FPC基础知识培训教材

第1页FPC基础知识-定义定义：FPC——FlexiblePrintedCircuit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(Basematerial)第11页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)PolyimidePlatedcopper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(Basematerial)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-Depositedcopper压延铜，又叫RA铜，英文全称：RolledAnnealedcopper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。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(copperfoil)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35umOZ(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。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：0.5mil0.8mil1mil2milsMil(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=1000um1”=1000mil1u”=0.0254um1mm=39.4mil1um=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）FCCL——FlexibleCopperCladLaminate,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-coatedlaminate,成本低，应用广。长期工作温度约105℃。无胶基材:adhesivelesslaminate,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页常规基材配置带胶基材无胶基材PIADCUPICU0.5mil12um13um1/3OZ0.5OZ0.5mil1/3OZ0.5OZ1mil13um20um0.5OZ1OZ1mil1/3OZ0.5OZ1OZ2mil20um0.5OZ1OZ2mil0.5OZ0.8mil1/3OZ0.5OZ第20页FPC基础知识-加工流程一、单面板流程下料(Cutting)贴膜(Dryfilm)钻孔(Drilling)曝光(Exposure)显影(Developing)蚀刻(Etching)剥膜(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(Layup)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(Dryfilm)钻孔(Drilling)曝光(Exposure)显影(Developing)蚀刻(Etching)剥膜(Stripping)沉铜(Immersioncopper)镀铜(Platingcopper)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(Layup)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(CuImmersion)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(copperplating)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(dryfilmlamination)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，soldermask阻焊的作用：①表面绝缘②保护线路，防止线路伤痕③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，LiquidPhoto-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：成本耐折性对位精度最小阻焊桥最小开窗特殊形状的窗口油墨低差高0.15mm0.2mm可以覆盖膜高好低0.2mm0.5mm不能做“回“形开窗第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:Organicsolderabilitypreservatives)镀镍金（PlatingNi/Au)沉镍金（ENIG:ElectrolessNickelImmersionGold)镀锡（PlatingSn/Tin)沉锡(ImmersionSn/Tin)沉银(ImmersionAg)成本比较：镀镍金（沉镍金）沉银镀锡（沉锡）防氧化表面处理(surfacefinish)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(softgold)和硬金(hardgold)，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(specificationforsurfacefinish)ENIG:0.05-0.1umFlashgold:0.05-0.1umPlatinggold:0.1-1umHardnessofplatinghardgold:over150HV.ImmersionAg:0.07-0.2um.ImmersionTin:0.3-1.2umPlatingTin: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