拆开手机的时候,你有没有在一堆黑白绿的电子冷淡风中被一抹亮眼的棕色吸引过?时隐时现,或展或弯,游龙般存在,它就是我们今天的主角:FPC。

    电路板也有软硬 - FPC vs PCB - 图1

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    什么是FPC?

    FPC 也称为FPCB,全称为Flex Printed Circuit Board,中文名称柔性电路板、挠(náo)性电路板或者软板,指的是用柔性的绝缘基材制成的印刷电路板,是PCB(Printed Circuit Board)的一种。相对于刚性印刷线路板来说它可曲可挠,体积更小、重量更轻,在电子产品中起了导通和桥梁的作用,使产品性能更好,体积更小。
    FPC与刚性印刷电路板并无绝对的性能优劣之分,只有体型与软硬差别。因为薄且软,FPC的应用场景多为紧凑及需要软性连接的地方,最常见的如微小型电子产品、翻盖手机、笔记本电脑等翻折类产品机体和屏幕间的数据连接部分等。

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    FPC与硬板的异同!

    单纯从结构上来说,FPC和硬板是很相似的,软硬的区别来自于它们的基体,覆铜板。所谓覆铜板全称为敷铜箔层压板CCL(Copper Clad Laminate),也叫基板或者多层印刷板的芯板。各种不同形式、不同功能的印制电路板,都是在覆铜板上有选择地进行加工、蚀刻、钻孔及镀铜等工序,制成不同的印制电路。

    :硬板通常采用FR4玻纤板做基材,是不能弯折、挠曲的。而FPC一般用PI聚酰亚胺做基材,这是一种柔性材料,因此可以任意进行弯折、挠曲,因此FPC的基材我们称为FCCL(Flexible Copper Clad Laminate) 挠性覆铜板。比如滑盖手机连接屏幕的FPC可以耐折弯达10万次左右。

    :硬板的厚度通常为0.2mm到2mm,而FPC的厚度一般为0.2mm,大大节省了产品空间。随之而来的缺点是FPC较硬板散热性略差。

    电路板也有软硬 - FPC vs PCB - 图2

    FPC的内部结构就像是叠叠乐,除了单面板以外,双面及多面板都是头尾有覆盖膜,当中有着几层的铜箔,而铜箔与铜箔之间则夹着基材。如果还是觉得这个结构不太好理解,我们可以把FPC的结构想象成是一个汉堡,覆盖膜就是汉堡胚,铜箔是牛肉饼,基材和胶则像是夹在肉饼中的生菜和酱料。吃汉堡时有几块牛肉饼我们就说这是几层的汉堡,那么映射到FPC上,简单来说有几层铜这就是几面的FPC。

    电路板也有软硬 - FPC vs PCB - 图3

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    FPC工艺分析

    下图是完整的FPC生产工艺,可以发现实际的工艺步骤还是非常多的。别慌!根据上面的结构,只要理解了每个结构需要做些什么我们就能理解这个工序了。小编根据自己的认识将工艺分成了铜箔段、干膜段、整板段和出货段,下面让我们来看看这些段都包含了哪些工艺吧。
    (本次课件内容非常多,如果想对每道工序有更深入了解的可以在我们的网站上查看PPT,上面有每道工序的详细介绍)

    电路板也有软硬 - FPC vs PCB - 图4

    1. 铜箔段
    首先需要对铜箔进行处理,如果是双面板或者多层板,则还需要钻孔和镀通孔工艺。

    裁切
    将买来的铜箔首先需要将原本大面积材料裁切成所需要的工作尺寸。

    钻孔
    为了使得不同层面的上下线路导通,需要在双面或多层板以镀通孔的方式实现连接,而在镀通孔工艺前须先钻孔以利于后续沉镀铜。

    PTH镀通孔
    全称为Plating Through Hole, 即在不外加电流的情况下,通过镀液的自催化(钯和铜原子作为催化剂)氧化还原反应,是铜离子析镀在经过活化处理的孔壁及铜箔表面上的过程,也称为化学镀铜或自我催化镀铜。这一步是为了给钻孔后板子的孔壁上沉上一层薄铜,为下一步的镀铜做准备。
    做PTH的流程很长,会有许多的水槽,每个水槽都有不同的作用,每次将线路板从槽中取出时都需要进行水洗。总的来说有以下7大步骤:

    • 整孔:清洁板面,将孔壁的负电荷极化为正电荷,以利于带负电荷的钯胶体粘附。
    • 微蚀:清洁板面;粗化铜箔表面,以增加镀层的附着性。
    • 酸洗:清洁板面;除去氧化层、杂质。
    • 预浸:防止对活化槽的污染。
    • 活化:使钯胶体附着在孔壁。
    • 速化:将Pd离子还原成Pd原子,使化学铜能镀锡上去。
    • 化学铜:通过化学反应使铜沉积于孔壁和铜箔表面。

    化学清洗
    铜箔的最后一步是通过化学清洗来去除铜箔表面的氧化、油污、杂质;粗化线路板表面,同时每清洗一次会减少铜箔厚度0.03mil~0.04mil。流程为入料、微蚀、循环水洗、市水洗、抗氧化、循环水洗、市水洗、吸干、烘干、出料。
    tips:市水洗指的是用合格的自来水、山泉水、地下水来作为最后一道清洗水。为了节约用水,市水洗喷淋将用过的水收集起来,供给前面的工序来清洗,这就是循环水洗了。

    2. 干膜段
    处理完铜箔之后,就需要进行和干膜相关的工艺了,通俗来说这一步是为了将线路图画在铜箔上,这样大家才能知道哪里是没有线路,哪里是有线路的。

    贴干膜
    干膜是一种高分子的化合物。将干膜贴在板材上它通过紫外线的照射后能够产生一种聚合反应形成一种稳定的物质附着于板面,从而达到阻挡电镀和蚀刻的功能。

    曝光
    利用干膜的特性(仅接受固定能量的波长)将产品需求规则制作经由照像曝光原理达到影像转移的效果。

    显影
    显影既是将已经曝过光的带干膜的板材,经过显影液的处理,将未受到UV光照射的干膜洗去而保留受到UV光照射发生聚合反应的干膜使线路基本成型。

    电路板也有软硬 - FPC vs PCB - 图5

    蚀刻
    以蚀刻液来咬蚀未被干膜覆盖的裸铜,使不需要的铜层被出去,仅留下必需的线路。

    去膜
    以NaOH将留在线路上的干膜完全去除,线路即成型。

    电路板也有软硬 - FPC vs PCB - 图6

    3. 整板段
    贴保护膜
    在线路板的表面贴上保护膜,防止线路被氧化及划伤,同时起阻焊及绝缘,增加挠折性的作用。

    压合
    压合的目的是使保护膜完全粘合在板子上,通过对温度、压力、压合时间、副资材的层叠组合方式等的控制以实现良好的附着性的目的,并尽量降低作业中出现的压伤、气泡、皱折、溢胶。

    表面处理
    压合完成之后,根据客户的需求,铜箔裸露的地方需要镀上锡铅或者镍金等金属,采用的方法可以是电镀也可以是化学镀。

    贴补强
    在FPC生产中,常需要对局部或整体进行加强处理,即增加局部厚度或硬度,从而达到该款FPC的使用环境以及装机环境,因此需要根据客户图纸需要,在相应地方贴补强,起加强硬度的作用。

    印刷
    用聚酯或者不锈钢网布当成载体,将正负片的图案以直接乳胶或者间接板模式转移到网布上形成网板,作为对面印刷的工具。

    电性能测试
    利用测试仪器对线路板的导通性及电性能进行测试,确保线路板的电性能百分之百正确。

    4. 出货段
    测试完成后线路板的制作工艺就告一段落了,接下来就是为了发货给客户而需要进行的工作了。

    冲切外形:将多片的工作排板,依照客户规则分切或切SLOT内槽。
    分割:将已压合结束的软板分割成条状以满足冲切时需要。
    成品检验:全面的对柔性线路板的外观进行检验。
    包装出货:将产品按一定的数量和形式,包装起来送交客户手中。
    出货检验:在出货前对产品的包装方式、数量、标识做抽查,以保证包装及出货的品种。