撓性及剛撓印制電路板ppt課件

撓性及剛撓印制電路板,1,撓性及剛撓印制電路板,2,撓性印制電路板具有輕、薄、短、小、結(jié)構(gòu)靈活的特點(diǎn).撓性印制電路板的功能可區(qū)分為四種，分別為引腳線路印制電路連接器功能整合系統(tǒng),撓性印制板（FlexiblePrintedBoard）:又稱(chēng)為柔性板或軟板。剛撓印制板（Rigid-FlexPrintedBoard）:又稱(chēng)為剛?cè)峤Y(jié)合板,7.1概論,3,7.1.1撓性印制電路板的性能特點(diǎn)（1）撓性基材是由薄膜組成，體積小、重量。（2）撓性板基材可彎折撓曲，可用于剛性印制板無(wú)法安裝的任意幾何形狀的設(shè)備機(jī)體中。(3)撓性電路可以向三維空間擴(kuò)展，提高了電路設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度。(4)撓性板除有普通線路板作用外，還可以有多種功能用途，如可用作感應(yīng)線圈，電磁屏蔽，觸摸開(kāi)關(guān)按鍵等,7.1概論,4,按線路層數(shù)分類(lèi)(1)撓性單面印制板(2)撓性雙面印制板(3)撓性多層印制板(4)撓性開(kāi)窗板,7.1.2撓性印制電路板（FPC）的分類(lèi),7.1概論,5,按物理強(qiáng)度的軟硬分類(lèi)(1)撓性印制板(2)剛撓印制板,7.1概論,7.1.2撓性印制電路板（FPC）的分類(lèi),6,按基材分類(lèi)聚酰亞胺型撓性印制板聚酯型撓性印制板(3)環(huán)氧聚酯玻璃纖維混合型撓性印制板(4)芳香族聚酰胺型撓性印制板(5)聚四氟乙烯介質(zhì)薄膜,7.1.2撓性印制電路板（FPC）的分類(lèi),7.1概論,PI（聚酰亞胺）印制板,7,7.1.3撓性及剛撓印制電路板的結(jié)構(gòu)形式,7.1概論,8,7.1.4歷史沿革1.53年美國(guó)研制成功撓性印制板。2.70年代已開(kāi)發(fā)出剛撓結(jié)合板。3.80年代，日本取代美國(guó)，產(chǎn)能躍居世界第一位。4.90年代，韓國(guó)、臺(tái)灣和大陸等地開(kāi)始批量生產(chǎn)。全球撓性板市場(chǎng)2000年產(chǎn)值達(dá)到39億美元，2004年接近60億美元，年平均增長(zhǎng)率超過(guò)了13，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于剛性板的5。我國(guó)的年增長(zhǎng)率達(dá)30,目前排在日本、美國(guó)和臺(tái)灣之后，居世界第四。,目前撓性印制板的技術(shù)現(xiàn)狀國(guó)外加工精度：線寬：50m；孔徑：0.1mm；層數(shù)10層以上。國(guó)內(nèi)：線寬：75m；孔徑：0.2mm；層數(shù)4層。,7.1概論,9,7.2撓&剛印制板的材料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),7.2.1撓性印制板的材料撓性介質(zhì)薄膜；撓性粘結(jié)薄膜；銅箔；覆蓋層材料。,常用的撓性介質(zhì)薄膜有聚酯類(lèi)；聚酰亞胺類(lèi)；聚氟類(lèi)。,10,粘結(jié)薄膜材料丙烯酸類(lèi)，環(huán)氧類(lèi)和聚酯類(lèi)。杜邦公司：改性丙烯酸薄膜，丙烯酸與聚酰亞胺薄膜的結(jié)合力極好，具有極佳的耐化學(xué)性和耐熱沖擊性，而且撓性很好。Fortin公司：無(wú)增強(qiáng)材料低流動(dòng)度環(huán)氧粘結(jié)薄膜以及不流動(dòng)環(huán)氧玻璃布半固化片。環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰亞胺薄膜的結(jié)合力不如丙烯酸樹(shù)脂，因而主要用于粘結(jié)覆蓋層和內(nèi)層。,7.2撓&剛印制板的材料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),11,銅箔印制板采用的銅箔主要分為電解銅箔(ED)和壓延銅箔（RA）。電解銅箔是采用電鍍的方式形成，其銅微粒結(jié)晶狀態(tài)為垂直針狀，易在蝕刻時(shí)形成垂直的線條邊緣，利于精細(xì)導(dǎo)線的制作。但是其只適用于剛性印制板。撓性覆銅基材多選用壓延銅箔，其銅微粒呈水平軸狀結(jié)構(gòu)，能適應(yīng)多次撓曲。但這種銅箔在蝕刻時(shí)在某種微觀程度上會(huì)對(duì)蝕刻劑造成一定阻擋。,7.2撓&剛印制板的材料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),12,覆蓋層覆蓋層是蓋在撓性印制板表面的絕緣保護(hù)層，起到保護(hù)表面導(dǎo)線和增加基板強(qiáng)度的作用。通常的覆蓋層是與基材相同材料的絕緣薄膜。覆蓋層是撓性板和剛性板最大不同之處，它不僅是起阻焊作用，而且使撓性電路不受塵埃、潮氣、化學(xué)藥品的侵蝕以及減小彎曲過(guò)程中應(yīng)力的影響，它要求能忍耐長(zhǎng)期的撓曲。,覆蓋層材料根據(jù)其形態(tài)分為干膜型和油墨型，根據(jù)是否感光分為非感光覆蓋層和感光覆蓋層。傳統(tǒng)的覆蓋膜在物理性能方面有極佳的平衡性能，特別適合于長(zhǎng)期的動(dòng)態(tài)撓曲。,7.2撓&剛印制板的材料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),13,表114幾種覆蓋層工藝的比較,近十年來(lái)為了迎合撓性電路發(fā)展的需求，開(kāi)發(fā)了在傳統(tǒng)覆蓋膜上進(jìn)行激光鉆孔以及感光的覆蓋層,14,增強(qiáng)板增強(qiáng)板是粘合在撓性板局部位置的板材，對(duì)撓性薄膜基板起支撐加強(qiáng)作用，便于印制板的連接、固定、插裝元器件或其它功能。增強(qiáng)板材料根據(jù)用途不同而選擇，常用撓性印制板由于需要彎曲，不希望機(jī)械強(qiáng)度和硬度太大。,剛性層壓板用于生產(chǎn)剛撓印制板的剛性層壓板主要有環(huán)氧玻璃布層壓板和聚酰亞胺玻璃布層壓板。聚酰亞胺層壓板是比較理想的生產(chǎn)剛撓印制板的材料，具有耐熱性高的優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格昂貴，且層壓工藝復(fù)雜。環(huán)氧玻璃布層壓板是最常用的生產(chǎn)剛性印制板的材料，它的價(jià)格比較便宜，但是耐熱性差。由于熱膨脹系數(shù)較大，因而在Z方向的膨脹較大。,7.2撓&剛印制板的材料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),15,7.2.2撓&剛印制板的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),7.2撓&剛印制板的材料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),撓性印制板設(shè)計(jì)時(shí)處理要求考慮撓性印制板的基材、粘結(jié)層、銅箔、覆蓋層和增強(qiáng)板及表面處理的不同材質(zhì)、厚度和不同的組合，還有其性能，如剝離強(qiáng)度、抗撓曲性能、化學(xué)性能、工作溫度等，特別要考慮所設(shè)計(jì)的撓性印制板客戶(hù)的裝配和具體的應(yīng)用。這方面具體參考IPC標(biāo)準(zhǔn)：IPC-D-249IPC-2233,16,7.2撓&剛印制板的材料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),7.2.2撓&剛印制板的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）剛撓印制板材料的熱膨脹系數(shù)對(duì)保證金屬化孔的耐熱沖擊性十分重要。熱膨脹系數(shù)大的材料，它在經(jīng)受熱沖擊時(shí)，在Z方向上的膨脹與銅的膨脹差異大，因而極易造成金屬化孔的斷裂。,實(shí)驗(yàn)證明，剛撓多層板的平均熱膨脹系數(shù)是隨丙烯酸樹(shù)脂厚度百分比的提高而升高。平均熱膨脹系數(shù)小的剛性板，隨著溫度的升高其尺寸變化最?。黄骄鶡崤蛎浵禂?shù)大的撓性板尺寸變化最大；剛撓印制板由于是剛撓混合結(jié)構(gòu)，因而熱膨脹系數(shù)居中。,17,7.3撓性板的制造,撓性印制板的制造有不同方法，按撓性板類(lèi)型介紹。7.3.1撓性單面板制造撓性單面板是用量最大、最普通的撓性印制板種類(lèi)。按撓性單面板生產(chǎn)過(guò)程有滾輥連續(xù)式（RolltoRoll）和單片間斷式二類(lèi)。滾輥連續(xù)生產(chǎn)是成卷加工。特點(diǎn)是：生產(chǎn)效率高，但產(chǎn)品品種生產(chǎn)變化不靈活。連續(xù)法加工生產(chǎn)按撓性覆銅板受力方式又分兩種：,單片間斷式生產(chǎn)是把覆銅箔基材裁切成單塊（Panel），按流程順序加工，各工序之間是有間斷的。即通常所說(shuō)的單片加工(Panel-To-Panel)。其特點(diǎn)是：產(chǎn)品品種生產(chǎn)變化靈活，但生產(chǎn)效率低。,18,撓性單面板加工過(guò)程示意圖,撓性單面板生產(chǎn)工藝流程圖,7.3.1撓性單面板制造,19,印制和蝕刻加工法（減成法）印制和蝕刻加工法是撓性板制造最常用的工藝方法。在絕緣薄膜基材上覆蓋有金屬箔（銅箔），在銅箔表面印制產(chǎn)生線路圖形，再經(jīng)化學(xué)蝕刻去除未保護(hù)的銅，留下的銅形成電路。,7.3撓性板的制造,7.3.1撓性單面板制造,模具沖壓加工法模具沖壓加工法是用特殊制作的模具，在成卷銅箔上沖切出電路圖形，并同步把導(dǎo)體線路層壓在有粘合膠的薄膜基材上。,20,加成和半加成加工法(1)撓性板制造中采用聚合厚膜技術(shù)是種加成法工藝。該方法采用導(dǎo)電涂料經(jīng)絲網(wǎng)印制在薄膜基材表面上印刷電路圖形，再經(jīng)過(guò)紫外光或熱輻射固化。(2)撓性板制造中采用先進(jìn)的陰極噴鍍涂技術(shù)，類(lèi)似于半加成法工藝。,7.3撓性板的制造,7.3.1撓性單面板制造,21,7.3.2撓性雙面板和撓性多層板的制造撓性雙面印制板：在基材的兩個(gè)面各有一層導(dǎo)電圖形，金屬化孔使兩面形成電連接，以滿足撓曲性設(shè)計(jì)及功能要求，其最普通的制造方法是非連續(xù)法(片材加工法)。撓性多層板將三層或多層單面撓性電路或雙面撓性電路層壓在一起，而后鉆孔、電鍍形成電連接，可以獲得高密度和高性能的電子封裝。,7.3撓性板的制造,22,圖1115雙面撓性印制板工藝流程圖,23,圖1117整板電鍍蝕刻法撓性雙面板制造工藝,7.3.2撓性雙面板和撓性多層板的制造,24,圖1116常規(guī)撓性多層板制造工藝流程圖,7.3.2撓性雙面板和撓性多層板的制造,25,下料撓性板的下料內(nèi)容主要有撓性覆銅板、覆蓋層、增強(qiáng)板，層壓用的主要輔助材料有分離膜、敷形材料或硅橡膠板、吸墨紙或銅板紙等。,鉆孔無(wú)論是撓性覆銅板還是覆蓋層，它們都是又軟又薄難鉆孔，因此在鉆孔前都要疊板，即十幾張覆蓋層或十幾張覆銅板象本書(shū)一樣疊在一起。,去鉆污和凹蝕經(jīng)過(guò)鉆孔的印制板孔壁上可能有樹(shù)脂鉆污，只有將鉆污徹底清除才能保證金屬化孔的質(zhì)量。雙面的撓性覆銅板經(jīng)鉆孔后一般需要去鉆污和凹蝕，然后進(jìn)行孔化。,7.3.2撓性雙面板和撓性多層板的制造,26,當(dāng)覆蓋層上開(kāi)窗口采用沖孔方法加工時(shí)，一定要注意將帶有粘結(jié)層的方向，否則很容易產(chǎn)生釘頭現(xiàn)象。當(dāng)覆蓋層上的釘頭是向著膠面時(shí)，會(huì)降低覆蓋層與撓性電路的結(jié)合力。,7.3.2撓性雙面板和撓性多層板的制造,27,孔金屬化和圖形電鍍(1).工藝流程,金屬化孔和圖形電鍍工藝流程,(2).化學(xué)鍍銅前處理溶液最好用酸性膠體鈀而不宜采用堿性的離子鈀。通常，要注意既要防止反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和速度過(guò)快.反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)造成撓性材料的溶脹,速度過(guò)快會(huì)造成孔空洞和銅層的機(jī)械性能較差。,7.3.2撓性雙面板和撓性多層板的制造,28,(3).電鍍銅加厚由于化學(xué)鍍銅層的機(jī)械性能(如延展率)較差，在經(jīng)受熱沖擊時(shí)易產(chǎn)生斷裂。所以一般在化學(xué)鍍銅層達(dá)到0.30.5m時(shí)，立即進(jìn)行全板電鍍加厚至3-4m，以保證在后續(xù)的處理過(guò)程中孔壁鍍層的完整。,7.3.2撓性雙面板和撓性多層板的制造,29,(4).前清洗和成像在成像之前，首先要對(duì)板進(jìn)行表面清洗和粗化，其工藝與剛性板材大致相同。但是由于撓性板材易變形和彎曲，宜采用化學(xué)清洗或電解清洗；也可以采用手工浮石粉刷洗或?qū)Ｓ酶∈鬯鍣C(jī)。撓性板的貼膜、曝光以及顯影工藝與剛性板大致相同。顯影后的干膜由于已經(jīng)發(fā)生聚合反應(yīng)，因而變得比較脆，同時(shí)它與銅箔的結(jié)合力也有所下降。因此，顯影后的撓性板的持拿要更加注意，防止干膜起翹或剝落。,30,5.蝕刻通常撓性板彎曲部位往往有許多較長(zhǎng)的平行導(dǎo)線。為保證蝕刻的一致性，可以在蝕刻時(shí)注意蝕刻液的噴淋方向、壓力及印制板的位置和傳輸方向。蝕刻時(shí)，應(yīng)在撓性板之前貼一塊剛性板牽引它前進(jìn)。最后，最好采用蝕刻液自動(dòng)再生補(bǔ)加系統(tǒng)。,6.覆蓋層的對(duì)位蝕刻后的線路板在對(duì)位覆蓋層之前，要對(duì)表面進(jìn)行處理以增加結(jié)合力。鉆孔后的覆蓋層以及蝕刻后的撓性電路都有不同程度的吸潮。因此這些材料在層壓之前應(yīng)在干燥烘箱中干燥24小時(shí)，疊放高度不應(yīng)超過(guò)25mm。,31,7層壓(1).撓性印制板的覆蓋層層壓：根據(jù)不同的撓性板材料確定層壓時(shí)間、升溫速率及壓力等層壓工藝參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，它的工藝參數(shù)如下：,32,(2).層壓的襯墊材料襯墊材料的選用對(duì)撓性及剛撓印制板的層壓質(zhì)量十分重要。理想的襯墊材料應(yīng)有良好的敷形性、低流動(dòng)度，且冷卻過(guò)程不收縮，以保證層壓無(wú)氣泡和撓性材料在層壓中不發(fā)生變形。襯墊材料通常分為柔性體系和硬性體系。柔性體系主要包括聚氯乙烯薄膜或輻射聚乙烯薄膜等熱塑性材料。,硬性體系主要是采用玻璃布做增強(qiáng)材料的硅橡膠。,33,8.烘板烘板主要是為了去除加工板中的潮氣。9.熱風(fēng)整平(熱熔)烘完后的印制板應(yīng)立即進(jìn)行熱風(fēng)整平(或熱熔)，以防止板子重新吸潮。,10.外形加工撓性印制板的外形加工，在大批量生產(chǎn)時(shí)是用無(wú)間隙精密鋼模沖模，可一模一腔，也可一模多腔。11.包裝通?？刹捎脡K與塊之間加包裝紙或泡沫墊分離，幾塊板子一起上下加泡沫墊用真空包裝機(jī)真空包裝，也可在真空包裝袋內(nèi)加放干燥劑，延長(zhǎng)存放時(shí)間。,34,11.3.3剛撓結(jié)合板制造工藝剛撓結(jié)合板的制造結(jié)合了剛性和撓性電路兩者的制造技術(shù)。每塊剛撓印制板上有一個(gè)或多個(gè)剛性區(qū)和一個(gè)或多個(gè)撓性區(qū)。,剛撓印制板工藝流程圖,35,7.4撓,剛撓印制板的性能要求,根據(jù)印制板功能可靠性和性能的要求，對(duì)印制板產(chǎn)品分下列三個(gè)通用等級(jí)：1級(jí)一般的電子產(chǎn)品，2級(jí)專(zhuān)用設(shè)施的電子產(chǎn)品，3級(jí)高可靠性電子產(chǎn)品。,按性能要求的不同，撓性印制板可分為五種類(lèi)型：1型：撓性單面印制板2型：撓性雙面印制板3型：撓性多層印制板4型：剛撓材料組合的多層印制板5型：撓性或剛撓印制板,36,7.4.1撓性印制板的試驗(yàn)方法撓性印制板有如下的試驗(yàn)方法，具體的測(cè)試方法可參考IEC-326-2、IPC-TM-650以及JISC5016等標(biāo)準(zhǔn)。1)表面層絕緣電阻2)表面層耐電壓3)導(dǎo)體剝離強(qiáng)度4)電鍍結(jié)合性5)可焊性6)耐彎曲性7）耐彎折性8)耐環(huán)境性9)銅電鍍通孔耐熱沖擊性10)耐燃性11)耐焊接性12)耐藥品性,37,7.4.2撓性及剛撓印制板的尺寸要求撓性印制板應(yīng)符合采購(gòu)文件規(guī)定的尺寸要求，尺寸檢驗(yàn)主要包括以下幾方面；1)外形2)孔3)導(dǎo)體4)連接盤(pán)5)金屬化孔鍍銅厚度6)端子電鍍層厚度,7.4.3撓性及剛撓印制板的外觀導(dǎo)體導(dǎo)體不允許有斷線、橋接、裂縫，導(dǎo)體上缺損或針孔寬度應(yīng)小于加工后導(dǎo)體寬度的30，殘余或突出的導(dǎo)體寬度應(yīng)小于加工后的導(dǎo)體間距的1/3，由腐蝕后引起的表面凹坑，不允許完全橫穿過(guò)導(dǎo)體寬度方向。,38,絕緣基板膜面的缺陷允許范圍,絕緣基板膜導(dǎo)體不存在的基板膜面外觀允許缺陷范圍列于表。不允許有其它影響使用的凹凸、折痕、皺紋以及附著異物。,覆蓋層覆蓋膜及覆蓋涂層外觀的缺陷允許范圍見(jiàn)下表，不允許有影響使用的凹凸、折痕、皺紋及分層等。,39,40,電鍍的外觀(1)鍍層空洞對(duì)于1級(jí)產(chǎn)品，每個(gè)鍍覆孔允許有3個(gè)空洞，同一平面不準(zhǔn)有2個(gè)或2個(gè)以上的空洞。空洞長(zhǎng)度不允許超過(guò)撓性印制板厚的5%，不準(zhǔn)有周邊空洞，對(duì)于2級(jí)和3級(jí)產(chǎn)品，每個(gè)試樣的空洞應(yīng)不超過(guò)一個(gè)，必須符合以下判據(jù)：每個(gè)試樣的鍍層空洞不能超過(guò)一個(gè)；鍍層空洞尺寸不應(yīng)超過(guò)撓性印制板厚的5；內(nèi)層導(dǎo)電層與電鍍孔壁的界面處不應(yīng)有空洞；不允許有環(huán)狀空洞。,41,(2)鍍層完整性對(duì)于2級(jí)和3級(jí)產(chǎn)品，不應(yīng)有鍍層分離和鍍層裂縫，并且孔壁鍍層與內(nèi)層之間沒(méi)有分離或污染。對(duì)于1級(jí)產(chǎn)品，只允許20%的有用焊盤(pán)有內(nèi)層分離，而且只能出現(xiàn)在每個(gè)焊盤(pán)孔壁的一側(cè)，彎曲處允許有最大長(zhǎng)度為0.125mm的分離，只允許20%的有用焊盤(pán)有夾雜物，而且只能出現(xiàn)在每個(gè)焊盤(pán)孔壁的一側(cè)。(3)電鍍滲透或焊料芯吸作用焊料芯吸作用或電鍍滲透不應(yīng)延伸到彎曲或柔性過(guò)渡區(qū)，并應(yīng)滿足導(dǎo)體間距要求。電鍍或焊料滲入導(dǎo)體與覆蓋層之間部分對(duì)于2級(jí)產(chǎn)品應(yīng)在0.5mm以下，對(duì)于3級(jí)產(chǎn)品應(yīng)在0.3mm以下。,42,剛撓結(jié)合板的過(guò)渡區(qū),剛撓印制板的外觀剛撓印制板成品板的撓性段或撓性印制板，它們的切邊應(yīng)無(wú)毛刺、缺口、分層或撕裂。電路接頭引起的缺口和撕裂的限度應(yīng)由供需雙方商定。,43,7.4.4物理性能要求1耐彎折性1和2型板的彎折半徑應(yīng)為撓性印制板彎折處總厚度的6倍，但應(yīng)不小于1.6mm。3、4和5型板的彎曲半徑應(yīng)為撓性印制板彎折處總厚度的12倍，但應(yīng)不小于1.6mm。,2耐彎曲性撓性和剛撓印制板應(yīng)能耐100,000次撓曲而無(wú)斷路、短路、性能降低或不可接受的分層現(xiàn)象。耐撓曲性采用專(zhuān)用設(shè)備，也可采用等效的儀器測(cè)定，被測(cè)試樣應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范要求。布設(shè)總圖應(yīng)規(guī)定下列要求：a撓曲周期數(shù)；b撓曲半徑；c撓曲速率；d撓曲點(diǎn)；e回轉(zhuǎn)行程(最小25.4mm)。,44,7.5撓性印制電路板的發(fā)展趨勢(shì),近10年，柔性印制板的加工技術(shù)的進(jìn)步是十分明顯的，因而柔性印制板線路的設(shè)計(jì)規(guī)則也必須隨之作大幅度變化。為了充分靈活地運(yùn)用最新柔性印制板功能，必須充