FPC高密度柔性電路材料、設(shè)計(jì)、制程、質(zhì)量控制目錄FlexibleCircuitTechnologyOverview(柔性電路板概要)MaterialsforFlexibleCircuits(柔性電路板材料)PracticalDesignGuidelinesforFlexibleCircuits(柔性電路設(shè)計(jì)指導(dǎo))FlexibleCircuitTechnologyProcess(柔性電路板制程)FlexibleCircuitManufacturingandAssemblyMethods(柔性電路裝配技術(shù))SpecificationandStandard(品質(zhì)規(guī)格和標(biāo)準(zhǔn))一、柔性電路板概要Introduction(柔性電路板定義)FlexibleCircuitTypesandConstructions(柔性電路板種類和結(jié)構(gòu))柔性電路板特點(diǎn)柔性印制板技術(shù)動(dòng)向FlexCircuitApplicationOverview(柔性電路板應(yīng)用)Introduction(柔性電路板定義)1.以PET、PI為基底的單面柔性線路、以PI為基底雙面柔性電路。PET:PolyethyleneTelephtalate聚酯

。PI：Polyimide聚酰亞胺。2.利用蝕刻法制造（減成法）減成法：把不需要的銅箔層用酸或堿性蝕刻溶液除去，留下的銅箔作為電子通路。柔性電路板種類和結(jié)構(gòu)柔性電路板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.柔牲FLEX

基底厚度

基底膜+粘接劑<0.1mm(Rigid剛性板：1~2mm)

銅箔厚度：與剛性板相同。2.由于裸銅承受外力的強(qiáng)度較弱，在線路上要覆蓋一層與基底材料相間的薄膜加以保護(hù)--覆蓋膜。雙面電路導(dǎo)通-采用通導(dǎo)孔。3.在柔性印制板上某一部位要粘貼增強(qiáng)板。4.SMT發(fā)展，把電子元件直接貼在電路同形一側(cè)并焊接，已成為主要安裝方式。5.剛性板阻焊掩膜材料為綠色，因此一般顯示為綠色。柔性板，有無色透明聚酯板、深橙色聚酰亞胺板、有綠色和橙色阻焊掩膜材料，因此顏色多種多樣。

柔性電路板種類和結(jié)構(gòu)柔性電路板類型：1型：撓性單面印制板，它含一個(gè)導(dǎo)電層，可以有或無增強(qiáng)層。2型：撓型雙面印制板，包含兩層具有鍍覆通孔的導(dǎo)電層，可以有或無增強(qiáng)層。3型：撓性多層印制板，包含三層或更多層具有鍍覆通孔的導(dǎo)電層，可以有或無增強(qiáng)層。4型：剛撓材料組合的多層印制板，包含三層或更多層具有鍍覆通孔的導(dǎo)電層。5型：撓性或剛-撓性印制板，包含兩層或多層無鍍覆通孔的導(dǎo)電層。柔性電路板種類和結(jié)構(gòu)性能分級(jí)按最終使用的性能要求的高低，把柔性印制板分為三級(jí)（第1級(jí)，第2級(jí)，第3級(jí)）。安裝使用的類別：A類在安裝過程中能經(jīng)受撓曲。B類能連續(xù)經(jīng)受采購文件中規(guī)定的多圈撓曲。C類用于高溫環(huán)境(超過105度)。D類經(jīng)UL認(rèn)可。為了達(dá)到采購意圖，在采購文件中應(yīng)規(guī)定柔性電路板性能級(jí)別和安裝使用的類別。在沒有明確規(guī)定情況下，應(yīng)該引用：性能級(jí)別----2級(jí)。安裝使用的類別----A類。柔性電路板種類和結(jié)構(gòu)雙面通孔結(jié)構(gòu)柔性電路板柔性電路板特點(diǎn)柔性電路板有兩個(gè)特點(diǎn)：1.輕薄

2.可彎曲輕、薄、短、小的流行，許多便攜式電子產(chǎn)品不用柔性電路幾乎無法布線。如有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，則非柔性板莫屬。

柔性印制板技術(shù)動(dòng)向高密度化：1.導(dǎo)線線寬/間距50um為精密電路分界。

批量生產(chǎn)：40um~50um

小批量：20um~25um

樣品：10um2.導(dǎo)通孔孔徑：NC:孔徑100um~150um，已是NC極限激光鉆孔等：50~100um，可量產(chǎn)。25~50um可小批量生產(chǎn)。采用盲孔工藝其他：

覆蓋膜開窗口各類電鍍處理過程中尺寸精度控制精密管理技術(shù)

柔性印制板技術(shù)動(dòng)向盲孔工藝圖示柔性印制板技術(shù)動(dòng)向多層化

軍用產(chǎn)品：30層民用：6~8層一般150um線寬/間距0.25mm~0.35mm導(dǎo)通孔。

薄型化：更薄

以前基準(zhǔn)：25umPI基底現(xiàn)在12.5um基底膜已標(biāo)準(zhǔn)化

對(duì)于要求反復(fù)彎曲運(yùn)動(dòng)而壽命要長及高柔軟性場合：基底膜、覆蓋膜都使用厚度為12.5um的PI。

采用無粘劑柔性覆銅箔層壓板更有助于降低厚度。

電鍍工藝制造的銅箔層壓板可做到5um銅層(可量產(chǎn))，應(yīng)用于12.5um基底膜，對(duì)雙面通孔板，厚度為30um。若覆蓋膜和屏蔽層也都使用無粘接劑型的話，多層FLEX的厚度可降低一半。

薄的導(dǎo)體層+無粘接劑型銅箔板+涂布液態(tài)PI涂覆層，可獲得極高的彎曲壽命。

柔性印制板技術(shù)動(dòng)向信號(hào)傳輸高速化

采用增加屏蔽層設(shè)計(jì)：用濺射法或涂布導(dǎo)電膠。

覆蓋層

外表面的保護(hù)層是制約FLEX高密度化的瓶頸。蝕刻可做到100um以下到精細(xì)圖形，在有COVERLAYER場合下，最小窗口孔徑為0.6mm~0.8mm，加工精度誤差(+/-)0.2mm。

激光鉆孔和光致涂覆層材料實(shí)用化

可加工100um以下精細(xì)覆蓋膜窗口，特別是使用光致涂覆層材料(PICPhoto-imageable

coverlay)。兩面突出結(jié)構(gòu)：懸空引線結(jié)構(gòu)

批量加工：導(dǎo)體厚變18um，節(jié)距100um的懸空引線結(jié)構(gòu)的基板。

微凸盤陣列

二、柔性電路板材料Introduction(材料簡介)BasicElementsofFlexCircuitConstruction(柔性電路板基本結(jié)構(gòu))FlexibleBaseMaterials(柔性基底材料)AdhesivesforFlexibleLaminates(粘接劑)CopperFoils(銅箔)Coverlayers(覆蓋膜)StiffenerMaterials(增強(qiáng)板)材料簡介Introduction(材料簡介)主要材料：杜邦PI"KAPTON-H"

即在PI上涂上環(huán)氧樹脂或丙稀酸類粘接劑，制成覆銅箔層壓板(CCL)或覆蓋膜。PI價(jià)格高，PET耐熱性、阻燃性較差。PI、PET一般性能

單位PIPET單位PIPET比重1.421.38-1.41耐強(qiáng)酸性良良抗拉強(qiáng)度(kg/m㎡)21.514.0-24.5吸水性(1%)2.7<0.8拉伸率(%)7060-165介電常數(shù)(1kMz)3.03.2耐熱性(℃)400150介質(zhì)損耗因數(shù)(1kMz)0.00210.005燃燒性自熄易然耐電壓(kV/mm)275300耐有機(jī)溶劑牲優(yōu)優(yōu)體積電阻率(Ω-cm)5×10^1710^18耐強(qiáng)堿性差良柔性電路板基本結(jié)構(gòu)BasicElementsofFlexCircuitConstruction(柔性電路板基本結(jié)構(gòu))Single-sidedFPC柔性電路板基本結(jié)構(gòu)BasicElementsofFlexCircuitConstruction(柔性電路板基本結(jié)構(gòu))Double-sidedFPC柔性基底材料FlexibleBaseMaterials(柔性基底材料)杜邦：KAPTON-H、KAPTON-E、KAPTON-V

鐘淵化學(xué)：與杜邦PI相同薄膜Apical"阿皮卡爾AH"、"阿皮卡爾NPI"宇部興業(yè)：Upilex尤皮萊克斯S(有更好的熱穩(wěn)定性和更高尺寸穩(wěn)定性，但剛性大，在尺寸穩(wěn)定性極高的高密度場合及TAB中應(yīng)用較多。)汽車和打印機(jī)用FLEX，面積大一般仍使用PET。FlexibleBaseMaterials供應(yīng)商粘接劑AdhesivesforFlexibleLaminates(粘接劑)膠Adhesive一般有Acrylic膠及Expoxy膠兩種，最常使用Expoxy膠。厚度上由0.4~1mil均有，一般使用1mil膠厚。CopperFoils(銅箔)粘接劑型銅箔層壓板CCL90%CCL：PI+環(huán)氧樹脂(或丙烯酸類粘接劑)+銅箔壓制成CCL進(jìn)步：粘接強(qiáng)度和穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性、薄的結(jié)構(gòu)、彎曲壽命、電氣特性表面：傷痕、污垢、皺褶、異物。

無粘接劑型CCLFLEX最大進(jìn)步：無粘接劑型CCL。粘接劑型CCL有兩個(gè)缺點(diǎn)：粘接劑耐熱性比PI低、是耐熱設(shè)計(jì)瓶頸厚度與PI基底相同，影響薄型化。存在問題：與覆蓋膜的組合及設(shè)計(jì)上的匹配

粘接劑型CCL與無粘接劑型CCL特型表：

Coverlayers(覆蓋膜)Coverlayers(覆蓋膜)覆蓋膜由基材+膠組合而成，其基材亦區(qū)分為PI與PET兩種，視銅箔基材之材質(zhì)選用搭配之覆蓋膜。覆蓋膜之膠亦與銅箔基材之膠相同，厚度則由0.5~1.4mil。

StiffenerMaterials(增強(qiáng)板)StiffenerMaterials(增強(qiáng)板)

軟板上局部區(qū)域?yàn)榱撕附恿慵蛟黾友a(bǔ)強(qiáng)以便安裝而另外壓合上去之硬質(zhì)材料。補(bǔ)強(qiáng)膠片—區(qū)分為PI及PET兩種材質(zhì)

FR4—為Expoxy材質(zhì)樹脂板—一般稱尿素板

三、柔性電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)

當(dāng)設(shè)計(jì)柔性印制板時(shí)，設(shè)計(jì)和制造廠之間應(yīng)互通信息。經(jīng)濟(jì)性功能設(shè)計(jì)材料選擇高密度線路設(shè)計(jì)線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則多層剛-柔印制板積層式多層剛?cè)嵊≈瓢褰?jīng)濟(jì)性柔性印制板的價(jià)格要比剛性印制板高很多。采用柔性印制板的原則空間狹小，必須進(jìn)行三維布線。要求有較長的彎曲壽命。經(jīng)濟(jì)性：使用柔性印制板的成本增加<使用柔性印制板的價(jià)格。功能設(shè)計(jì)柔性基板的設(shè)計(jì)程序（目標(biāo)成本）產(chǎn)品規(guī)格邏輯設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形狀設(shè)計(jì)布線設(shè)計(jì)決定連接方法（層的構(gòu)成）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)圖形設(shè)計(jì)功能設(shè)計(jì)柔性印制板的設(shè)計(jì)的必須考慮項(xiàng)目元件安裝形態(tài)布線的路徑（三維布線）連接方法尺寸精度機(jī)械特牲（彎曲特牲）裝配方法、工藝條件耐環(huán)境特牲（機(jī)器使用條件）綜合可靠性功能設(shè)計(jì)柔性印制板的設(shè)計(jì)的基本項(xiàng)目功能設(shè)計(jì)柔性印制板各層厚度材料選擇基底膜基底：銅箔板的基底膜和覆蓋膜的基底膜PI具有耐高溫可焊接特性，且電氣性能和機(jī)械性能都不錯(cuò)，是柔性印制板最通用的材料。厚25um的PI價(jià)格最低，一般厚度增加價(jià)格也隨之升高，但薄的12.5um的PI膜價(jià)格最高。一般使用價(jià)格最低的厚25um的杜邦KAPTON膜。需要尺寸穩(wěn)定性能和機(jī)械強(qiáng)度比較高的場合，可以使用50um、70um和125um厚的PI膜。同樣的PI膜，日本宇部興產(chǎn)生產(chǎn)的尤皮萊克斯PI膜具有更高的尺寸穩(wěn)定性能，硬度較大，尺寸不易變化、吸水率低。但因其硬度大其柔軟性也稍差，需要柔軟特性的用途不太合適。材料選擇銅箔柔性印制板可以使用一般的電解銅箔，也可以用壓延銅箔。電解銅箔的耐彎曲性能低于壓延銅箔但并非是它一點(diǎn)也不能彎曲，適當(dāng)?shù)膶訅航Y(jié)構(gòu)，可以耐數(shù)十次180度對(duì)折彎曲，若有適當(dāng)?shù)那拾霃揭部梢杂邪偃f次的彎曲壽命。壓延銅箔長方向和寬度方向的機(jī)械性能，特別是彎曲性能有很大差異，縱向耐彎性能優(yōu)于橫向，故縱橫方向要與生產(chǎn)廠聯(lián)系確認(rèn)。銅箔標(biāo)準(zhǔn)厚度有：18um、35um、70um，適用腐蝕微細(xì)精密圖形的銅箔厚度為12um和9um。銅箔價(jià)格：與35um標(biāo)準(zhǔn)厚度比較，壓延銅箔的價(jià)格約是電解銅箔的2倍。電解銅箔越厚成本越高，壓延銅越薄成本越高，極薄的壓延銅箔價(jià)格最高。材料選擇粘接劑型銅箔層壓板柔性印制板實(shí)用化初期，主要原材料是用粘接劑把銅箔和基底膜層壓在一起的銅箔層壓板，現(xiàn)階段有大半柔性印制板使用粘接型銅箔層壓板。生產(chǎn)廠家即使使用相同的基底膜和銅箔，其產(chǎn)品品質(zhì)也有較大的差別。這里品質(zhì)包括絕緣電阻、銅箔的粘接強(qiáng)度等基本物理性能和影響加工過程合格率的材料平整性、傷痕、污染等兩方面。粘接劑一般分為丙烯酸樹脂類和環(huán)氧樹脂類。丙烯酸類粘接劑：優(yōu)異的耐熱性和較高的粘接強(qiáng)度，電氣性能不理想，絕緣電阻和環(huán)氧樹脂相比要差1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，高溫高濕的環(huán)境條件下會(huì)引起銅的遷移。丙烯酸類CCL經(jīng)常應(yīng)用于加熱過程多的剛?cè)岫鄬佑≈瓢?。環(huán)氧樹脂類粘接劑耐熱能低于丙烯酸類粘接劑，但其所有性能都比較均衡良好，日本所用的粘接劑型CCL都使用環(huán)氧樹脂類粘接劑。粘接劑層厚度：20um-40um。

材料選擇無粘接劑型銅箔層壓板無粘劑型CCL具有許多粘接劑型CCL沒有的優(yōu)異特性。無耐熱性能低的粘接層，故耐熱性能特別好。銅箔的粘接強(qiáng)度高。無粘接劑CCL制造方法有四種：粘接劑法（PI）、電鍍法、涂布法及層壓法。因CCL的制造方法不同，基底層的厚度和導(dǎo)體層的厚度范圍差別很大。電鍍法應(yīng)盡可能使用厚一點(diǎn)的PI膜，標(biāo)準(zhǔn)PI厚度有12.5um、25um、50um、70um、125um等規(guī)格。使用50um厚PI膜，可生產(chǎn)質(zhì)量良好的CCL，但使用12.5um的PI膜形成質(zhì)量穩(wěn)定的廠家只有2-3家。電鍍法CCL導(dǎo)體層越厚價(jià)格越高。一般以18um以下厚度的導(dǎo)體層作為標(biāo)準(zhǔn)，具體的導(dǎo)體厚度有18um、12um、10um、8um、5um、1um。電鍍法制作的CCL導(dǎo)體層應(yīng)注意針孔問題。涂布法和層壓法由于有300度以上高溫制造工藝，增加了銅箔柔軟性和耐彎曲的性能。

材料選擇覆蓋膜覆蓋膜的主要材料可以用和CCL相同的PI膜、PET膜，一般厚度也與之相同。覆蓋膜粘接劑層的厚度是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意項(xiàng)目。厚粘接層可充填到厚的導(dǎo)體線路之間，但易發(fā)生粘接劑滲到焊接的連接盤上。覆蓋層油墨：材料成本低、批量生產(chǎn)成本低。不能用于高密度微細(xì)線路生產(chǎn)上。耐彎曲性差，不能用于要求反復(fù)彎曲的產(chǎn)品上。用于線寬/間距>0.3mm、連接盤直徑0.7-0.8mm以上，不需要反復(fù)彎曲的柔性印制板。覆蓋層油墨種類：熱固化油墨UV固化油墨：固化時(shí)間短，但和熱固型油墨相比，密著性、耐彎曲性差。使用的用途有限。PI覆蓋油墨：只能用于無粘接劑型CCL上。

材料選擇光致涂覆層PIC（Photoimageablecovercoat）光致涂覆層材料，有干膜和液態(tài)兩類。原材料有環(huán)氧樹脂類、丙烯酸類和聚酰亞胺類。所有PIC都可加工100um以下窗口，精度為±20um,位置精度可達(dá)到±30-40um。PIC耐彎曲的機(jī)械性能低于覆蓋膜。

材料選擇粘接劑片在制造柔性印制板時(shí)，除了需要CCL和覆蓋膜外，還需要使用許多粘接劑。使用最多的粘接劑是加工成片狀的。有壓敏粘接劑和熱固性粘接劑。壓敏粘接劑PSA(PressureSensitiveAdhesive)主要用于增強(qiáng)板粘接劑：使用方使，成本低，但長期可靠性方面存在問題，特別是耐溶劑性能、耐蠕變性差。熱固性粘接劑有幾種，主要用于增強(qiáng)板、散熱板、多層板和剛?cè)嵊≈瓢宓恼辰?。熱固性粘接劑有丙烯酸類、環(huán)氧樹脂類和熱塑性PI樹脂制成的粘接片。

高密度線路設(shè)計(jì)高密度線路設(shè)計(jì)總綱柔性印制板不斷向高密度、微細(xì)化發(fā)展，正是由于可以制造精細(xì)線路，才能大幅度地提高設(shè)計(jì)方面的自由度。軍用方面，大多采用多層剛?cè)嵊≈瓢?，為了開發(fā)增加層數(shù)的技術(shù)進(jìn)行了許多努力。民用范圍，為提高線路的密度減少層數(shù)進(jìn)行研究。以成本上考慮，運(yùn)用精細(xì)線路，提高線路的設(shè)計(jì)密度比增加層數(shù)更加能降低成本。用薄銅箔比較容易得到微細(xì)線路，用18um厚的銅箔制作50um的線寬和間距已能達(dá)到量產(chǎn)水平，用10um、5um、甚至1um厚度導(dǎo)體更有利于制造精細(xì)圖形。隨著電路的精細(xì)化必須影響尺寸精度。如果電路密度增加一倍，那么電路寬度間距、連接盤尺寸要減少一半，所要求的位置精度也要提高一倍或更高。縮小導(dǎo)通孔的直徑及連接盤的尺寸也是提高電路密度的重要途徑。線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則RelationshipBetweenPiercedHole,CoverFilm,andCoverCoatStandardcoverfilmandCovercoatopenings.TablereferstotheareasofFPCwithoutstiffeners.

標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋膜開口線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則RelationshipBetweenPiercedHole,CoverFilm,andCoverCoatEffectivelandareaisthesolderableareaafterthemis-registrationofpierced

holeandcoverfilmtogetherwiththepresenceofadhesivesqueeze-out.Aneffectiveremaininglandareagreaterthanzeroisrecommended.線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則RelationshipBetweenPiercedHole,CoverFilm,andCoverCoatRecommendeddesignofcoverfilmopeningsatpadareas.在PAD位置加加強(qiáng)線線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則ThroughHoleandThroughHoleLandThestandarddiameterofalandandalandthroughholeis0.4mm

and1.0mm,respectively.線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則CircuitPatternGuidance線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則DesignatFoldingAreaIftheFPCistobefolded,thefoldingareashouldalsobecoverdwithcoverfilmtoavoiddisconnection.因?yàn)镕PC是需要彎折的,彎折區(qū)域需加覆蓋膜,以免折斷線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則DesignatFoldingAreaAvoidfoldingFPCsinthefollowingmanner(樣式):Foldingatareaswherethewidthofthepatternchanges.FoldingFPCsparalleltothepattern.彎折處是平行圖形Thepatternwidthshouldbewidenedasmuchaspossibleatthefoldingarea.在彎折區(qū)加寬線線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則PlatingLeads電鍍導(dǎo)線Whencopperfoilisexposedattheedgeofaproduct(platingleads,etc.),theundersidecopperfoilshouldbeetchedawaytoavoidshortcircuitsindouble-sidedFPCs.線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則ConnectorTerminal連接器接線端補(bǔ)強(qiáng)需離連接器重壓位置1.0MM線路設(shè)計(jì)通用規(guī)則SurfaceTreatment表面處理SurfaceTreatmentElectrolyticSolderPlatingThickn