FPC基础知识培训教材

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1、FPC基础知识培训教材FPC 基础知识 - 定义FPC 基础知识 -定义b 定义:FPC?Flexible Printed Circuit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 1 页 FPC 基础知识 -产品特性FPC 基础知识 -产品特性b 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 b 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 2 页 FPC 基础知识 -产品用途FPC 基础知识 -产品用途

2、b 照相机、摄影机b CD-ROM、 DVDb 硬驱、笔记本电脑b 电话、手机b 打印机、传真机b 电视机b 医疗设备b 汽车电子b 航空航天及军工产品第 3 页 FPC 基础知识 -产品用途FPC 基础知识 -产品用途第 4 页 FPC 基础知识 -产品用途FPC 基础知识 -产品用途第 5 页第 6 页第 7 页第 8 页软板的分类软板的分类按导体层数可分为单面板、双面板、多层板 按导体层数可分为单面板、双面板、多层板 b 单面板 : 只有一面导体。 b 单面板 : 只有一面导体。b b 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 双面板 : 有上下共两面导体 , 两

3、层导体之间要建立电气连接必须通过一个桥梁 通过一个桥梁 ? ?导通孔 ( 导通孔 (vi via a) 。导通孔是孔 壁上镀铜的小洞 , ) 。导通孔是孔壁上镀铜的小洞 ,它可以与两面的导线相连接。它可以与两面的导线相连接b 多层板 : 含有三层或以上的导体 , 布线更精密b 多层板 : 含有三层或以上的导体 , 布线更精密。b b 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, 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 很少有奇数 层,主要是因为奇数层叠构不对称

4、, 容易板翘。而软板则不同 , 不存在板翘的问题 , 所以 板则不同 ,不存在板翘的问题 ,所以 3 3 层、 层、5 5 层等都很常见。 层等都很常见。第 9 页 FPC 基础知识 -构成示意图FPC 基础知识 -构成示意图一、单面板一、单面板聚酰亚胺 (Polyimide PI 覆盖膜 Coverlay导体层胶(Adhesive)铜箔 copper胶(Adhesive)基材 Base material聚酰亚胺 (Polyimide PI补强板 (Stiffener第 10 页 FPC 基础知识 - 构成示意图FPC 基础知识 -构成示意图二、双面板二、双面板 聚酰亚胺 Polyimide

5、覆盖膜 Coverlay 胶 AdhesivePlated copper 镀铜铜箔 Copper 铜箔 Copper 导通孔胶 Adhesive 胶 Adhesive 聚酰亚胺 Polyimide 基材 Base material胶 Adhesive 胶 Adhesive 铜箔 Copper 铜箔 Copper 胶 Adhesive 覆盖膜 Coverlay 聚酰亚胺 Polyimide 补强板 Stiffener 第 11 页铜箔分类 铜箔分类 铜箔分为电解铜和压延铜 铜箔分为电解铜和压延铜电解铜 , 又叫 ED铜, 英文全称 :Electro-Deposited copper电解铜 , 又

6、叫 ED铜, 英文全称 :Electro-Deposited copper压延铜 , 又叫 RA铜, 英文全称 :Rolled Annealed copper压延铜 , 又叫 RA铜, 英文全称 :Rolled Annealed copper二者的对比 : 二者的对比 : 压延铜 压延铜 电解铜 电解铜成本高 低成本高 低挠折性 好 差挠折性 好 差纯度 99.9%99.8%纯度 99.9%99.8%微观结构片状 柱状微观结构片状 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 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。

7、而电解铜除了价格优势外 ,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。还有因其柱状结构 , 更适合微细线路的制作。第 12 页铜箔制作 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 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。 压延铜就 是通过碾压铜胚而形成的铜箔。第 13 页铜箔 copper foil铜箔 copper foil软板的基铜厚一般常用的有 软板的基铜厚一般常用的有 1/ 1/3O 3OZZ, ,0.5O 0.5OZ Z,

8、1O ,1OZ Z 等厚度规格。非常规 等厚度规格。非常规 的铜厚有 1/4OZ,3/4OZ 和 2OZ等。的铜厚有 1/4OZ,3/4OZ 和 2OZ等。1OZ约 35um1OZ约 35umO OZ Z 中文名: 盎司 中文名: 盎司 , 实际上是重量单位 , 等于 , 实际上是重 量单位, 等于 1/ 1/16 16 磅, 约 磅, 约 28.35 28.35 克 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 面积内对应的厚度定义为 1O

9、Z。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。们第一时间就要想到这是要求 1OZ的铜。第 14页 PI 膜（聚酰亚胺 ）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提到材质 Kapton, 其实也就是 PI, 只不过这是特指美

10、国杜邦公司的P PI I, ,K Ka apt pton on是杜邦公司为其生产的 是杜邦公司为其生产的 P PI I 注册的商品名。 注册的商品名。FPC中一般常用的规格是 :0.5mil0.8mil 1mil2milsFPC中一般常用的规格是 :0.5mil0.8mil 1mil2milsMil 密耳）是一长度单位 , 等于 25.4um。Mil 密耳）是一长度单位 , 等于 25.4um。电路板常用的单位及其换算 :电路板常用的单位及其换算 :英尺 （foot 简写为英尺 （foot 简写为英寸（ 英寸（iinc nch h 简写为 简写为” ”112” 1mm1000um112” 1m

11、m1000um1”1000mil 1u ”0.0254um 1mm39.4mil1um39.4u”1”1000mil 1u ”0.0254um 1mm39.4mil1um39.4u”第 15 页 PET膜（ 聚酯）PET膜（聚酯） 在 在 F FP PC C 的定义中 , 我们还提到了一种物质 的定义 中,我们还提到了一种物质 ? ?聚酯。英文名 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

12、 和电气绝缘作用。客人有时会提到一种材质 Mylar, 其实也就是P PE ET T,只不过这是特指美国杜邦公司 , 只不过这是特指美国杜邦公司 D Dupont upont 的 的 P PE ET T, ,M Myl yla ar r是杜邦公 是杜邦公司为其生产的 PET注册的商品名。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 , 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

13、。接排线。第 16 页 FCCL柔性覆铜板 )FCCL柔性覆铜板 )F FC CC CL L? ?F Flle exi xibl ble e C Coppe opper r C Clla ad Ld La am miina natte e, 柔性覆铜板 , 就是我们常说 柔性覆铜板 , 就是我们常说 的柔性基材。的柔性基材。柔性基材又可分为带胶基材和无胶基材。 柔性基材又可分为带胶基材和无 胶基材miina natte e, 成本低 , 应用广。长期工作温度约 成本低 , 应用广。长期工作温 度约105 。105 。无胶基材 :adhesiveless laminate, 成本高 , 柔韧性好

14、 , 尺寸稳定性高 , 无胶基材 :adhesiveless laminate, 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 。Tg在 200以上。长期工作温度可达 130 。第 17 页 FCCL柔性覆铜板 )FCCL柔性覆铜板 )第 18 页常规基材配置常规基材配置带胶基材 带胶基材 无胶基材 无胶基材P PI I A AD D C CU U P PI I C CU U0.5m 0.5miill 12um 12um 1/ 1/3O 3OZ Z 0.5m 0.5miill 1/ 1/3O 3OZ Z13um 0.5OZ 0.5OZ13um 0.5

15、OZ 0.5OZ1mil 13um 0.5OZ 1mil 1/3OZ1mil 13um 0.5OZ 1mil 1/3OZ20um 1OZ 0.5OZ20um 1OZ 0.5OZ1O 1OZ Z2m 2miill 20um 20um 0.5O 0.5OZ Z 2m 2miill 0.5O 0.5OZ Z1OZ1OZ0.8mil 1/3OZ0.8mil 1/3OZ0.5OZ0.5OZ第 19 页 FPC 基础知识 - 加工流程FPC 基础知识 -加工流程一、单面板流程一、单面板流程下料 Cutting 钻孔 Drilling 曝光 Exposure 贴膜 Dry film显影 Developing

16、蚀刻 Etching 剥膜 Stripping第 20 页 FPC 基础知识 - 加工流程FPC 基础知识 -加工流程补强 stiffener层压 Laminating 叠层 Lay up层压 Laminating表面处理 finish 丝印 Silkscreen出货 Delivery 冲裁 Punching包装 Packing第 21 页 FPC 基础知识 - 加工流程FPC 基础知识 -加工流程与单面板的不同之处二、双面板流程二、双面板流程沉铜 Immersion copper下料 Cutting 钻孔 Drilling 曝光 Exposure 贴膜 Dry film 镀铜 Plating

17、 copper显影 Developing蚀刻 Etching 剥膜 Stripping第 22 页 FPC 基础知识 - 加工流程FPC 基础知识 -加工流程补强 stiffener层压 Laminating 叠层 Lay up 层压 Laminating表面处理 finish 丝印 Silkscreen出货 Delivery 冲裁 Punching包装 Packing第 23 页下料 cutting下料 cuttingb 由于买回来的材料 （ 基材、覆盖膜 ） 一般都是卷装的 , 幅宽 250mm,b 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

18、 米。而生产板的长度一般不超过 300mm所, 以就需要将长长度 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。 料用人工或机器裁成小块 , 即生产板, 工作板。第 24 页钻孔 drilling钻孔 drillingb 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b 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 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。要用钢模冲制或激光切割。第 25 页沉铜

19、 Cu Immersion沉铜 Cu Immersionb 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 b 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- 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 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。流通路。第 26 页电镀铜 copper plating电镀铜 copper plating b 由于之前的沉铜厚度只有 0.5-2

20、um, 太薄了 , 可靠性不足 , 所以需 b 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。 要继续通过电镀铜加厚 , 厚度可达 12-30um。第 27 页贴干膜 dry film lamination贴干膜 dry film laminationb 将干膜 （ 光致抗蚀膜 ） 通过一定的压力、温度粘贴于基材上。 b 将干膜 （ 光致抗蚀膜 ） 通过一定的压力、温度粘贴于基材上。b b 注意事项 : 温度、压力、速度 注意事项: 温度、压力、速度 第 28 页曝光 exposure 曝光 exposureb

21、 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 ）, b 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 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 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。蚀刻的铜。怎么回事呢?第 29 页曝光示意图曝光示意图曝光光源曝光工程曝光菲林 （胶片）干膜铜箔基板胶片第 30 页显影 developing显影 developing, 以露出待,

22、以露出待并小心操作。并小心操作。b 用显影液碳酸钠将未被光射到的干膜洗去 b 用显影液碳酸钠将未被光射到的干膜洗去 蚀刻或电镀或其他处理的铜面。 蚀刻或电镀或其他处理的铜面。b 注意事项 : 了解需使用化学药品的性质 , b 注意事项 : 了解需使用化学药品的性质 , 显影 干膜 铜箔 基板胶片 第 31 页蚀刻 etching蚀刻 etching b 将显影后产品上无干膜覆盖的铜箔蚀刻掉 , 以形成所 b 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 。需的线路 。b 注意事项 : 了解需使用化学药品的性质 , 并小心操作。 b 注意事项 : 了解需使用化学药品的性质 , 并

23、小心操作。 蚀刻 干膜 铜箔 基板胶片第 32 页剥膜 stripping剥膜 strippingb 将蚀刻后剩下的干膜剥离 , 直接露出来的铜即为所需 b 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。的线路。b 注意事项 : 了解需使用化学药品的性质 , 并小心操作。 b 注意事项 : 了解需使用化学药品的性质 , 并小心操作。 剥膜 铜箔 基板胶片第 33 页阻焊阻焊b 阻焊又称防焊 ,solder maskb 阻焊又称防焊 ,solder maskb b 阻焊的作用 : 阻焊的作用 : 表面绝缘 表面绝缘 保护线路 , 防止 线路伤痕 保护线路 , 防止线路伤痕 防止导电

24、性异物掉入线路中引起短路 防止导电性异物掉入线路中引起短路b 阻焊材质有两种 : 油墨和覆盖膜b 阻焊材质有两种 : 油墨和覆盖膜b b 用于做阻焊的油墨 , 一般都是感光型的 , 称为液态感光油墨 , 用于做阻 焊的油墨 , 一般都是感光型的 , 称为液态感光油墨 ,Liquid Photo-Imageable, 简称 LPI 。一般有绿色 ,黑色, 白色,Liquid Photo-Imageable, 简称 LPI 。一般有绿色 ,黑色, 白色,红色,黄色, 蓝色等。红色,黄色, 蓝色等。b b 覆盖膜 , 覆盖膜 ,coverlay coverlay, 一般有黄色 ( 有的叫琥珀色 ,

25、, 一 般有黄色 (有的叫琥珀色 ,Amber, Amber, 黑色和 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。于背光源软板。第 34 页阻焊比较阻焊比较b 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b 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 如何 何呢 呢? ?请 请见 见下 下表 表: :成本 成本 耐折性 耐折性 对位精度 对位精度 最小阻 最小阻 最小开 最小开 特殊形状 特殊形状焊桥 焊桥 窗 窗 的窗口 的窗口0

26、.15m 0.15mm m 0.2m 0.2mm m油墨 油墨 低 低 差 差 高 高 可以 可以0.2mm 0.5mm覆盖膜 高 好 低 0.2mm 0.5mm 不能做覆盖膜 高 好 低 不能做“回“形开“回“形开窗窗第 35 页阻焊比较阻焊比较b 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b 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 的部 部位 位都 都是 是用 用覆 覆盖 盖膜 膜阻 阻焊 焊的 的。 。 而 而油 油墨 墨的 的对 对位 位精 精度 度高 高 , , 焊 焊盘 盘密 密集 集的 的地 地方 方 , ,如 BGA

27、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 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 的特 特点 点可 可以 以采 采用 用不 不同 同的 的阻 阻焊 焊材 材 质 质。 。第 36 页覆盖膜流程覆盖膜流程b 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 b 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 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。 机的高温、高压将胶溶化

28、使覆盖膜与铜线完全贴合 , 粘性更牢固。 覆盖膜 铜箔 基板胶片第 37 页表面处理 surface finish表面处理 surface finishb 表面处理的作用 : 防止铜面氧化、提供焊接或邦定层。b 表面处理的作用 : 防止铜面氧化、提供焊接或邦定层。b 一般有以下几种表面处理方式。b 一般有以下几种表面处理方式。 ? 防氧化 OSP:Organic solderabilitypreservativesPlla attiing N ng Nii/A Au u沉镍金 （ENIG:Electroless Nickel ImmersionGold 沉镍金 （ENIG:Electroles

29、s Nickel Immersion Gold? 镀锡 （Plating Sn/Tin 镀锡（Plating Sn/Tin 沉锡 Immersion Sn/Tin 沉锡 Immersion Sn/Tin 沉银 Immersion Ag 沉银 Immersion Ag成本比较: 镀镍金（沉镍金） 成本比较 : 镀镍金 （沉镍金） 沉银 沉银 镀锡（沉 锡） 镀锡（ 沉锡） 防氧化 防氧化第 38 页 Au/Ni 类别Au/Ni 类别b b 镀金按厚度分又可分为薄金和厚金 , 一般 镀金按厚度分又可分为薄金 和厚金,一般 4u 4u” ” 0.1um 0.1um 以下的称为 以下的称为薄金 ,以上

30、的称 为厚金。化金只能化薄金 , 不能做厚金 , 只有薄金 , 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 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。 40u”以上。厚金主要用于邦定或有耐磨要求的工作环境。b 镀金按类型分可分为软金 soft gold 和硬金 hard gold, 软金就是b 镀金按类型分可分为软金 soft gold 和硬金 hard gold, 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,以达到耐磨要元素,使得金层的硬度大大增加 ,超过 150HV,以达到耐磨要 求。 求。第 39 页