FPC基本工艺专业资料

双面FPC制造工艺目录01FPC所使用材料02设计注意事项03开料04孔加工05孔金属化06图形转移07蚀刻08覆盖膜加工09端子加工10外形加工11增强板加工12检查13包装01FPC所使用材料1.1市场选取了聚酰亚胺（PI）符合FPC规定材料，有诸各种，出众点，有四种。但由于性能、价格、生产技术、专利、易用性等方面因素影响，最后，杜邦开发聚酰亚胺（PI）“KAPTTON-H”独霸了天下。据记录，当前其已占到整个FPC材料80％。咱们惯常所说PI，是指在聚酰亚胺薄膜上涂上环氧树脂或丙烯酸类粘接剂，制成覆铜板或覆盖膜。各种软性材料性能对比聚酰亚胺聚酯聚砜聚四氟乙烯比重1.4221.5701.38～1.411.24～1.252.1～2.21.1～3.2100～350—抗拉强度14.0～24.560～1655.9～7.564～1104.2～4.3（kg/mm）2拉伸率（％）边沿抗扯破强度（kg/mm2）917.9～53.6抗拉裂（传播）0.32，0.5～0.4，0.50.4～3.9—强度（kg/mm2）耐热性（℃）1.1400150易燃优180自熄优260不燃烧优燃烧性自熄优耐有机溶剂性耐强酸性良良优优耐强碱性差良优优吸水性（％）2.7＜0.80.22＜0.01介电常数33.23.072.0～2.1（1kMz）介质损耗因数（1kMz）0.00212750.0053000.00083000.000217耐电压（Kv/mm)体积电阻率(Ω-cm）5×10171×10185×10101×10101.2FPC所用重要材料一览FPC使用重要材料规格一览材料名称厚度规格聚酰亚胺膜12.5，25，50，75，125um15unm～50um基材粘结剂铜箔层膜层（12），18，35，70um12.5，25，50，75，125um15unm～50um保护膜粘合剂粘结剂层压敏胶热固胶电解25um～100um12.5，25，50um（12），18，35，70um18，35，70um铜箔压延电镀导体（1），5，10，15，18，35um10um～20um涂覆油墨层光致阻焊DF型油墨型薄膜25um50um10um～20um12.5，25，50，75，100，125，188um0.1～2.4mmFR4增强板PET25um～250um金属板酚醛纸板：没有特别限制0.5～2.5mm粘接片备注：12.5，25，40，50，75um（）是指特殊规格加工，需要定制厚度这只是大体材料划分，细致某些，有诸多需要注意点：例如电解铜箔有高延展性铜箔和普通电镀铜箔，例如压敏胶有三明治式和纯胶型等，在此就不一一赘述了，待得有空，另开篇幅专项来讲。1.3FPC主材料构成和构造FPC所使用材料众多，无法在这里一一展开了讲，但是，其主材料覆铜板（PI）和保护膜（PI），还是需要在这里讲讲。在此，为了以便初识者易于理解，因此以极其简朴图示来表达，待得理解了基本构成和构造后，如有兴趣，可另觅更深层次材料钻研。材料构成1.覆盖膜聚酰亚胺粘合剂(Bondingsheet):粘合剂2.单/双面覆盖膜(Bonply):聚酰亚胺粘合剂3.粘合剂粘合剂铜箔4.单面构造:粘合剂聚酰亚胺铜箔粘合剂聚酰亚胺粘合剂铜箔5.单/双构造:惯用构成构造18um铜箔1.单/单面压合:12.5um粘合剂12.5um聚酰亚胺35um铜箔20um粘合剂25um聚酰亚胺18um铜箔12.5um粘合剂12.5um聚酰亚胺12.5um粘合剂18um铜箔2.单/双面压合:35um铜箔20um粘合剂25um聚酰亚胺20um粘合剂35um铜箔3.覆盖膜:15um粘合剂(Bondingsheet)12.5um聚酰亚胺25um粘合剂25um聚酰亚胺15um粘合剂4.单/双面覆盖膜Coverlay:(Bonply)12.5um聚酰亚胺15um粘合剂25um粘合剂25um聚酰亚胺25um粘合剂02设计注意事项2.1制前设计流程绝大多数FPC工厂，几乎是OEM，也就是受客户委托制作空板（或制作空板+SMT贴装），因而，在这里只讲接受客户资料后故事。普通制前设计流程如下：客户资料提供客户资料审查工厂制前设计CAD/CAMFlowchartTOOLINGAOIPanelizationArtworkElectricalTestNetlistNCDrillingProgramNCRoutingProgram2.2柔性板设计基本项目接受订单，下表资料制前设计中必备项目。也许，有客户会提供实物样品，或者零件图等。但这些其实属于额外资料，可靠性是大打折扣。如果公司是处在市场战略需要，或者其他商机需要，则可酌情接受。但工程设计部门要抖擞起百般精神来应对。在这里，差之毫厘，可真是谬以千里。柔性板设计基本项目单、双、多构造（如线路悬空等）孔（有无通孔）覆盖层层构造增强板铜箔层压板覆盖层材料粘结剂增强板电镀、OSP、HAL等形状、尺寸精度线宽/线隙插接头及焊盘表面电路密度尺寸精度2.3重要材料选用FPC布线、尺寸等诸多地方设计，与PCB类似。重要不同处材料上。下面，我将着重讲5个方面材料及有关特性对比，供设计、工艺人员参照。2.3.1覆盖层及其与教材匹配性FPC覆盖层，普通包括保护膜、丝印型覆盖层和光致型覆盖层三种。三种覆盖层不同，其性能也不同。覆盖层可加工性对比耐可材加最小孔径孔可加工精度孔位精度弯生料工曲产成成性性本本高低高中类型厚度保护先开孔①后开孔②30um～160umΦ0.5mm30um～160umΦ0.05mm±0.2mm±0.01mm±0.2mm±0.03mm±0.03mm±0.3mm±0.05mm±0.5mm±0.05mm±0.05mm膜高低高高中高低低低中中中中高低低丝印10um～25um25um～50um10um～25umΦ0.8mmΦ0.1mmΦ0.07mm光致型干膜型液态型备注：①所谓先开孔，是指在进行保护膜定位层压前，先在保护膜上加工孔。②所谓后开孔，是指把保护膜所有层压FPC上之后，再做孔加工。保护膜和基材组合搭配匹配性基材有胶基材无胶基材保护膜PI基底●PET基底PI基底○有胶PET基底○●×○●×●×●×保护膜PI基底×○无胶PI基底PET基×●●×丝印类覆盖层环氧树脂基PI树脂基液态环氧液态PI○○×●×●×●光致型覆盖层DF型丙烯酸类DF型PI×●×●●匹配性良好○基本可以×不匹配2.3.2增长板在前面材料简介中，我已有涉及到增强板及粘结胶规格，这里重要给出增强板性能对比，供参照：增长板用材料及性能比较环氧玻璃布板酚醛板PETPI金属板厚度（mm）耐浮焊性实用温度机械强度热固胶0.6～2.4可0.1～2.4良好0.025～0.250.0425～0.125没有特别限制不可～50℃小良好～130℃小良好～130℃大～70℃大～110℃大不可可不可可可自燃性UL94V-0可UL94V-0可UL94V-0可低UL94V-0可高UL94V-0可中成本中高■有些厂家能达到UL94V-0阻燃级别，有些达不到增强板用粘接剂比较压敏胶热固胶厚度25um～100um25um～50um粘接强度蠕变特性耐药物性耐浮焊性生产率中低高良好高低良好高良好低材料成本加工成本低低低高2.3.3表面解决接触端和焊盘表面解决，因客户需求不同，也有所不同。下面，给出了适合各种用途表面解决列表：接触端表面解决厚度用途机械连接不解决－OSP解决单分子层～2um（HAL）5um～15um预焊，防蚀防触，焊接焊接SMT，FC,连接器回流焊15um～25um～0.1um（闪镀）～0.5um焊接用（镍）/金（硬）（镍）/金（软）防蚀用，连接器插入用连接器用（高可靠性）压接用0.5um～1.0um0.5um～2.0um焊盘表面解决厚度单分子层～5um用途预焊，防蚀焊接用OSP解决HAL电镀金～0.1um（闪镀）20um～50um5um～10um～1um防蚀/焊接用防蚀/压焊用焊接用电镀Sn/Pb化学镀Sn氧化锡焊接用化学镀金～0.1um防蚀用，焊接用固然，客户实际需求也许比这个更复杂，以上表格中数据，仅作为一种速查索引，供参照。2.3.4孔及尺寸变化问题2.3.5线路及尺寸变化问题03开料FPC材料绝大某些都是卷材，而带通孔双面FPC都无法用RTR工艺，因此需要对材料进行片状开料加工。FPC材料非常薄，因而也非常脆弱。因此开料时特别需要注意对材料防护。如果量小，可采用手工裁剪。如果量大，就需要自动切片机来切了。开好料，最佳能用采用设备自动叠放整洁，这样可以有效减少压坑、折痕、褶皱问题发生。如果需要手工叠，记得一定要采用不易掉纤维手套，最佳是采用乳胶之类手套，防止材料表面污染。如果所裁切材料是覆铜板，还需要注意压延铜压延方向。普通裁切机，可保证裁切尺寸精度达到±0.3mm之内。需要注意是，在制前设计，或者后续加工中，千万不要采用开料边框当做后工序定位基准。04钻孔FPC基材孔加工办法有NC钻，机械冲，激光钻，等离子蚀刻、化学蚀刻等。理论上，NC钻机当前可钻出0.1mm如下孔来。但从生产角度考虑，孔小

于0.25mm时，成本就会大幅度上升，如果孔不大于0.15mm时，其生产成本相称高，工艺难度大，不适于量产。机械冲孔不是新技术，但有两个问题制约着它：1）批量冲孔仅限于0.6～0.8mm；2）开料后加工孔阶段，材料都很大，模具也大，费用太高，成本依然太高。模具冲当前重要还是用在加工保护膜开窗和胶开窗方面。别的孔加工法，当前对于普通FPC厂来说，尚属于“天方夜谭”，因此这里就不细谈了。如下是几种孔加工技术对比：钻孔技术比较化学蚀刻NC钻等离子蚀孔激光钻孔冲孔孔孔径盲孔0.25mm～困难0.05mm～可0.03mm～可0.8mm0.05mm～不可良好中可有倾斜高垂直性生产率良好有倾斜中良好低高05孔金属化FPC孔金属化过程，与PCB基本相似，因而在这里也不赘述。在这里，重要讲讲FPC在金属化孔生产中需要注意几点：1）FPC需要使用特殊夹具，保证在化学镀铜缸中不被弄皱；2）全板镀铜时，也需要能较好固定FPC夹具，以保证FPC不移动，能获得良好镀层，且保证不把板弄皱；3）如外发，最佳发给有FPC生产经验厂，否则，会变成白老鼠。06图形转移图形转移前，先要对铜箔表面进行清洗解决。重要是目是为了保证铜表面清洁，减少蚀刻时导致断线或者短路机会。普通工厂采用化学清洗和磨刷解决相结合方式来解决。但请注意，如果可以，应尽量减少解决次数和返工。FPC基材实在是太脆弱了，每解决一次，基材受力后也许就会拉长一次，这会引起后续加工中尺寸变化。6.1抗蚀剂技术对比图形转移中，使用蚀材料大体有三种：抗蚀剂技术对比丝印0.3mm低DF0.04mm中液态感光材料线宽/线隙成本0.01mm低生产效率可操作性高中高需纯熟工容易容易其中以使用干膜DF者居多，故给出干膜参数：干膜厚度及尺寸公差技术规定公差规格名称标称尺寸一级±2.5±3二级±325～3038、5025～3075～110485,300100聚酯片基光致抗蚀层±3.5±10厚度/um聚乙烯保护膜总厚度±5±10.5±16.5宽度/mm±5长度/m6.2图形形成单片曝光，柔性板与刚性板所使用设备相似，但定位夹具备所不同。柔性板专用图形掩膜定位家具，普通状况下，都是厂家自己制作，大多都采用销钉定位。但由于柔性板容易收缩变形，普通很难达到50um以上精度。而线路在80um如下精密图形，如果使用散射光曝光机，线路边沿会形成明暗不清晕边，不能得到清晰线条。最佳是使用平行光光源。特别是50um如下线路，必要使用平行光曝光机。如果图形定位规定精度很高，可采用在原版照片不同位置上设立3～4个定位孔，采用CCD拟定出定位孔位置，使台面移动进行重叠定位。若想得到高精细和高尺寸精度图形，底片掩膜最佳能使用玻璃，如果再配以高精度曝光机，上下图形重叠精度可以达到±15um如下。07蚀刻咱们都懂得，蚀刻液普通有三氯化铁、氯化铜、碱性等三种。PI耐碱性不好，加上碱性蚀刻速度不久，难以控制，因此普通状况下，FPC生产都采用酸性蚀刻。FPC线路大多较细，三氯化铁与氯化铜相比，更适合于精细线路社会科，因此大多数厂都采用三氯化铁。但也有用氯化铜，觉得氯化铜更适合于精细线路蚀刻。算是仁者见仁，智者见智了。其实两者差别并不大，用那一种，就看使用人经验和偏爱了。蚀刻机和显影机，大多相似，不详述了。倒是线路蚀刻完毕后，后段传播要特别注意。由于铜很少，FPC很软，容易褶皱，卷到传播装置里面去。如果可以，尽量用引导板，效果会好某些。我想，做过蚀刻人都懂得，同一蚀刻机，同样蚀刻液，同样宽度线路，蚀刻出来后，密部线路铜蚀刻未净，疏部线路已过蚀。这与蚀刻设备和工艺参数及补偿参数关于，细致知识点诸多。在这里举某些影响蚀刻项目因素，供参考：

影响线路蚀刻某些项目材料装置条件设计铜箔厚度及其偏差铜箔表面状态铜箔缺陷○○○○○○铜箔层压板孔金属化抗蚀剂平整度镀层表面均匀性表面状态○○○○○与铜箔密着性厚度、解像力涂布条件○○○○○柔软性○光源平行性曝光量曝光显影○○○○○○显影液稳定性显影条件○○蚀刻液稳定性蚀刻条件蚀刻○○蚀刻因子○至于它们影响到限度和数据，每家厂都不同样，因此就不给出来了。有时间，最佳还是自己积累某些。这样操作起来才会得心应手。08保护膜加工覆盖层有保护膜层压、丝网漏印、光致涂覆等。因保护膜层压加工是柔性板特有工艺之一，也与PCB阻焊加工最为不同，故在这里我只讲保护膜加工。保护膜构造在上面讲过了，不再重复。供货时，在粘结剂膜上贴有一层离型膜（纸），半固化状态环氧树脂类粘结剂在室温条件下会逐渐固化，因此应低温储存（5℃左右）。如果储存条件达不到规定，则其保质期会缩短。但丙烯酸类粘结剂在室温条件下几乎不固化，因此虽然不在冷藏条件下保管，存储半年以上仍可用。但这种粘结剂层压温度很高。大多数保护膜，加工前要开窗。因保护膜普通在冷藏间存储，因此在开料加工前，要恰当除冷，防止PI突然暴露在常温下凝结水珠吸潮。除潮办法是：从仓库中取出保护膜后，不要立即打开密封袋，应连同密封袋在室温中放置几种小时，使得保护膜也达到室温时，再开袋加工。保护膜开窗有NC和冲两种。小孔普通采用NC钻，窗口大时用冲模；小批量用钻，大批量用冲模；大小孔间有，则NC和冲模并用加工。完毕保护膜加工后，可开始向蚀刻好或者加工好FPC上贴膜。片式加工，普通采用手工对位，对准度相对要差些。如果精度高，用夹具定位。如果排版大，尺寸容易发生变化，则需要把保护膜裁成几小块来定位了。对位完毕后，要用烙铁（也有用发热夹具、电熨斗）暂时把保护膜固定，等待层压。层压时，保护膜表面温度需要达到160℃～200℃，时间1.5～2个小时。为了加快进度，提高效率，当前越来越多工厂采用快压机，时间大幅度缩短，只几分钟。但其可靠度要略差。但当前改进也还不错，逐渐追上了老式压机品质。如下是流程图：

保护膜加工工艺流程保护膜冷藏以蚀刻好FPC存储除冷开料开窗电路表面清洗定位，暂时固定固化加热09端子加工关于端子镀层加工，我在上文2.2.3某些讲过了，这里不详述了。10外形10.1刚模和刀模特点对比FPC外形加工通惯用冲切办法，所用冲切模具备刀模和刚模两种。刚模刀模它们特点比较如下：刚模和刀模对比项目精度/mm刀模±0.1刚模±0.01以上Φ0.5加工孔/mm加工槽Φ3容易困难拐角曲率半径/mm寿命0.5（或0）1万次低0.1以上数十万次高生产效率模具更换落料构造保管快慢不可可以可以小空间较大场合设计更改价格可以，但受精度限制可以，需要时间和费用低高开模时间不满1周4-8周10.2某些注意事项1）尺寸精度有些尺寸精度较高产品，难以一次成型达到规定，可以分两次加工。比如普通尺寸部位，采用普通精度刚模，某一部位严格尺寸某些，才用二次加工。普通来讲，模具小某些，所能保证精度就高某些。但相应，加工效率也也许就降下来了。2）位置偏移虽然位置偏移也属于尺寸精度管制范畴，但在控制管理中，应分开考虑。诸多设计人员并不懂得这其中差别，而所有当同一尺寸精度解决。其实位置偏移是工序不同系统中尺寸变化导致，如图形与外形位置，定位孔和线路图形关于等等。3）拼板FPC加工中，为了提高材料运用率，往往要采用拼板。因此，有时候会浮现冲次多效率低状况。若加大模具，提高效率，则模具成本又会上升。因而，设计人员应依照自己工厂实际加工能力，收集有关数据，计算最佳拼板和冲次。11增强板加工增强板也是FPC所特有。增强板材料，在前面已经讲过，不详述。重要说说增长板加工注意事项。增强板很难实现自动化，基本上都是手工完毕。因而，增强板拼板设计和夹具使用，就成了