M6官网注册·干货完全了解FPC柔性电路板!生产到市场全流程(持

2024-05-17 12:40:54 来源:m6在线登陆 作者:M6米乐手机登录APP入口 1

  随着社会的不断进步,电子行业的不断更新换代,传统的PCB已经不能满足所有电子产品的需求,FPC的市场需求也越来越大,有很多朋友还不是很清楚FPC是什么,下面来简单的介绍一下:FPC全称:柔性印制电路板(Flexible Printed Circuit),以质量轻、厚度薄、三维空间内可自由弯曲折叠等优良特性而备受青睐。

  FPC是上世纪70年代美国为发展航天火箭技术发展而来的技术,是以聚脂薄膜(PET)或聚酰亚胺(PI)为基材制成的一种具有高度可靠性,绝佳挠曲性的印刷电路,通过在可弯曲的轻薄塑料片上,嵌入电路设计,使在窄小和有限空间中堆嵌大量精密元件,从而形成可弯曲的挠性电路。此种电路可随意弯曲、折叠,重量轻,体积小,散热性好,安装方便,冲破了传统的互连技术。在柔性电路的结构中,组成的材料是绝缘薄膜、导体和粘接剂。

  其实FPC不仅可以挠曲,同时也是连成立体线路结构的重要设计方法,这种结构搭配电子产品设计,可以广泛支援各种不同应用,对于PCB而言,除非以灌模的方式将线路做出立体形态,否则电路板一般状态都是平面的。因此要充分利用立体空间,FPC就是良好方案之一。PCB目前常见的空间延伸方案,就是利用插槽加上介面卡,但是FPC以转接设计就可以完成类似结构,且方向调整也比较有弹性,利用一片连接FPC,可以将两片PCB连接成一组平行 线路系统,也可以转折成任何角度来适应不同产品外型。

  FPC可以在一定程度上节约电子产品的内部空间,使产品的组装加工更加灵活。比如在智能手机中LCD/OLED、AMOLED屏幕显示面板就是通过FPC进行连接的,在笔记本电脑,数码相机,以及医疗,汽车,航空航天等领域同样有广泛的应用。

  R-FPC,全名为Rigid Flexible Printed Circuit,是指一种刚性柔性印制电路板,俗称软硬结合板。这种电路板兼具硬板(PCB)和软板(FPC)的优点,能够在密集布线和高密度连接的应用中有很好的表现。因为硬板(PCB)与软板(FPC)的诞生与发展,催生了R-FPC这一新产品。因此,R-FPC就是硬板(PCB)与软板(FPC),经过压合等工序,按相关工艺要求组合在一起,形成的具有FPC特性与PCB特性的线路板。

  R-FPC中硬板(PCB)通常采用FR-4材料,而软板(FPC)通常采用聚酰亚胺薄膜(PI)。这些材料能够提供良好的机械性能、电气性能和耐温性能。其主要特点包括:

  :由于软板(FPC)可以弯曲并将电路连接到必要的位置,因此能够在小尺寸和高密度应用中使用。

  :硬板(PCB)与软板(FPC)的组合可为电路板提供良好的刚性和弹性,使其具备超过常规电路板的抗振性和抗扭曲性能。

  :与一般电路板相比,R-FPC具有更长的使用寿命和更好的性能稳定性,能够在各种恶劣的气候和环境中保持良好的性能。

  :R-FPC将硬板(PCB)与软板(FPC)结合在一起,所以它能够比传统电路板更省空间,为应用提供了更大的灵活性和设计自由度。

  R-FPC的主要应用包括手机、平板电脑、笔记本电脑、医疗仪器、汽车电子和消费电子等。由于其优异的性能和设计自由度,越来越多的企业采用R-FPC来取代传统电路板,为产品提供更优质的性能和更高的可靠性。

  :FPC基材的绝缘层主要通过在导电层两侧涂覆聚酰亚胺薄膜或者其他绝缘材料来实现。绝缘层的作用是隔离导电层,防止短路和干扰,并提供电路板的电绝缘性能。常见的绝缘层材料就是聚酰亚胺薄膜(PI)和聚酯薄膜(PET),聚酰亚胺薄膜(PI)具有良好的耐高温性能,能够在较高温度下正常工作,通常可承受温度范围从-200摄氏度到+300摄氏度。这使得FPC适用于高温环境和要求高温稳定性的应用,与聚酰亚胺薄膜(PI)相比,聚酯薄膜(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,已经逐渐被聚酰亚胺薄膜(PI)取代。常见的聚酰亚胺薄膜(PI)厚度有:1/2mil,1mil,2mil等。

  :FPC基材的导电层一般采用铜箔(Copper Foil)制成,铜箔具有良好的导电性能和可加工性,能够提供电路板所需的导电路径。根据具体的应用需求,导电层的厚度可以有所不同,常见的厚度有1/3 oz、1/2 oz、1 oz等。

  :FPC基材的粘合层就是我们常说的胶层,成分是环氧树脂(Epoxy),主要作用就是固定导电层,提高绝缘强度和机械性能,常见基材的粘合层厚度为:13um,20um。

  随着FPC的不断轻薄化发展,出现了没有粘合层的无胶基材,这是通过特殊方法将绝缘层和导电层直接合成的材料,与有胶基材相比,无胶基材有更高的成本、更高的可靠性,更小的尺寸和重量、更高的尺寸稳定性以及更容易加工的特点,更适合一些特殊应用领域,例如在医疗器械、电动汽车等领域,由于对无毒、无味、抗菌等特殊性能的要求较高,采用无胶基材的FPC更加合适。下图是常规的基材配置,供大家参考:

  铜箔(Copper Foil)是铜箔基板外表所覆盖的金属铜层,是印制线路板的导体材料使用最多的金属 ,FPC的制造中常用的两种铜基板材料是压延铜和电解铜,两者的主要区别如下:

  2.物理性质不同:压延铜多数比电解铜略薄且弯曲性能更佳,而电解铜通常粗中厚。压延铜的表面均匀性和平整度相对电解铜更佳,但纯度可能不如电解铜的高纯度。

  3.导电性能略有不同:压延铜(RA)和电解铜(ED)的厚度越小,则其电阻越大,但是总的来说,电解铜(ED)的电导率略高于压延铜(RA)。

  综上所述,在选择FPC基材时,到底用压延铜(RA)还是电解铜(ED)需要根据具体应用场景,综合考虑材料的物理性质、导电性能和成本等因素来做出选择。在对某种性能有着特殊要求的情况下,如对导电性能、机械强度或柔韧性有高要求的,可根据技术要求等来选择适合的材料。一般来说,FPC需要动态弯折选择压延铜(RA),FPC仅需要3-5次弯折(装配性弯折)选择电解铜(ED)。

  FPC的辅助材料主要有3大类:1,保护膜(Coverlay):也叫覆盖膜或者包封,是与基材相同的绝缘材料和胶结合的一种材料,主要就是保护FPC线路不会短路,起到阻焊的作用。

  保护膜一般是三层结构:绝缘材料聚酰亚胺(PI)、胶、离型纸,颜色主要为,白色,黑色等,现在为了满足一些客户的特殊要求,也有彩虹色和绿色等保护膜出现,但是价格一般比较昂贵,实际上除了和黑色保护膜外其他颜色保护膜都是在绝缘材料上又刷了一层油墨,会增加保护膜的厚度。

  2,补强材料(Stiffener):是FPC局部区域为了焊接或者加强而另外加上的硬质材料,主要作用就是支撑,增强局部区域的机械强度和稳定性。补强的材质一般有以下三种:①聚酰亚胺(PI)补强:一般用于插拔的金手指背面,增加FPC的厚度和机械强度以适配连接器端子,厚度从0.05mm-0.275mm都有;②FR-4补强:一般用于芯片或IC背后的支撑,可有效增加FPC的机械强度,提高其抗弯曲和抗拉伸的能力,常规厚度从0.1mm-1.5mm均有;③金属补强:材质有钢片,铝片,铜片补强等,支撑作用与FR-4类似,但是比FR-4相对多了可散热、可接地、平整度更高的特点,一般用于高端的芯片或IC背后或一些特殊应用的场合,常规厚度0.1mm-0.4mm不等,其他厚度也可定制。

  3,其他辅助材料:电磁屏蔽膜、纯胶膜、压敏胶(PSA),导电胶膜,PP等。电磁屏蔽膜主要作用就是抗电磁干扰,用于笔记本电脑、GPS和移动电线C产品;纯胶膜属丙烯酸胶系,主要用于补强胶(FR-4/钢片等)或多层软板之间的粘接;压敏胶(PSA)就是双面胶,常见有3M系列和德莎系列,有耐高温和不耐高温之分,需要过回流焊的一般选用耐高温胶,也可用于补强胶;导电胶膜结构和纯胶膜类似,不同的是胶中含有导电粒子,可与金属补强连接起到接地作用,一般用于金属补强接地;PP主要用于软硬结合板(R-FPC)中FPC和PCB的粘接或PCB之间的粘接。

  1,保护膜(Coverlay):也叫覆盖膜或者包封,是与基材相同的绝缘材料和胶结合的一种材料,主要就是保护FPC线路不会短路,起到阻焊的作用。

  保护膜一般是三层结构:绝缘材料聚酰亚胺(PI)、胶、离型纸,颜色主要为,白色,黑色等,现在为了满足一些客户的特殊要求,也有彩虹色和绿色等保护膜出现,但是价格一般比较昂贵,实际上除了和黑色保护膜外其他颜色保护膜都是在绝缘材料上又刷了一层油墨,会增加保护膜的厚度。

  2,补强材料(Stiffener):是FPC局部区域为了焊接或者加强而另外加上的硬质材料,主要作用就是支撑,增强局部区域的机械强度和稳定性。补强的材质一般有以下三种:

  ①聚酰亚胺(PI)补强:一般用于插拔的金手指背面,增加FPC的厚度和机械强度以适配连接器端子,厚度从0.05mm-0.275mm都有;

  ②FR-4补强:一般用于芯片或IC背后的支撑,可有效增加FPC的机械强度,提高其抗弯曲和抗拉伸的能力,常规厚度从0.1mm-1.5mm均有;

  ③金属补强:材质有钢片,铝片,铜片补强等,支撑作用与FR-4类似,但是比FR-4相对多了可散热、可接地、平整度更高的特点,一般用于高端的芯片或IC背后或一些特殊应用的场合,常规厚度0.1mm-0.4mm不等,其他厚度也可定制。

  压敏胶(PSA)就是双面胶,常见有3M系列和德莎系列,有耐高温和不耐高温之分,需要过回流焊的一般选用耐高温胶,也可用于补强胶;

  导电胶膜结构和纯胶膜类似,不同的是胶中含有导电粒子,可与金属补强连接起到接地作用,一般用于金属补强接地;

  1,单面FPC:只有一层导体,工艺简单,制作成本相对较低,一般用于消费电子、智能家居等的连接应用。

  2,双面FPC:有上下两面导体,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。这是最常见的一种FPC,广泛应用于数码相机、手持设备、液晶显示器、医疗器械、工业控制等领域。

  3,多层FPC:这是一种比较复杂的结构,有至少三层导体,在不同层之间的通路需要通过导通孔连接。多层导体层构成了一种高密度、高信噪比的柔性电路板结构,具有优秀的防干扰性和抗电磁波干扰能力,它通常被用于数据传输、信号处理、控制和供电等方面,应用于移动设备、医疗器械、汽车、智能家居等领域的高端电子产品。

  4,R-FPC:俗称软硬结合板,这是一种制造工艺和成本都很高的板型,兼具硬板和软板的优点,因为其优势的性能主要被应用于移动设备、汽车电子、医疗器械、航空航天等高可靠性场景。

  除了以上四种常见的FPC类型外,还有一些特殊结构的板型,例如镂空板(纯铜板)、分层板等,都是因为特殊的应用场合开发出来,随着线路板技术和设备的发展,FPC的结构类型也可能会越来越多,应用场景也必将进一步扩大。

  单面板:开料→烘烤→贴干膜 →曝光→ 显影 →蚀刻 → 脱膜→ 前处理 → 贴覆盖膜 → 压合 → 固化→表面处理→ 电测 → 装配 → 压合 → 固化→ 文字 → 外形→ 终检→包装 出货

  双面板:开料→ 烘烤→ 钻孔→ 黑孔 → VCP→ 前处理→ 贴干膜 →曝光→ 显影 → 蚀刻 → 脱膜 → 前处理→ 贴覆盖膜 → 压合 → 固化→ 表面处理→ 电测→ 装配 → 压合 → 固化→ 文字 →外形→ 终检→包装 出货

  对比可以发现,因为单面板只有一层线路不需要导通。