挠性及刚挠印制电路板

7.2 挠&刚印制板的材料及设计标准
7.2.2挠&刚印制板的设计标准
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
7.3 挠性板的制造
7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造
挠性双面印制板：在基材的两个面各有一层导电图形，金 属化孔使两面形成电连接，以满足挠曲性设计及功能要求， 其最普通的制造方法是非连续法(片材加工法)。 挠性多层板将三层或多层单面挠性电路或双面挠性电路层 压在一起，而后钻孔、电镀形成电连接，可以获得高密度 和高性能的电子封装。
7.1概论 7.1.2 挠性印制电路板（FPC）的分类
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
7.1概论 7.1.2 挠性印制电路板（FPC）的分类
按物理强度的软硬分类
(1) 挠性印制板 (2) 刚挠印制板
7.1概论 7.1.2 挠性印制电路板（FPC）的分类
7.2 挠&刚印制板的材料及设计标准
7.2.2挠&刚印制板的设计标准
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。
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-650 106/0C2.3 .24(25-2750C) 丙烯酸膜 45 500 聚酰亚胺膜 185 130 环氧 103 240 铜 无 17.6
去除钻污和 凹蚀
化学镀铜
电镀铜 加厚
成像 图形电镀
(2).化学镀铜
前处理溶液最好用酸性胶体钯而不宜采用碱性的离子钯。通常，要注 意既要防止反应时间过长和速度过快. 反应时间过长会造成挠性材料 的溶胀,速度过快会造成孔空洞和铜层的机械性能较差。
7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造
(3).电镀铜加厚 由于化学镀铜层的机械性能(如延展率)较差，在经受热冲 击时易产生断裂。所以一般在 化学镀铜层达到0.3～ 0.5μm时，立即进行全板电镀加厚至3-4μm，以保证在后 续的处理过程中孔壁镀层的完整。
7.3.1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。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： 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。
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
PI（聚酰亚胺）印制板
7.1概论
7.1.3 挠性及刚挠印制电路板的结构形式
7.1概论 7.1.4 历史沿革 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。
7.2 挠&刚印制板的材料及设计标准
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。
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挠性及刚挠印制电路板
挠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
7.1概论
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
网印液态油 墨 感光干膜型
感光液态油 墨型
低 （600μ m） 高 （80μ m）
高 （80μ m）
可接受 （寿命短） 可接受 （寿命短）
可接受 （寿命短）
环氧，PI PI，丙烯酸
环氧，PI
网印
中
低 中
低
层压、曝光、 中 显影
涂布、曝光、 高 显影
7.2 挠&刚印制板的材料及设计标准
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。 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。
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。
7.3 挠性板的制造
挠性印制板的制造有不同方法，按挠性板类型介绍。
7.2 挠&刚印制板的材料及设计标准
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。
7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造
当覆盖层上开窗口采用冲孔方法加工时，一定要注意将带 有粘结层的方向，否则很容易产生钉头现象。当覆盖层上 的钉头是向着胶面时，会降低覆盖层与挠性电路的结合力。
7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造 孔金属化和图形电镀 (1).工艺流程
金属化孔和图形电镀工艺流程
7.3.1挠性单面板制造
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
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。
近十年来为了迎合挠性电路发展的需求，开发了在传统覆 盖膜上进行激光钻孔以及感光的覆盖层
表11－4几种覆盖层工艺的比较
精度（最小 窗口） 传统的覆盖 膜 覆盖膜＋激 光钻孔 低 （800μ m） 高 （50μ m） 材料选择 可靠性（耐 挠曲性） 高 （寿命长） 高 （寿命长） PI,PET PI,PET 设备/工具 NC钻机 热压 热压 机构 技术难度经 验需求 高 低 成本 高 高
7.3.1挠性单面板制造
7.3 挠性板的制造
7.3.1挠性单面板制造 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。
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
7.1概论
7.1.1 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。 (4)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
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
7.3 挠性板的制造
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。 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。
涂覆可焊性保护 层 电气测试 外形冲切 最终检验
7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造
图 11 17 － 整 板 电 镀 蚀 刻 法 挠 性 双 面 板 制 造 工 艺
7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造
选择材料 内层成像 表面处理 层压 钻孔
孔金属化
成像
图形电镀
去膜
蚀刻
前处理
热熔
烘板
局部退pb/sn
(4).前清洗和成像 在成像之前，首先要对板进行表面清洗和粗化，其工艺与 刚性板材大致相同。但是由于挠性板材易变形和弯曲，宜 采用化学清洗或电解清洗；也可以采用手工浮石粉刷洗或 专用浮石粉刷板机。挠性板的贴膜、曝光以及显影工艺与 刚性板大致相同。显影后的干膜由于已经发生聚合反应， 因而变得比较脆，同时它与铜箔的结合力也有所下降。因 此，显影后的挠性板的持拿要更加注意，防止干膜起翘或 剥落。
7.2 挠&刚印制板的材料及设计标准
7.2.1 挠性印制板的材料
挠性介质薄膜； 挠性粘结薄膜； 铜箔； 覆盖层材料。
常用的挠性介质薄膜有
聚酯类；聚酰亚胺类；聚氟类。
7.2 挠&刚印制板的材料及设计标准
粘结薄膜材料 丙烯酸类，环氧类和聚酯类。 杜邦公司：改性丙烯酸薄膜，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。 Fortin公司：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。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。
烘板
压覆盖层
前处理
全 板 退 pb/sn
压覆盖层
热风整平
外形加工
图11－16 常规挠性多层板制造工艺流程图
7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造 下料 挠性板的下料内容主要有挠性覆铜板、覆盖层、增强板， 层压用的主要辅助材料有分离膜、敷形材料或硅橡胶板、 吸墨纸或铜板纸等。 钻孔 无论是挠性覆铜板还是覆盖层，它们都是又软又薄难钻孔， 因此在钻孔前都要叠板，即十几张覆盖层或十几张覆铜板 象本书一样叠在一起。 去钻污和凹蚀 经过钻孔的印制板孔壁上可能有树脂钻污，只有将钻污彻 底清除才能保证金属化孔的质量。双面的挠性覆铜板经钻 孔后一般需要去钻污和凹蚀，然后进行孔化。
裁切双面覆铜板
覆铜板钻图形孔
裁切覆膜材料
覆盖膜冲或钻孔
图 11 15 － 双 面 挠 性 印 制 板 工 艺 流 程Fra Baidu bibliotek图
电镀铜 A.快速镀
化学镀铜
上层膜覆 盖
下层膜覆 盖
B.全板增厚镀
形成抗蚀图形 A.电镀图形 B. 抗蚀、掩孔图 形 电镀铜和锡 铅 去除抗蚀膜 蚀刻铜 退出锡铅 两面印制涂 覆层 固化 去除抗蚀 膜 两面覆上覆 盖膜层压