FPC基本知识篇

1、第一篇：初识FPC        随着软性PCB产量比的不断增加及刚挠性PCB的应用与推广，现在比较常见在说PCB时加上软性、刚性或刚挠性再说它是几层的PCB。通常，用软性绝缘基材制成的PCB称为软性PCB或挠性PCB，刚挠复合型的PCB称刚挠性PCB。它适应了当今电子产品向高密度及高可靠性、小型化、轻量化方向发展的需要，还满足了严格的经济要求及市场与技术竞争的需要。 在国外，软性PCB在六十年代初已广泛使用。我国，则在六十年代中才开始生产应用。近年来，随着全球经济一体化与开放市尝引进技术的促进其使用量不断地在增长，有些中小

2、型刚性PCB厂瞄准这一机会采用软性硬做工艺，利用现有设备对工装工具及工艺进行改良，转型生产软性PCB与适应软性PCB用量不断增长的需要。为进一步认识PCB，这里对软性PCB工艺作一探讨性介绍。 一、软性PCB分类及其优缺点 1软性PCB分类 软性PCB通常根据导体的层数和结构进行如下分类： 1.1单面软性PCB 单面软性PCB，只有一层导体，表面可以有覆盖层或没有覆盖层。所用的绝缘基底材料，随产品的应用的不同而不同。一般常用的绝缘材料有聚酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、软性环氧-玻璃布等。 单面软性PCB又可进一步分为如下四类： 1）无覆盖层单面连接的 这类软性PCB的导线图形在绝缘基材上，导线表面

3、无覆盖层。像通常的单面刚性PCB一样。这类产品是最廉价的一种，通常用在非要害且有环境保护的应用场合。其互连是用锡焊、熔焊或压焊来实现。它常用在早期的电话机中。 2）有覆盖层单面连接的 这类和前类相比，只是根据客户要求在导线表面多了一层覆盖层。覆盖时需把焊盘露出来，简单的可在端部区域不覆盖。要求精密的则可采用余隙孔形式。它是单面软性PCB中应用最多、最广泛的一种，在汽车仪表、电子仪器中广泛使用。 3）无覆盖层双面连接的 这类的连接盘接口在导线的正面和背面均可连接。为了做到这一点，在焊盘处的绝缘基材上开一个通路孔，这个通路孔可在绝缘基材的所需位置上先冲制、蚀刻或其它机械方法制成。它用于两面安装元、

4、器件和需要锡焊的场合，通路处焊盘区无绝缘基材，此类焊盘区通常用化学方法去除。 4）有覆盖层双面连接的 这类与前类不同处是表面有一层覆盖层。但覆盖层有通路孔，也允许其两面都能端接，且仍保持覆盖层。这类软性PCB是由两层绝缘材料和一层金属导体制成。被用在需要覆盖层与周围装置相互绝缘，并自身又要相互绝缘，末端又需要正、反面都连接的场合。 1.2双面软性PCB 双面软性PCB，有两层导体。这类双面软性PCB的应用和优点与单面软性PCB相同，其主要优点是增加了单位面积的布线密度。它可按有、无金属化孔和有、无覆盖层分为：a无金属化孔、无覆盖层的；b无金属化孔、有覆盖层的；c有金属化孔、无覆盖层的；d有金属

5、化孔、有覆盖层的。无覆盖层的双面软性PCB较少应用。1.3多层软性PCB 软性多层PCB如刚性多层PCB那样，采用多层层压技术，可制成多层软性PCB。最简单的多层软性PCB是在单面PCB两面覆有两层铜屏蔽层而形成的三层软性PCB。这种三层软性PCB在电特性上相当于同轴导线或屏蔽导线。最常用的多层软性PCB结构是四层结构，用金属化孔实现层间互连，中间二层一般是电源层和接地层。 多层软性PCB的优点是基材薄膜重量轻并有优良的电气特性，如低的介电常数。用聚酰亚胺薄膜为基材制成的多层软性PCB板，比刚性环氧玻璃布多层PCB板的重量约轻1/3，但它失去了单面、双面软性PCB优良的可挠性，大多数此类产品是

6、不要求可挠性的。 多层软性PCB可进一步分成如下类型： 1）挠性绝缘基材上构成多层PCB，其成品规定为可以挠曲：这种结构通常是把许多单面或双面微带可挠性PCB的两面端粘结在一起，但其中心部分并末粘结在一起，从而具有高度可挠性。为了具有所希望的电气特性，如特性阻抗性能和它所互连的刚性PCB相匹配，多层软性PCB部件的每个线路层，必须在接地面上设计信号线。为了具有高度的可挠性，导线层上可用一层薄的、适合的涂层，如聚酰亚胺，代替一层较厚的层压覆盖层。金属化孔使可挠性线路层之间的z面实现所需的互连。这种多层软性PCB最适合用于要求可挠性、高可靠性和高密度的设计中。 2）在软性绝缘基材上构成多层PCB，

7、其成品末规定可以挠曲：这类多层软性PCB是用软性绝缘材料，如聚酰亚胺薄膜，层压制成多层板。在层压后失去了固有的可挠性。当设计要求最大限度地利用薄膜的绝缘特性，如低的介电常数、厚度均匀介质、较轻的重量和能连续加工等特性时，就采用这类软性PCB。例如，用聚酰亚胺薄膜绝缘材料制造的多层PCB比环氧玻璃布刚性PCB的重量大约轻三分之一。 3）在软性绝缘基材上构成多层PCB，其成品必须可以成形，而不是可连续挠曲的：这类多层软性PCB是由软性绝缘材料制成的。虽然它用软性材料制造，但因受电气设计的限制，如为了所需的导体电阻，要求用厚的导体，或为了所需的阻抗或电容，要求在信号层和接地层之间有厚的绝缘隔离，因此

8、，在成品应用时它已成形。术语“可成型的”定义为：多层软性PCB部件具有做成所要求的形状的能力，并在应用中不能再挠曲。在航空电子设备单元内部布线中应用。这时，要求带状线或三维空间设计的导体电阻低、电容耦合或电路噪声极小以及在互连端部能平滑地弯曲成90啊镁埘前繁牧现瞥傻亩嗖闳硇訮CB实现了这种布线任务。因为聚酰亚胺薄膜耐高温、有可挠性、而且总的电气和机械特性良好。为了实现这个部件截面的所有互连，其中走线部分进一步可分成多个多层挠性线路部件，并用胶粘带合在一起，形成一条印制电路束。 1.4刚性-软性多层PCB 该类型通常是在一块或二块刚性PCB上，包含有构成整体所必不可少的软性PCB。软性PCB层被

9、层压在刚性多层PCB内，这是为了具有特殊电气要求或为了要延伸到刚性电路外面，以朝代Z平面电路装连能力。这类产品在那些把压缩重量和体积作为关键，且要保证高可靠性、高密度组装和优良电气特性的电子设备中得到了广泛的应用。 刚性软性多层PCB也可把许多单面或双面软性PCB的末端粘合压制在一起成为刚性部分，而中间不粘合成为软性部分，刚性部分的Z面用金属化孔互连。可把可挠性线路层压到刚性多层板内。这类PCB越来越多地用在那些要求超高封装密度、优良电气特性、高可靠性和严格限制体积的场合。 已经有一系列的混合多层软性PCB部件设计用于军用航空电子设备中，在这些应用场合，重量和体积是至关重要的。为了符合规定的重

10、量和体积限度，内部封装密度必须极高。除了电路密度高以外，为了使串扰和噪声最小，所有信号传输线必须屏蔽。若要使用屏蔽的分离导线，则实际上不可能经济地封装到系统中。这样，就使用了混合的多层 软性PCB来实现其互连。这种部件将屏蔽的信号线包含在扁平带状线软性PCB中，而后者又是刚性PCB的一个必要组成部分。在比较高水平的操作场合，制造完成后，PCB形成一个90暗腟形弯曲，从而提供了z平面互连的途径，并且在x、y和z平面振动应力作用下，可在锡焊点上消除应力-应变。 2优点 刚性区域 刚性区域 2.1可挠性 应用软性PCB的一个显著优点是它能更方便地在三维空间走线和装连，也可卷曲或折叠起来使用。只要在容

11、许的曲率半径范围内卷曲，可经受几千至几万次使用而不至损坏。 2.2减小体积 在组件装连中，同使用导线缆比，软性PCB的导体截面薄而扁平，减少了导线尺寸，并可沿着机壳成形，使设备的结构更加紧凑、合理，减小了装连体积。与刚性PCB比，空间可节省6090%。 2.3减轻重量 在同样体积内，软性PCB与导线电缆比，在相同载流量下，其重量可减轻约70%，与刚性PCB比，重量减轻约90%。 2.4装连的一致性 用软性PCB装连，消除了用导线电缆接线时的差错。只要加工图纸经过校对通过后，所有以后生产出来的绕性电路都是相同。装连接线时不会发生错接。 2.5增加了可靠性 当采用软性PCB装连时，由于可在X、Y、

12、Z三个平面上布线，减少了转接互连，使整系统的可靠性增加，且对故障的检查，提供了方便。 2.6电气参数设计可控性 根据使用要求，设计师在进行软性PCB设计时，可控制电容、电感、特性阻抗、延迟和衰减等。能设计成具有传输线的特性。因为这些参数与导线宽度、厚度、间距、绝缘层厚度、介电常数、损耗角正切等有关，这在采用导线电缆时是难于办到的。 2.7末端可整体锡焊 软性PCB象刚性PCB一样，具有终端焊盘，可消除导线的剥头和搪锡，从而节约了成本。终端焊盘与元、器件、插头连接，可用浸焊或波峰焊来代替每根导线的手工锡焊。 2.8材料使用可选择 软性PCB可根据不同的使用要求，选用不同的基底材料来制造。例如，在

13、要求成本低的装连应用中，可使用聚酯薄膜。在要求高的应用中，需要具有优良的性能，可使用聚酰亚薄膜。 2.9低成本 用软性PCB装连，能使总的成本有所降低。这是因为： 1）由于软性PCB的导线各种参数的一致性；实行整体端接，消除了电缆导线装连时经常发生的错误和返工,且软性PCB的更换比较方便。 2）软性PCB的应用使结构设计简化，它可直接粘附到构件上，减少线夹和其固定件。 3）对于需要有屏蔽的导线，用软性PCB价格较低。 2.10加工的连续性 由于软性覆箔板可连续成卷状供应，因此可实现软性PCB的连续生产。这也有利于降低成本。 3缺点 3.1一次性初始成本高 由于软性PCB是为特殊应用而设计、制造

14、的，所以开始的电路设计、布线和照相底版所需的费用较高。除非有特殊需要应用软性PCB外，通常少量应用时，最好不采用。 3.2软性PCB的更改和修补比较困难 软性PCB一旦制成后，要更改必须从底图或编制的光绘程序开始，因此不易更改。其表面覆盖一层保护膜，修补前要去除，修补后又要复原，这是比较困难的工作。 3.3尺寸受限制 软性PCB在尚不普的情况下，通常用间歇法工艺制造，因此受到生产设备尺寸的限制，不能做得很长，很宽。 3.4操作不当易损坏 装连人员操作不当易引起软性电路的损坏，其锡焊和返工需要经过训练的人员操作。第二篇：FPC的功能和作用  摘要 本文综述了柔性电路设计、生产

15、及应用各方对柔性电路的特性、优点及功效的论述。 1.柔性电路的特性 柔性电路体积小 重量轻 柔性电路板最初的设计是用于替代体积较大的线束导线。在目前的接插（cutting-edge）电子器件装配板上，柔性电路通常是满足小型化和移动要求的唯一解决方法。柔性电路（有时称作柔性印制线路）是在聚合物的基材上蚀刻出铜电路或印制聚合物厚膜电路。对于既薄又轻、其结构紧凑复杂的器件而言，其设计解决方案包括从单面导电线路到复杂的多层三维组装。柔性组装的总重量和体积比传统的圆导线线束方法要减少70%。柔性电路还可以通过使用增强材料或衬板的方法增加其强度，以取得附加的机械稳定性。 柔性电路可移动 弯曲 扭转 柔性电

16、路可移动、弯曲、扭转而不会损坏导线，可以遵从不同形状和特殊的封装尺寸。其仅有的限制是体积空间问题。由于可以承受数百万次的动态弯曲，柔性电路可很好地适用于连续运动或定期运动的内连系统中，成为最终产品功能的一部分。刚性PCB上的焊点受热机械应力的作用，在数百次的循环后便会失效。Shel-dahl，Northfield，Minn的产品经理Randy Lia说："要求电信号/电源移动，而形状系数/封装尺寸较小的某些产品都获益于柔性电路。" 柔性电路具有优良的电性能 介电性能 耐热性 柔性电路提供了优良的电性能。纽约Inter-national Flex TEchnologies，E

17、ndicott，的首席执行官Don friedman说。 "较低的介电常数允许电信号快速传输；良好的热性能使组件易于降温；较高的玻璃转化温度或熔点使得组件在更高的温度下良好运行。" 柔性电路具有更高的装配可靠性和产量 柔性电路减少了内连所需的硬件，如传统的电子封装上常用的焊点、中继线、底板线路及线缆，使柔性电路可以提供更高的装配可靠性和产量。因为复杂的多个系统所组成的传统内连硬件在装配时，易出现较高的组件错位率。3M Electronic Products Division，Austinm ，Texas的市场经理Mike Giesler说："柔性电路的刚度低，体积

18、小，也正是因为柔性电路板组件的体积较小，所以使用的材料也就少。"随着质量工程的出现，一个厚度很薄的柔性系统被设计成仅以一种方式组装，从而消除了许多通常与独立布线工程有关的人为错误。 柔性组件的应用正在急剧增加 。Strataflex Hudson，N.H.的总裁兼总经理Jim Barry说："几乎当你拿起当今任何一件电器，你都会在其中发现柔性组?quot;。打开一台35mm的照相机，里面有9到14处不同的柔性电路，因为照相机正在变得更小，功能也更多。减小体积的唯一方法是组件更孝线条更精细、节距更紧密，以及物件可弯曲。心脏起搏器、医疗设备、视频摄像机、助听器、便携电脑-几乎所

19、有我们今天使用的东西里面都有柔性电路"。 2.柔性电路的优点及功效 2.1柔性电路的挠曲性和可靠性 目前盛行四种柔性电路：单面，双面，多层和刚-挠组合型。Friedman说："单面柔性板的成本最低。当对电性能要求不高，而且可以单面布线时，应当选用单面柔性板。"这种最常见的形式已经得到了商业应用，如打印机的喷墨盒和计算机的存储器。单面柔性板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。用作柔性装配的绝缘基材可以是聚酰亚胺（Kapton），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），芳酰胺纤维纸（Nomex）和聚氯乙烯（PVC）。 双面柔性板是在基膜的两

20、个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起来形成导电通路，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。 多层柔性板是将三层或更多层的单面柔性电路或双面柔性电路层压在一起，通过钻孔、电镀形成金属化孔，在不同层间形成了导电的通路。这样，不需采用复杂的焊接工艺。位于加里弗尼亚Garden Grove 的Basic Electronics 公司副总裁，总经理Al Balzano说："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"。尽管设计成这种柔性类型导电层的数量可以是无限的，但是，在设计布

21、局时，为了保证装配方便，应当考虑到装配尺寸、层数与柔性的相互影响。 传统的刚-挠板是由刚性和柔性基板有选择地层压在一起的组成的。结构紧密，以金属化孔形成导电连接。位于加里弗尼亚Torrance 的Aero Flexible Ciruitry公司国际销售经理Mario Amalfitano评论说："如果您的板正、反面都有元件，刚-挠板是一种很好的选择。但如果所有的元件都在一面的话，就要选用双面柔性板，并在其背面层压上一层FR-4增强材料，会更经济。FR-4不会和金属化孔或有效的柔性电路形成电气连接，只是起加固作用。这样既增强了可靠性，又减少了制造过程或安装元件过程，或安装组件后的破损.

22、"Amalfitano建议考虑到可靠性和价格因素，生产厂应试图保持尽可能少的层数。 柔性电路工业正处于规模小但迅猛发展之中。聚合物厚膜法（PTF）是一种高效、低成本生产线路板的工艺。该工艺是在的廉价的柔性基材上，选择性地丝印导电聚合物油墨。其代表性的柔性基材为PET。PTF导体包括丝印金属填料或碳粉填料。PTF本身很清洁，使用无铅的SMT 粘接剂，不必蚀刻。位于R.I. Cranstom的 Poly-Flex公司的技术总监Al Hollenbeck说："因其使用加成工艺，且基材低成本，PTF电路比铜Kapton电路要便宜十倍；比PCB便宜2-3倍。PTF尤其适用于设备的控制

23、面板，因为它成本低，而且在平面图形面板下易组装、换装。在移动电话上和其它的便携产品上，PTF 适合将PCB主板上的元件、开关和照明器件转变成PTF电路。既节省了成本，又减少了能源消耗。" 还有一种混合结构的柔性电路，它也是一种多层板，但多层板的导电层由不同金属构成。位于加里弗尼亚Carlsbad的L.E.Flex Circuits公司的应用工程师Jack Lexin说："一个8层板使用FR-4作为内层的介质，使用kapton作为外层的介质，从主板的三个不同方向伸出引线，每根引线是由不同的金属制成。康铜合金，铜和金分别用作独立的引线。" 这种混合结构大多用在电信号转

24、换与热量转换的关系及电性能比较苛刻的低温的情况下。在这种情况下，柔性混合电路是唯一可行的解决方法。 这些柔性电路的构成是否节省成本、是否得到最佳利用，可通过内连设计的方便程度和总成本进行评价。George Serpa 是Flextronics International在San Jose，Califonia 的合同生产商。作为高级产品研发工程师，很了解柔性组装件的情况。"内连的总体方式是不一样的，手机是分块布局形式；便携电脑是X-Y方向可定位布局；打印机是刚-挠PCB形式。这些产品采用价格各异的不同材料制成，以减少每根内连引线的费用。每种设计都要经过类型学的评估，以达到最佳的性能价格

25、比"。 2.2柔性电路的经济性 如果电路的设计相对简单，总体积不大，而且空间适宜，传统的内连方式大多要合算的多。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，柔性电路是一种较好的设计选择。位于Tustin，Califonia的Smartflex公司的设计开发经理Tim Patterson说："如果可能应首选PCB。用多层尤其便宜。当应用的尺寸和性能超出PCB的能力时，柔性组装方式才是最经济的选择。在一张薄膜上可制成12mil焊盘内5mil孔径， 3mil线条和节距的柔性电路。因此，在薄膜上（ 例如聚酰亚胺薄膜）直接贴装芯片更为可靠。因为它们不含可能是离子沾污源

26、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，得到的玻璃化温度较高。" 柔性材料比起刚性材料还有一条潜在的节省成本的原因，就是免除了插接件。 高成本的原材料是柔性电路价格居高的主要原因。位于Methuen，Mass.的Parlex公司应用工程经理Joseph DiPalermo说："原材料的价格差别较大。原材料成本最低的聚酯柔性电路，PCB的成本是其所用原材料的1.5倍；高性能的聚酰亚胺柔性电路则高达4倍或更高。同时，材料的柔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，这些缺陷包括剥下柔性附件、线条断裂。当设计不适合应

27、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。" 尽管其原料较贵，制造麻烦，但是DiPalermo仍相信，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，总的组装成本降低。 Amalfitano评论说："一般说来，柔性电路的确比刚性的花费大，而且一直成本较高。相对刚性板来说，柔性板在制造时，许多情况下不得不面对这样的一个事实：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柔性。在刚性板上，您正在加工一块15mil的FR-4玻璃布板，您在玻璃布板上打下一个孔或者进行了所有的处理过程，当您回来时，那个孔还在

28、准确的位置上。而在柔性材料上，您回来时，孔已经挪动了5mil。这是柔性板很贵的头号原因。" 2.3柔性电路的成本正在进一步降低 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PCB相接近。这主要是引入了更新的材料、改进了生产工艺以及变更了结构的原因。有这样一个例子，在具有很多层数的刚-挠板组件上，取消了使用丙烯酸粘合剂。"如果你造一个12或14层的刚-挠电路板，你在其中使用了丙烯酸，那就会有Z轴方向的膨胀及金属化孔失效。" Barry说，"现在的结构使得产品的热稳定性更高，很少有材料不匹配。产出提高，成本就降下来了。现在一些更新的材料

29、因铜层更薄而可以制出更精细线条。更薄的铜层促使组件越来越轻巧，而更轻巧更薄的装配又促使柔性组件更加适合装入更小的空间。过去，我们采用辊压的工艺将铜箔粘附在涂有粘合剂的介质上。今天，可以不使用粘接剂直接在介质上生成铜箔。这些技术可以得到的数微米的铜层，使工业上得到3 mil甚至宽度更窄的精细线条。" 从柔性电路中除去了粘合剂以后，使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。当柔性电路持续迅速地从最初的军事工业应用发展到民用和消费应用时，取得UL认证就更加重要。柔性板焊料掩膜和其它的表面涂料使柔性组装成本进一步地降低。Barry始终认为，在过去的十年间，一些这样

30、的新材料和新工艺极大地降低了成本。同时，也正是因为该类产品得到了广泛的认可和需求，柔性材料的成本也在下降。 在未来的数年中，更孝更复杂和组装造价更高的柔性电路将要求组装更新颖，并需增加混合柔性电路。对于柔性电路工业的挑战是加强其技术优势，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。第三篇：FPC电路设计中的常见问题 一、焊盘的重叠 1、焊盘（除表面贴焊盘外）的重叠，意味孔的重叠，在钻孔工序会因为在一处多次钻孔导致断钻头，导致孔的损伤。 2、多层板中两个孔重叠，如一个孔位为隔离盘，另一孔位为连接盘（花焊盘），这样绘出底片后表现为隔离

31、盘，造成的报废。二、图形层的滥用 1、在一些图形层上做了一些无用的连线，本来是四层板却设计了五层以上的线路，使造成误解。 2、设计时图省事，以Protel软件为例对各层都有的线用Board层去画，又用Board层去划标注线，这样在进行光绘数据时，因为未选Board层，漏掉连线而断路，或者会因为选择Board层的标注线而短路，因此设计时保持图形层的完整和清晰。 3、违反常规性设计，如元件面设计在Bottom层，焊接面设计在Top，造成不便。 三、字符的乱放 1、字符盖焊盘SMD焊片，给印制板的通断测试及元件的焊接带来不便。 2、字符设计的太小，造成丝网印刷的困难，太大会使字符相互重叠，难以分辨。 四、单面焊盘孔径的设置 1、单面焊盘一般不钻孔，若钻孔需标注，其孔径应设计为零。如果设计了数值，这样在产生钻孔数据时，此位置就出现了孔的座标，而出现问题。 2、单面焊盘如钻孔应特殊标注。 五、用填充块画焊盘 用填充块画焊盘在设计线路时能够通过DRC检查，但对于加工是不行的，因此类焊盘不能直接生成阻焊数据，在上阻焊剂时，该填充块区域将被阻焊剂覆盖，导致器件焊装困难。 六、电地层又是花焊盘又是连线 因