FPC基础知识培训教材

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片本文樣式,第二階層,第三階層,第四階層,第五階層,第,*,页,FPC,基础知识-定义,定义：,FPC,Flexible 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？,1,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,2,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,3,FPC,基础知识-产品用途,4,FPC,基础知识-产品用途,5,6,7,8,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。,9,FPC,基础知识-构成示意图,一、单面板,聚酰亚胺（,Polyimide) PI,铜箔,(copper),聚酰亚胺（,Polyimide) PI,补强板（,Stiffener),胶（,Adhesive,）,胶（,Adhesive,）,导体层,覆盖膜,(Coverlay),基材,(Base material),10,FPC,基础知识-构成示意图,二、双面板,聚酰亚胺,(Polyimide),铜箔,(Copper),聚酰亚胺,补强板,(Stiffener),镀铜,铜箔,(Copper),聚酰亚胺,(Polyimide),铜箔,(Copper),Polyimide,Plated copper,铜箔,(Copper),胶,(Adhesive),胶,(Adhesive),胶,(Adhesive),胶,(Adhesive),胶,(Adhesive),胶,(Adhesive),导通孔,覆盖膜,(Coverlay),覆盖膜,(Coverlay),基材,(Base material),11,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。,12,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。,13,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,们第一时间就要想到这是要求,1OZ,的铜。,14,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 1mm=39.4mil 1um=39.4u”,15,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。,16,FCCL(柔性覆铜板）,FCCLFlexible Copper Clad Laminate,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 ,。,17,FCCL(柔性覆铜板）,18,常规基材配置,19,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),剥膜,(Stripping),20,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),21,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,(Plating copper),与单面板的不同之处,22,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),23,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。,24,钻孔,(drilling),在基材、覆盖膜或补强板上按要求钻出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。,25,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。,26,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,。,27,贴干膜,(dry film lamination),将干膜（光致抗蚀膜）通过一定的压力、温度粘贴于基材上,。,注意事项：温度、压力、速度,28,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？,29,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,30,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。,31,蚀刻,(etching),蚀刻,铜 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。,32,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。,33,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，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,34,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：,35,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。,36,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,37,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(surface finish),38,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,39,表面处理规格,表面处理规格,(specification for surface finish),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,40,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。,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。,41,双面胶,42,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,Adhesive),，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：,43,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,。,44,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,是钢片的常用型号。,铝片（,AL:Aluminum,),FR4,聚酰亚胺,(,PI)Polyimide,聚酯,(,PET)Polyester,45,补强板的种类,46,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。,47,银浆膜,银浆膜,(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。,48,银浆膜的构造,49,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,50,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：,51,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),。,52,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。,53,包装,(packing),将合格的成品根据不同的包装要求包装成袋，装箱后即可出货。包装其实也是有很多种的，普通包装，防静电包装（,ESD packing),真空包装,(vacuum packing),，托盘包装,(tray),。一般客人若无特别要求，空板都是采用普通包装，,PCBA,都是托盘包装。,54,特种板,这里再简单介绍三种特殊类型的板子：镂空板、分层板和软硬结合板。,镂空板,(bare-back board),，结构如下，它是用一层纯铜箔作基材，两面贴保护膜，两面的保护膜都分别开窗，这样就产生了一层铜两面可导通的奇特板型。它比普通单面板价格要高。,55,分层板,两层或以上的软板都可以设计层分层板，具体依客人要求。分层板，顾名思义，就是层与层之间没有粘接，相互分离的意思。分层的部位，我们叫,air gap.,分层板一般用于动态弯折次数要求极高的领域。,56,软硬结合板,软硬结合板,(rigid-flex),，是刚性与柔性相结合的板子，既具有硬板的刚性，又具有软板的柔性。,57,软硬结合板,软硬结合板与贴补强软板的区别。,二者的结构都是软板材料与硬板材料通过胶层结合在一起的，所,不同的是软硬结合板在硬板材料上有布线，软板上的走线与硬板走,线之间通过,via,相互导通，而贴补强的软板，其上的硬板材料上一般,都是没有任何走线，哪怕是,PAD,。软板与硬板间只有机械连接，并无,电气连接。当然有些比较特别的补强上会有些,PAD,或光学点，但这些,PAD,与软板上的走线是没有电气连接的。这种特殊的软板带补强价格,仍旧比软硬结合板低很多。,58,制程能力,(capability),59,制程能力,(capability),60,板材供应商,61,