挠性及刚挠印制电路板

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❖ (4) MCM (Multi-Chip Module):即多芯片模块,把多 个IC芯片焊接在挠性印制板上。
❖11.1.5挠性及刚挠印制电路板的结构形式 挠性印制板与刚挠印制板都是以挠性材料为主体结构
❖ 挠性印制板发展过程可总结如下: 1. 53年美国研制成功挠性印制板。 2. 70年代已开发出刚挠结合板。 3. 80年代,日本取代美国,产能跃居世界第一位。 4. 90年代,韩国、台湾和大陆等地开始批量生产。 ❖ 全球挠性板市场2000年产值达到39亿美元,2004年接近
❖ 3. 加成和半加成加工法 (1) 挠性板制造中采用聚合厚膜技术是种加成法工艺。该 方法采用导电涂料经丝网印制在薄膜基材表面上印刷电 路图形,再经过紫外光或热辐射固化。
(2) 挠性板制造中采用先进的阴极喷镀涂技术,类似于半 加成法工艺。
❖ 4.挠性单面板两面通路(露背)的加工法
该类挠性板是只有一层导体层,因此也是单面板,但 其两个表面都有露出的连接盘(点),可供连接。两面 通路的加工方法有多种,介绍如下。
(7)挠性电路具有优良的电性能、介电性能及耐热性 .
(8)挠性电路有利于热扩散:平面导体比圆形导体有更大 的面积/体积比,另外,挠性电路结构中短的热通道进一 步提高了热的扩散。
❖11.1.4 挠性印制电路板(FPC)的分类
1.按线路层数分 类
❖ (1)挠性单面印制板 (2)挠性双面印制板 (3)挠性多层印制板 (4)挠性开窗板
(2)挠性板基材可弯折挠曲,可用于刚性印制板 无法安装的任意几何形状的设备机体中。
(3)挠性板除能静态挠曲外,还可以动态挠曲.
(4)挠性电路减少了内连所需的硬件具有更高的 装配可靠性和产量
(5) 挠性电路可以向三维空间扩展,提高了电路设计和机 械结构设计的自由度。
(6)挠性板除有普通线路板作用外,还可以有多种功能用 途,如可用作感应线圈,电磁屏蔽,触摸开关按键等
上会对蚀刻剂造成一定阻挡。
❖11.2.4 覆盖层
❖ 覆盖层是盖在挠性印制板表面的绝缘保护层,起到保护表面 导线和增加基板强度的作用。通常的覆盖层是与基材相同材 料的绝缘薄膜。
❖ 覆盖层是挠性板和刚性板最大不同之处,它不仅是起阻 焊 作用,而且使挠性电路不受尘埃、潮气、化学药品的侵蚀以 及减小弯曲过程中应力的影响,它要求能忍耐长期的挠曲。
❖ 覆盖层材料选用与基材相同的材料,在挠性介质薄膜的一面 涂上一层粘结薄膜,然后再在粘结膜上覆盖一层可撕下的保 护膜。
❖ 覆盖层材料根据其形态分为干膜型和油墨型,根据是否感光 分为非感光覆盖层和感光覆盖层。传统的覆盖膜在物理性能 方面有极佳的平衡性能,特别适合于长期的动态挠曲。
❖ 近十年来为了迎合HDI挠性电路发展的需求,开发子在传
❖ 11.2.3铜箔
❖ 印制板采用的铜箔主要分为电解铜箔(ED)和压延铜箔( RA)。电解铜箔是采用电镀的方式形成,其铜微粒结晶 状态为垂直针状,易在蚀刻时形成垂直的线条边缘,利 于精细导线的制作。但是其只适用于刚性印制板。挠性 覆铜基材多选用压延铜箔,其铜微粒呈水平轴状结构, 能适应多次挠曲。但这种铜箔在蚀刻时在某种微观程度
❖ (2) COF (chip on flex/film):在挠性薄膜上安装芯片 的技术,主要应用以手机为主或PDP(等离子体显示器)。
❖ (3) CSP (Chip Scale Package):即芯片级封装,指 芯片封装后的总体积不超过原芯片体积的20%,预计未来 CSP将会大量被用在可携式通讯产品或消费性电子产品 。
11.3 挠性板的制造(p28-47)
挠性印制板的制造有不同方法,按挠性板类型介绍。

11.3.1挠性单面板制造
挠性单面板是用量最大、最普通的挠性印制板种类。
按挠性单面板生产过程有滚辊连续式(Roll to Roll)和 单片间断式二类。
滚辊连续生产是成卷加工,图11-12是加工过程示
意。特点是:生产效率高,但产品品种生产变化不灵活 。连续法加工生产按挠性覆铜板受力方式又分两种:
❖2. 按物理强度的软硬分类
(1) 挠性印制板
(2) 刚挠印制板
❖ 3.按基材分类
❖ 聚酰亚胺型挠性印制板 ❖ 聚酯型挠性印制板 (3) 环氧聚酯玻璃纤维混合型挠性印制板 (4) 芳香族聚酰胺型挠性印制板 (5) 聚四氟乙烯介质薄膜
图11-7 PI(聚酰亚胺)印制板
7.按封装分类 (1) TAB (Tape Automated Bonding):TAB技术即为 一种带载芯片自动焊接的封装技术,此种技术目前大量应 用于LCD面板所需的驱动IC之封装上。
统覆盖膜上进行激光钻孔以及感光的覆盖层(见表)
精度(最小窗口 可靠性(耐挠曲 材料选择
设备/工具
技术难度经验需 成本

性)

传统的覆盖膜

高表11-4几种PI,覆PET盖层工艺NC的钻机比较


(800μm)
(寿命长)
热压
覆盖膜+激光钻 高

PI,PET
热压



(50μm)
(寿命长)
机构
网印液态油墨
❖ (3)机械刮削法
此种方法是对已覆盖有绝缘保护膜的导体层上局部应 暴露处之覆盖膜采取机械方式刮削去除。
❖ (4)激光加工法
在高密度印制板中微小孔的加工已采用激光穿孔,常 用的有CO2或YAG激光和准分子激光,这同样可用于贯 穿覆盖膜使铜面暴露,得到两面通路的单面板。
❖ (5)等离子蚀刻加工法
这是用等离子体蚀刻去除挠性板上覆盖膜,挠性板在进 行等离子体蚀刻不希望被蚀刻掉的覆盖膜是用金属层 遮盖保护,仅露出要除覆盖膜的区域,经蚀刻开口得到 露背面。
绝缘薄膜基材上覆盖有金属箔(铜箔),在铜箔表面印 制产生线路图形,再经化学蚀刻去除未保护的铜,留下 的铜形成电路。 ❖ 图11-13是此工艺的加工过程示意图。图11-14是单面 挠性板生产流程图。
❖ 挠性单面板加工过程示意 图
裁切覆铜板 材或薄膜基

覆箔板或 薄膜钻孔 或冲孔
裁切覆膜 材料
覆盖膜钻孔或 冲孔
60亿美元,年平均增长率超过了13%,远远大于刚性板 的5%。我国的年增长率达30%,目前排在日本、美国和 台湾之后,居世界第四。
❖ 目前挠性印制板的技术现状
国外加工精度:线宽:50μm;孔径:0.1mm;层数10 层以上。
国内:线宽:75μm;孔径:0.2mm;层数4层。
11.2 挠&刚印制板的材料及设计标准 (p16-27)
❖ 图11-16的工艺采用的是图形电镀蚀刻法,也可采用整 板(全板)电镀蚀刻法,整板电镀蚀刻法工艺如图11- 17
刚性印制板(Rigid Printed Board): 常称为硬板。
挠性印制板(Flexible Printed Board): 又称为柔性 板或软板。
刚挠印制板(Rigid-Flex Printed Board): 又称为刚 柔结合板
❖11.1.2 挠性印制电路板的性能特点 (1)挠性基材是由薄膜组成,体积小、重量。

可接受
环氧,PI
网印


(600μm)
(寿命短)
感光干膜型

可接受
PI,丙烯酸
层压、曝光、显 中

(80μm)
(寿命短)

感光液态油墨型 高
可接受
环氧,PI
涂布、曝光、显 高

(80μm)
(寿命短)

❖ 11.2.5 增强板
❖ 增强板是粘合在挠性板局部位置的板材,对挠性薄膜基 板起支撑加强作用,便于印制板的连接、固定、插装元 器件或其它功能。增强板材料根据用途不同而选择,常 用挠性印制板由于需要弯曲,不希望机械强度和硬度太 大,而需要装配元件或接插件的部位就要粘贴适当材料
❖11.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造
❖ 挠性印制板不同的制造方法有不同特点,但最普通的制 造方法是非连续法(片材加工法)。图11-15为双面挠性印 制板片材加工法常规工艺流程图。
❖ 挠性多层板有三层或更多层导体层构成,可以获得高密 度和高性能的电子封装。常规挠性多层板制造工艺如下 (图11-16):
❖ 挠性印制板的材料主要包括 挠性介质薄膜 挠性粘结薄膜
常用的挠性介质薄膜有
聚酯类 聚酰亚胺类 聚氟类
❖挠性覆铜箔基材是在挠性介质薄膜的单面或双面 粘结上一层铜箔。覆盖层是在挠性介质薄膜的一 面涂上一层粘结薄膜,然后再在粘结膜上覆盖一 层可撕下的保护膜。介质薄膜及铜箔的厚度越小 ,挠性板的挠性就越好。
(A)卷轴传动连续法 (B)齿轮传动连续法
单片间断式生产是把覆铜箔基材裁切成单块(Panel), 按流程顺序加工,各工序之间是有间断的。即通常所说的
单片加工(Panel-To-Panel)。其特点是:产品品种生产变化 灵活,但生产效率低。
图11-12 滚輥连续生产示意图
❖ 1. 印制和蚀刻加工法(减成法) ❖ 印制和蚀刻加工法是挠性板制造最常用的工艺方法。在
特性
试验方法
丙烯酸膜
聚酰亚胺膜
环氧

玻璃化温度(0C)
IPC-TM-650 2.4.25
45
185
103

Z轴热膨胀系数
IPC-TM-650 10-6/0C2.3 .24(25- 500
130
2750C)
表11-5 几种材料的玻璃化温度及热膨胀系数
240
17.6
❖ 11.2.8 挠性印制电路设计标准
薄膜上丝 印导电胶 和固化
覆箔板上 印刷电路
图形
蚀刻导电 图形去除 抗蚀剂
电镀电路图形 去除抗蚀剂快
速蚀刻
丝印涂覆 层
涂覆层固 化
应用覆盖 层
层压覆盖 层
涂覆可焊性保护 层
模具冲切电路板
❖ 挠性单面板生产 工艺流程图
最终检验
❖ 2. 模具冲压加工法
模具冲压加工法是用特殊制作的模具,在成卷铜箔上冲 切出电路图形,并同步把导体线路层压在有粘合胶的薄 膜基材上。
❖ 11.2.7材料的热膨胀系数(CTE)
❖ 刚挠印制板材料的热膨胀系数对保证金属化孔的耐热冲 击性十分重要。热膨胀系数大的材料,它在经受热冲击 时,在Z方向上的膨胀与铜的膨胀差异大,因而极易造成 金属化孔的断裂。表11-5为几种材料的热膨胀系数与玻 璃化温度的比较。
❖ 实验证明,刚挠多层板的平均热膨胀系数是随丙烯酸树 脂厚度百分比的提高而升高。平均热膨胀系数小的刚性 板,随着温度的升高其尺寸变化最小;平均热膨胀系数 大的挠性板尺寸变化最大;刚挠印制板由于是刚挠混合 结构,因而热膨胀系数居中。
挠性及刚挠印制电路板
挠性及刚挠印制电路板
1. 概述 2. 挠性及刚挠印制板的材料及设计标准 3. 挠性板的制造 4. 挠性及刚挠印制板的性能要求 5. 挠性印制电路板(FPC)的发展趋势
❖ 11.1概论(page3-15)
❖ 挠性印制电路板具有轻、薄、短、小、结构灵活的特点. 挠性印制电路板的功能可区分为四种,分别为 引脚线路 印制电路 连接器 功能整合系统
(1)预冲薄膜基材层压铜箔法
此种方法是常规可行的最流行的露背电路制造法。得 到一层导体在两面都有通路。
❖ (2)聚酰亚胺的化学蚀刻法 ❖ 这是采用聚酰亚胺薄膜基材时可采用的特殊方法。采
用一种专用的金属层或有机物层作抗蚀层,形成图形保护 聚酰亚胺,而未被保护的聚酰亚胺在蚀刻液中被溶解去除 ,暴露出铜箔盘(点)。
❖的1增1.2强.6板刚。性层压板
❖ 用于生产刚挠印制板的刚性层压板主要有环氧玻璃布层 压板和聚酰亚胺玻璃布层压板。聚酰亚胺层压板是比较 理想的生产刚挠印制板的材料,具有耐热性高的优点, 但是价格昂贵,且层压工艺复杂。环氧玻璃布层压板是 最常用的生产刚性印制板的材料,它的价格比较便宜, 但是耐热性差。由于热膨胀系数较大,因而在Z方向的膨 胀较大。
❖ 11.2.2粘结片薄膜
❖ 生产挠性及刚挠印制板的粘结薄膜主要有丙烯酸类,环 氧类和聚酯类。比较常用的是杜邦公司的改性丙烯酸薄 膜和Fortin公司的无增强材料低流动度环氧粘结薄膜以 及不流动环氧玻璃布半固化片。表11-2为两种编织类型 玻璃布做增强材料的不流动环氧半固化片的一些性能参 数。丙烯酸与聚酰亚胺薄膜的结合力极好,具有极佳的 耐化学性和耐热冲击性,而且挠性很好。环氧树脂与聚 酰亚胺薄膜的结合力不如丙烯酸树脂,因而主要用于粘 结覆盖层和内层。表11-3为不同类型粘结片覆盖层性能 比较。
❖ 挠性印制板设计时处理要求考虑挠性印制板的基材、 粘结层、铜箔、覆盖层和增强板及表面处理的不同材质 、厚度和不同的组合,还有其性能,如剥离强度、抗挠 曲性能、化学性能、工作温度等,特别要考虑所设计的 挠性印制板客户的装配和具体的应用。这方面具体参考 IPC标准: IPC-D-249 IPC-2233
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