FPC基础知识培训教材PPT参考课件

1、第1页,FPC 基础知识-定义,定义： FPCFlexible Printed Circuit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

2、,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(

3、Coverlay),基材(Base material),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(Base material),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-Deposited copper 压延铜，又叫RA铜，英文全称：Rolled Annealed copper 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

4、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(copper foil),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35um OZ(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

5、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：0.5mil 0.8mil 1mil 2mils Mil(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=1000um 1”=1000mil 1u”=0.0254um

6、1mm=39.4mil 1um=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）,FCCLFlexible Copper Clad La

7、minate,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-coated laminate,成本低，应用广。长期工作温度约 105 。 无胶基材:adhesiveless laminate,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(Dry film),钻孔(Drilling),曝光(Exposure),显影(Developing),蚀刻(Etching),剥

8、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(Lay up),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(Dry film),钻孔(Drilling),曝光(Exposure),显影(Developing),蚀刻(Etching),剥膜(Stripping),沉铜(Immersion copper),镀铜(Plat

9、ing copper),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(Lay up),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

10、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(Cu Immersion),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(copper plating),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(dry film lamination),将干膜（光致抗蚀膜）通过一定的压力、温度

11、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

12、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，solder mask 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，Liquid Photo-Imageable,简称LPI。一般有绿色，黑色，白色，红色，黄色

13、，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

14、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:Organic solderability preservatives) 镀镍金（Plating Ni/Au) 沉镍金（ENIG:Electroless Nickel Immersion Gold) 镀锡（Plating Sn/Tin) 沉锡(Immersion Sn/Tin) 沉银(Immersion Ag) 成本比较：镀镍金（沉镍金）沉银镀锡（沉锡）防氧化,表面处理

15、(surface finish),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(soft gold)和硬金(hard gold)，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(specification for surface f

16、inish) ENIG:0.05-0.1um Flash gold:0.05-0.1um Plating gold:0.1-1um Hardness of plating hard gold:over 150HV. Immersion Ag:0.07-0.2um. Immersion Tin:0.3-1.2um Plating Tin:4-20um OSP: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。

17、 软板用的双面胶，简称DST(Double Side Tape),又叫压敏胶PSA (Pressure Sensitive Adhesive).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3M966 3M9460 3M9077 3M9079 TESA8853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（ThermoSetting A

18、dhesive)，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：Stainless Steel)，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

19、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-magnetic interference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：silver ink,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(

20、silver film,shielding film)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(electrical test),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(flying probe)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： open short 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

21、,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，laser cutting. 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(soft tool),钢模又叫硬模(hard tool)。,第53页,最终检查(final inspection),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(packin