挠性线路板基本知识

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. 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
(1) 聚酰亚胺型挠性印制板 (2) 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
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第11章 挠性及刚挠印性及刚挠印制电路板
1. 2. 3. 4. 5.
概述
挠性及刚挠印制板的材料及设计标准
挠性板的制造
挠性及刚挠印制板的性能要求
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
PI,PET
NC钻机 热压 热压 机构
高
覆盖膜＋激光钻 孔
PI,PET
低
高
网印液态油墨
低 （600μm） 高 （80μm） 高 （80μm）
可接受 （寿命短） 可接受 （寿命短） 可接受 （寿命短）
环氧，PI
网印
中
低
感光干膜型 感光液态油墨型
PI，丙烯酸 环氧，PI
层压、曝光、显 影 涂布、曝光、显 影
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。 （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）。
裁切覆铜板 材或薄膜基 材 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
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
挠性单面板加工过程示意图
涂覆可焊性保 护层 模具冲切电路 板 最终检验
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。
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 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。
近十年来为了迎合HDI挠性电路发展的需求，开发子在传 统覆盖膜上进行激光钻孔以及感光的覆盖层(见表)
表11－4几种覆盖层工艺的比较
精度（最小窗口） 可靠性（耐挠曲 性） 高 （寿命长） 高 （寿命长） 材料选择 设备/工具 技术难度经验需 求 高 成本
传统的覆盖膜
低 （800μm） 高 （50μm）
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。
（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 行等离子体蚀刻前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。
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。 （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
中 高
中 低
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的增强板。 11.2.6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。
11.3.2 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）： 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
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上会对 蚀刻剂造成一定阻挡。
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： (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。
11.2 挠&刚印制板的材料及设计标准 （p16-27） 挠性印制板的材料主要包括
挠性介质薄膜
常用的挠性介质薄膜有
挠性粘结薄膜
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。
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。
特性 玻璃化温度（0C） Z轴热膨胀系数
试验方法 IPC-TM-650 2.4.25 IPC-TM-650 10-6/0C2.3 .24(252750C)
丙烯酸膜 45 500
聚酰亚胺膜 185 130
环氧 103 240
铜 无 17.6
表11-5 几种材料的玻璃化温度及热膨胀系数
11.2.8 挠性印制电路设计标准 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