：由于 FPC 要求的形状精度和位置精度要求都很高，所以对模具的本身的加工工艺 提出的高要求，一般来讲都要求慢走丝进行线切割，线切割的质量是影响模具使用效果 的重要因素之一，这跟机器的等级和工人的技术水平密切相关， 而模具的组立过程则是 工艺过程后段重点，相当关键。而同时还应该考虑的是热处理时模具公模，母模要求相 差 8-10 度，便于修模。 3.2.14 FQC FQC 是将冲型好的 FPC 板进行检测，检测是否有开短路及其他严重的问题。FQC 是有检验员对成品进行检测。FQA 是对 QC 检验完的成品进行定量的抽查，检测 QA 是否有 漏检的成品，以免成品流入到客户手中，以免客户对其进行投诉。 3.2.15 包装 由于 FPC 特容易损伤，因此生产和包装时必须格外小心。有以下几种常用的包装方 式：第一种方式：塑胶袋包装，又称柔韧袋包装；适用产品：面积较大，外形简单且无 SMT 要求的单面板。第二种方式：气泡膜包装；适用产品：须过 SMT 且单片出货的双面板。 第三种方式：真空包装；适用产品：须过 SMT 且连片