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文檔簡介
FPC基礎(chǔ)知識(shí)-定義定義:FPC——FlexiblePrintedCircuit柔性電路板又稱撓性電路板;簡稱軟板,以聚脂薄膜或聚酰亞胺為基材,通過蝕刻在銅箔上形成線路而制成的一種具有高度可靠性,絕佳撓曲性的印刷電路。什么叫FPC?1FPC基礎(chǔ)知識(shí)-定義定義:什么叫FPC?1FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品特性體積小、重量輕滿足高密度、小型化、輕量化、薄型化、高可靠方向發(fā)展的需要高度撓曲性在三維空間內(nèi)任意移動(dòng)和伸縮,從而達(dá)到元件裝配和導(dǎo)線連接一體化
2FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品特性體積小、重量輕2FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途照相機(jī)、攝影機(jī)CD-ROM、DVD硬驅(qū)、筆記本電腦電話、手機(jī)打印機(jī)、傳真機(jī)電視機(jī)醫(yī)療設(shè)備汽車電子航空航天及軍工產(chǎn)品3FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途照相機(jī)、攝影機(jī)3FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途4FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途4FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途5FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途5667788軟板的分類按導(dǎo)體層數(shù)可分為單面板、雙面板、多層板單面板:只有一面導(dǎo)體。雙面板:有上下共兩面導(dǎo)體,兩層導(dǎo)體之間要建立電氣連接必須通過一個(gè)橋梁——導(dǎo)通孔(via)。導(dǎo)通孔是孔壁上鍍銅的小洞,它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。多層板:含有三層或以上的導(dǎo)體,布線更精密。硬板的層數(shù)除了單面板,基本都是偶數(shù)層,如2層、4、6、8層等,很少有奇數(shù)層,主要是因?yàn)槠鏀?shù)層疊構(gòu)不對(duì)稱,容易板翹。而軟板則不同,不存在板翹的問題,所以3層、5層等都很常見。9軟板的分類按導(dǎo)體層數(shù)可分為單面板、雙面板、多層板9FPC基礎(chǔ)知識(shí)-構(gòu)成示意圖一、單面板
聚酰亞胺(Polyimide)PI銅箔(copper)聚酰亞胺(Polyimide)PI補(bǔ)強(qiáng)板(Stiffener)膠(Adhesive)膠(Adhesive)導(dǎo)體層覆蓋膜(Coverlay)基材(Basematerial)10FPC基礎(chǔ)知識(shí)-構(gòu)成示意圖一、單面板聚酰亞胺(PolyimFPC基礎(chǔ)知識(shí)-構(gòu)成示意圖二、雙面板
聚酰亞胺(Polyimide)銅箔(Copper)聚酰亞胺補(bǔ)強(qiáng)板(Stiffener)鍍銅銅箔(Copper)聚酰亞胺(Polyimide)銅箔(Copper)PolyimidePlatedcopper銅箔(Copper)膠(Adhesive)膠(Adhesive)膠(Adhesive)膠(Adhesive)膠(Adhesive)膠(Adhesive)導(dǎo)通孔覆蓋膜(Coverlay)覆蓋膜(Coverlay)基材(Basematerial)11FPC基礎(chǔ)知識(shí)-構(gòu)成示意圖二、雙面板聚酰亞胺(Polyim銅箔分類銅箔分為電解銅和壓延銅電解銅,又叫ED銅,英文全稱:Electro-Depositedcopper壓延銅,又叫RA銅,英文全稱:RolledAnnealedcopper二者的對(duì)比:壓延銅電解銅成本高低撓折性好差純度99.9%99.8%微觀結(jié)構(gòu)片狀柱狀所以動(dòng)態(tài)彎折的應(yīng)用必須要用壓延銅,比如折疊、滑蓋手機(jī)的連接板,數(shù)碼相機(jī)的伸縮部位的連接板。而電解銅除了價(jià)格優(yōu)勢(shì)外,還有因其柱狀結(jié)構(gòu),更適合微細(xì)線路的制作。12銅箔分類銅箔分為電解銅和壓延銅12銅箔制作電解銅顧名思義就是通過電解的方法使電解液中的銅離子轉(zhuǎn)化成銅單質(zhì),而形成的銅箔。壓延銅就是通過碾壓銅胚而形成的銅箔。13銅箔制作電解銅顧名思義就是通過電解的方法使電解銅箔(copperfoil)軟板的基銅厚一般常用的有1/3OZ,0.5OZ,1OZ等厚度規(guī)格。非常規(guī)的銅厚有1/4OZ,3/4OZ和2OZ等。1OZ約35umOZ(中文名:盎司),實(shí)際上是重量單位,等于1/16磅,約28.35克而在電路板行業(yè)里面,是把1OZ重量的銅平鋪在一平方英尺的面積內(nèi)對(duì)應(yīng)的厚度定義為1OZ。所以客人有時(shí)要求銅是28.35克,我們第一時(shí)間就要想到這是要求1OZ的銅。14銅箔(copperfoil)軟板的基銅厚一般常用的有1/3PI膜(聚酰亞胺)如前面的結(jié)構(gòu)圖,在基材和覆蓋膜中都有一層起電氣絕緣作用的薄膜——polyimide,簡稱PI膜,中文名稱:聚酰亞胺??腿擞袝r(shí)會(huì)提到材質(zhì)Kapton,其實(shí)也就是PI,只不過這是特指美國杜邦公司的PI,Kapton是杜邦公司為其生產(chǎn)的PI注冊(cè)的商品名。FPC中一般常用的規(guī)格是:0.5mil0.8mil1mil2milsMil(密耳)是一長度單位,等于25.4um。電路板常用的單位及其換算:英尺(foot)簡寫為’英寸(inch)簡寫為”1’=12”1mm=1000um1”=1000mil1u”=0.0254um1mm=39.4mil1um=39.4u”15PI膜(聚酰亞胺)如前面的結(jié)構(gòu)圖,在基材和覆蓋膜中都有一層起PET膜(聚酯)在FPC的定義中,我們還提到了一種物質(zhì)——聚酯。英文名Polyester,簡稱PET。它與PI在軟板中的作用是一樣的,起機(jī)械支撐和電氣絕緣作用。客人有時(shí)會(huì)提到一種材質(zhì)Mylar,其實(shí)也就是PET,只不過這是特指美國杜邦公司(Dupont)的PET,Mylar是杜邦公司為其生產(chǎn)的PET注冊(cè)的商品名。與PI相比,PET的價(jià)格要便宜很多,但是它的尺寸穩(wěn)定性不好,耐溫性也較差,不適合SMT貼裝或波峰焊接。一般只用于插拔的連接排線。16PET膜(聚酯)在FPC的定義中,我們還提到FCCL(柔性覆銅板)FCCL——FlexibleCopperCladLaminate,柔性覆銅板,就是我們常說的柔性基材。柔性基材又可分為帶膠基材和無膠基材。帶膠基材:adhesive-coatedlaminate,成本低,應(yīng)用廣。長期工作溫度約105℃。無膠基材:adhesivelesslaminate,成本高,柔韌性好,尺寸穩(wěn)定性高,Tg在200℃以上。長期工作溫度可達(dá)130℃。17FCCL(柔性覆銅板)FCCL——FlexibleCoppFCCL(柔性覆銅板)18FCCL(柔性覆銅板)18常規(guī)基材配置帶膠基材無膠基材PIADCUPICU0.5mil12um13um1/3OZ0.5OZ0.5mil1/3OZ0.5OZ1mil13um20um0.5OZ1OZ1mil1/3OZ0.5OZ1OZ2mil20um0.5OZ1OZ2mil0.5OZ0.8mil1/3OZ0.5OZ19常規(guī)基材配置帶膠基材無膠基材PIADCUPICU0.5milFPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程一、單面板流程
下料(Cutting)貼膜(Dryfilm)鉆孔(Drilling)曝光(Exposure)顯影(Developing)蝕刻(Etching)剝膜(Stripping)20FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程一、單面板流程下料(CuttingFPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程
補(bǔ)強(qiáng)(stiffener)表面處理(finish)層壓(Laminating)出貨(Delivery)包裝(Packing)疊層(Layup)層壓(Laminating)絲印(Silkscreen)沖裁(Punching)21FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程補(bǔ)強(qiáng)(stiffener)表面FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程二、雙面板流程
下料(Cutting)貼膜(Dryfilm)鉆孔(Drilling)曝光(Exposure)顯影(Developing)蝕刻(Etching)剝膜(Stripping)沉銅(Immersioncopper)鍍銅(Platingcopper)與單面板的不同之處22FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程二、雙面板流程下料(CuttingFPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程
補(bǔ)強(qiáng)(stiffener)表面處理(finish)層壓(Laminating)出貨(Delivery)包裝(Packing)疊層(Layup)層壓(Laminating)絲印(Silkscreen)沖裁(Punching)23FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程補(bǔ)強(qiáng)(stiffener)表面處理下料(cutting)由于買回來的材料(基材、覆蓋膜)一般都是卷裝的,幅寬250mm,長度100米。而生產(chǎn)板的長度一般不超過300mm,所以就需要將長料用人工或機(jī)器裁成小塊,即生產(chǎn)板,工作板。24下料(cutting)由于買回來的材料(基材、覆蓋膜)一般都鉆孔(drilling)在基材、覆蓋膜或補(bǔ)強(qiáng)板上按要求鉆出一定大小和數(shù)量的圓孔或槽孔。注意:方形孔或其它不規(guī)則形狀的孔無法用鉆孔實(shí)現(xiàn),需要用鋼模沖制或激光切割。25鉆孔(drilling)在基材、覆蓋膜或補(bǔ)強(qiáng)板上按要求鉆出一沉銅(CuImmersion)一種自身的催化氧化還原反應(yīng)。在沉銅過程中CU2+離子得到電子還原為金屬銅,沉積在表面和孔壁上。沉銅的厚度有限,約0.5-2um.主要是在孔壁上形成一層薄薄的銅,為后續(xù)的電鍍銅提供電流通路。
26沉銅(CuImmersion)一種自身的催化氧化還原反應(yīng)電鍍銅(copperplating)由于之前的沉銅厚度只有0.5-2um,太薄了,可靠性不足,所以需要繼續(xù)通過電鍍銅加厚,厚度可達(dá)12-30um。27電鍍銅(copperplating)由于之前的沉銅厚度只有貼干膜(dryfilmlamination)將干膜(光致抗蝕膜)通過一定的壓力、溫度粘貼于基材上。注意事項(xiàng):溫度、壓力、速度28貼干膜(dryfilmlamination)將干膜(光致曝光(exposure)利用光感應(yīng)方式,將曝光光源通過制品線路形狀的菲林(膠片),照射到干膜上,使之感光。被光射到的干膜形成保護(hù)層,未被光射到的感光膜不會(huì)形成保護(hù)層,在顯影工序會(huì)被顯影掉,露出待蝕刻的銅。怎么回事呢?29曝光(exposure)利用光感應(yīng)方式,將曝光光源通過制品線曝光示意圖曝光菲林(膠片)曝光光源曝光工程銅箔基板膠片干膜30曝光示意圖曝光菲林(膠片)曝光光源曝光工程銅箔基板膠片干膜3顯影銅箔基板膠片干膜顯影(developing)用顯影液(碳酸鈉)將未被光射到的干膜洗去,以露出待蝕刻或電鍍或其他處理的銅面。注意事項(xiàng):了解需使用化學(xué)藥品的性質(zhì),并小心操作。31顯影銅箔基板膠片干膜顯影(developing)用顯影液(碳蝕刻(etching)蝕刻銅箔基板膠片干膜將顯影后產(chǎn)品上無干膜覆蓋的銅箔蝕刻掉,以形成所需的線路。注意事項(xiàng):了解需使用化學(xué)藥品的性質(zhì),并小心操作。32蝕刻(etching)蝕刻銅箔基板膠片干膜將顯影后產(chǎn)剝膜(stripping)剝膜銅箔基板膠片將蝕刻后剩下的干膜剝離,直接露出來的銅即為所需的線路。注意事項(xiàng):了解需使用化學(xué)藥品的性質(zhì),并小心操作。33剝膜(stripping)剝膜銅箔基板膠片將蝕刻后剩下的干膜阻焊又稱防焊,soldermask阻焊的作用:①表面絕緣②保護(hù)線路,防止線路傷痕③防止導(dǎo)電性異物掉入線路中引起短路阻焊材質(zhì)有兩種:油墨和覆蓋膜用于做阻焊的油墨,一般都是感光型的,稱為液態(tài)感光油墨,LiquidPhoto-Imageable,簡稱LPI。一般有綠色,黑色,白色,紅色,黃色,藍(lán)色等。覆蓋膜,coverlay,一般有黃色(有的叫琥珀色,Amber),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于背光源軟板。
阻焊34阻焊又稱防焊,soldermask阻焊34阻焊比較軟板既可以用油墨阻焊,也可以用覆蓋膜阻焊,那么二者之間優(yōu)劣對(duì)比如何呢?請(qǐng)見下表:
成本耐折性對(duì)位精度最小阻焊橋最小開窗特殊形狀的窗口油墨低差高0.15mm0.2mm可以覆蓋膜高好低0.2mm0.5mm不能做“回“形開窗35阻焊比較軟板既可以用油墨阻焊,也可以用覆蓋膜阻焊,那么二者之阻焊比較從上表可以看出,覆蓋膜的耐折性是要優(yōu)于油墨,所以軟板上需要彎折的部位都是用覆蓋膜阻焊的。而油墨的對(duì)位精度高,焊盤密集的地方,如BGA位置,就需要油墨阻焊了。如下圖,一個(gè)板子上針對(duì)不同的部位的特點(diǎn)可以采用不同的阻焊材質(zhì)。
36阻焊比較從上表可以看出,覆蓋膜的耐折性是要優(yōu)于油墨,所以軟板首先,用鉆孔或模沖或激光切割方式將覆蓋膜上的開窗成型,操作人員再手工將覆蓋膜按照焊盤位置疊在基材上,然后再借助壓機(jī)的高溫、高壓將膠溶化使覆蓋膜與銅線完全貼合,粘性更牢固。覆蓋膜流程銅箔基板膠片覆蓋膜37首先,用鉆孔或模沖或激光切割方式將覆蓋膜上的開窗成型,操作人表面處理的作用:防止銅面氧化、提供焊接或邦定層。一般有以下幾種表面處理方式。防氧化(OSP:Organicsolderabilitypreservatives)鍍鎳金(PlatingNi/Au)沉鎳金(ENIG:ElectrolessNickelImmersionGold)鍍錫(PlatingSn/Tin)沉錫(ImmersionSn/Tin)沉銀(ImmersionAg)成本比較:鍍鎳金(沉鎳金)>沉銀>鍍錫(沉錫)>防氧化表面處理(surfacefinish)38表面處理的作用:防止銅面氧化、提供焊接或邦定層。表面處理(s鍍金按厚度分又可分為薄金和厚金,一般4u”(0.1um)以下的稱為薄金,以上的稱為厚金?;鹬荒芑〗?,不能做厚金,只有鍍金才既可以做薄金又可以做厚金,軟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環(huán)境。鍍金按類型分可分為軟金(softgold)和硬金(hardgold),軟金就是普通的純金,硬金就是含鈷(cobalt)的金,正是因?yàn)樘砑恿蒜掃@種元素,使得金層的硬度大大增加,超過150HV,以達(dá)到耐磨要求。Au/Ni類別39鍍金按厚度分又可分為薄金和厚金,一般4u”(0.1um)以下表面處理規(guī)格表面處理規(guī)格(specificationforsurfacefinish)ENIG:0.05-0.1umFlashgold:0.05-0.1umPlatinggold:0.1-1umHardnessofplatinghardgold:over150HV.ImmersionAg:0.07-0.2um.ImmersionTin:0.3-1.2umPlatingTin:4-20umOSP:0.2-0.5um40表面處理規(guī)格40雙面膠與硬板不同,由于軟板不像硬板有剛性和機(jī)械強(qiáng)度,所以不可能像硬板一樣通過螺釘或插入卡槽就能很好地固定。要使軟板在組裝后不晃動(dòng),一般就需要用雙面膠將其固定在組件上。另外,雙面膠也可用于將補(bǔ)強(qiáng)板貼合在軟板上。軟板用的雙面膠,簡稱DST(DoubleSideTape),又叫壓敏膠PSA(PressureSensitiveAdhesive).可分為普通膠、耐高溫膠,導(dǎo)電膠、導(dǎo)熱膠。普通膠常用的有3M467,3M468導(dǎo)電膠常用的有3M9703,3M9713導(dǎo)熱膠常用的有3M8805,3M9882
耐高溫膠,是指能短期承受SMT高溫的膠,用于需要SMT貼裝的板子,常用的有3M9663M94603M90773M9079TESA8853等。41雙面膠與硬板不同,由于軟板不像硬板有剛性和機(jī)械強(qiáng)度,所以不可雙面膠42雙面膠42熱固膠軟板中起粘接作用的膠除了前面提到的壓敏膠,還有一種熱固膠。熱固膠,TSA(ThermoSettingAdhesive),是需要在高溫高壓下固化起到粘接作用。常規(guī)的熱固膠厚度是12.5um,25um。熱固膠也分普通的和導(dǎo)電的。壓敏膠與熱固膠對(duì)比如下表:結(jié)合力操作難度耗時(shí)壓敏膠差簡易短熱固膠好復(fù)雜長43熱固膠軟板中起粘接作用的膠除了前面提到的壓敏膠,還有一種熱固補(bǔ)強(qiáng)板軟板在具有輕型、薄型、柔性性的同時(shí),也失去了剛性的性能,那么為了使產(chǎn)品指定部位增加一定的厚度和剛性,以便于客戶的后續(xù)安裝或裝配,我們就需要在這些位置貼上一塊剛性的板材,即補(bǔ)強(qiáng)板。補(bǔ)強(qiáng)板,英文:stiffener,reinforcement,backing。44補(bǔ)強(qiáng)板軟板在具有輕型、薄型、柔性性的同時(shí),也失去了剛性的性能補(bǔ)強(qiáng)板的種類補(bǔ)強(qiáng)板的種類有如下幾種:不銹鋼片(SS:StainlessSteel),有的客人圖紙上標(biāo)注是SUS,實(shí)際上這就是鋼片補(bǔ)強(qiáng),SUS是鋼片的常用型號(hào)。鋁片(AL:Aluminum)FR4聚酰亞胺(PI)Polyimide聚酯(PET)Polyester45補(bǔ)強(qiáng)板的種類45補(bǔ)強(qiáng)板的種類46補(bǔ)強(qiáng)板的種類46電磁干擾(EMI)電磁干擾是普遍存在的,EMI:electro-magneticinterference尤其是高頻電路中,要保證信號(hào)的完整不失真,就必須對(duì)電磁進(jìn)行屏蔽。用于軟板電磁屏蔽的材質(zhì)主要有銀漿和銀漿膜。銀漿就是里面充滿了金屬銀顆粒和樹脂的一種漿狀物質(zhì)。英文:silverink,它可以像硬板中絲印油墨一樣印在軟板上,再烘烤固化即可。為防止銀漿在空氣中氧化,一般還會(huì)在銀漿上印一層油墨或壓一層保護(hù)膜作保護(hù)。47電磁干擾(EMI)電磁干擾是普遍存在的,EMI:electr銀漿膜銀漿膜(silverfilm,shieldingfilm)是用的最多的,主要是因?yàn)橐粊硭梢宰龅胶鼙?,極大地保證軟板的柔軟性,二來它比銀漿要操作方便。48銀漿膜銀漿膜(silverfilm,shieldingf銀漿膜的構(gòu)造49銀漿膜的構(gòu)造49電測(cè)試(electricaltest)使用電檢儀器將制品完全通電,以檢測(cè)制品線路是否有開路、短路等嚴(yán)重不良。一般打樣階段,數(shù)量較少,為了節(jié)省開測(cè)試架的費(fèi)用,采用飛針(flyingprobe)測(cè)試,但是飛針測(cè)試比較復(fù)雜,測(cè)試時(shí)間長,效率低,所以量產(chǎn)時(shí)都是采用測(cè)試架(fixture,jig)進(jìn)行測(cè)試的。電氣檢查中可發(fā)現(xiàn)的不良有:
open short 項(xiàng)目開路短路電檢注意不良:電檢探針造成的表面處理部打痕50電測(cè)試(electricaltest)使用電檢儀器將制品完成型(shape)軟板的成型方式主要兩種:模沖和激光切割。模沖,punching,利用模具沖頭沖制出FPC的形狀,將整張產(chǎn)品按圖紙加工成型。激光切割,lasercutting.二者的對(duì)比如下表:成本精度局限性模沖低+/-0.1mm不能做到小于0.5mm的槽激光切割高+/-0.1mm不能切割1mm以上厚度的板子51成型(shape)成本精度局限性模沖低+/-0.1mm不能做模具常用的模具分為刀模和鋼模,刀模精度低,成型公差約+/-0.3mm,鋼模精度高,普通鋼模約+/-0.1mm,精密鋼模可達(dá)到+/-0.05mm,當(dāng)然鋼模的價(jià)錢是刀模的好幾倍甚至幾十倍。刀模又叫軟模(softtool),鋼模又叫硬模(hardtool)。52模具常用的模具分為刀模和鋼模,刀模精度低,成型公差約+/-0最終檢查(finalinspection)根據(jù)檢查標(biāo)準(zhǔn)對(duì)單個(gè)的成品進(jìn)行全面的檢查檢查方式根據(jù)制品不同要求有:①目視檢查②顯微鏡(最小10倍數(shù))檢查主要檢查外觀,包括劃痕、壓傷、折皺、氧化、起泡、阻焊偏位、鉆孔偏位、線路缺口、殘銅、外來異物等等。53最終檢查(finalinspection)53包裝(packing)將合格的成品根據(jù)不同的包裝要求包裝成袋,裝箱后即可出貨。包裝其實(shí)也是有很多種的,普通包裝,防靜電包裝(ESDpacking),真空包裝(vacuumpacking),托盤包裝(tray)。一般客人若無特別要求,空板都是采用普通包裝,PCBA都是托盤包裝。54包裝(packing)54特種板這里再簡單介紹三種特殊類型的板子:鏤空板、分層板和軟硬結(jié)合板。鏤空板(bare-backboard),結(jié)構(gòu)如下,它是用一層純銅箔作基材,兩面貼保護(hù)膜,兩面的保護(hù)膜都分別開窗,這樣就產(chǎn)生了一層銅兩面可導(dǎo)通的奇特板型。它比普通單面板價(jià)格要高。55特種板55分層板兩層或以上的軟板都可以設(shè)計(jì)層分層板,具體依客人要求。分層板,顧名思義,就是層與層之間沒有粘接,相互分離的意思。分層的部位,我們叫airgap.分層板一般用于動(dòng)態(tài)彎折次數(shù)要求極高的領(lǐng)域。56分層板56軟硬結(jié)合板軟硬結(jié)合板(rigid-flex),是剛性與柔性相結(jié)合的板子,既具有硬板的剛性,又具有軟板的柔性。57軟硬結(jié)合板57軟硬結(jié)合板軟硬結(jié)合板與貼補(bǔ)強(qiáng)軟板的區(qū)別。二者的結(jié)構(gòu)都是軟板材料與硬板材料通過膠層結(jié)合在一起的,所不同的是軟硬結(jié)合板在硬板材料上有布線,軟板上的走線與硬板走線之間通過via相互導(dǎo)通,而貼補(bǔ)強(qiáng)的軟板,其上的硬板材料上一般都是沒有任何走線,哪怕是PAD。軟板與硬板間只有機(jī)械連接,并無電氣連接。當(dāng)然有些比較特別的補(bǔ)強(qiáng)上會(huì)有些PAD或光學(xué)點(diǎn),但這些PAD與軟板上的走線是沒有電氣連接的。這種特殊的軟板帶補(bǔ)強(qiáng)價(jià)格仍舊比軟硬結(jié)合板低很多。58軟硬結(jié)合板58制程能力(capability)Auspi常規(guī)制程Auspi特殊制程國內(nèi)FPC行業(yè)板子類型單面板,鏤空板,雙面板,多層軟板,分層板,軟硬結(jié)合板層數(shù)1-89-121-20基銅厚度1/3-1OZ1/4OZ,2OZ1/4-2OZ最小線寬線距0.07mm(0.5OZ)0.05mm(0.5OZ)0.03mm(0.5OZ)0.10mm(1OZ)0.08mm(1OZ)0.05mm(1OZ)0.15mm(2OZ)0.12mm(2OZ)0.1mm(2OZ)最大板子尺寸230X500mm480X700mm可以做數(shù)米長度最小鉆孔0.15mm(機(jī)械鉆)0.15mm(機(jī)械鉆)0.15mm(機(jī)械鉆)0.1mm(激光鉆)0.1mm(激光鉆)0.1mm(激光鉆)59制程能力(capability)Auspi常規(guī)制程Auspi制程能力(capability)Auspi常規(guī)制程Auspi特殊制程國內(nèi)FPC行業(yè)軟硬結(jié)合板的板厚孔徑比6:18:110:1外形公差+/-0.10+/-0.05+/-0.05厚金厚度0.5um1um2.5um最小綠油橋6mil5mil5mil最小覆蓋膜橋10mil8mil8milFPC厚度公差+/-0.03mm(單雙面)+/-0.02mm(單雙面)+/-0.02mm(單雙面)+/-0.04mm(多層)+/-0.03mm(多層)+/-0.03mm(多層)60制程能力(capability)Auspi常規(guī)制程Auspi板材供應(yīng)商一般板材供應(yīng)商高端板材供應(yīng)商基材生益(Shengyi),宏仁(Grace),臺(tái)虹(Taiflex),雅森(Aplus),九江福萊克斯(Jiujiangflex),律勝(Microcosm),有沢(Arisawa),新?lián)P(Thinflex),LGchemical,華爍(Haiso)杜邦(Dupont),新日鐵(Nipponsteel)覆蓋膜生益(Shengyi),宏仁(Grace),臺(tái)虹(Taiflex),雅森(Aplus),九江福萊克斯(Jiujiangflex),律勝(Microcosm),華爍(Haiso)杜邦(Dupont),新日鐵(Nipponsteel)PI補(bǔ)強(qiáng)板云達(dá)(Yunda),華爍(Haiso)有沢(Arisawa),宇部(Ube)粘接膠東溢(Dongyi),華爍(Haiso),有沢(Arisawa),華弘(Huahong)杜邦(Dupont)61板材供應(yīng)商一般板材供應(yīng)商高端板材供應(yīng)商生益(Shengyi)FPC基礎(chǔ)知識(shí)-定義定義:FPC——FlexiblePrintedCircuit柔性電路板又稱撓性電路板;簡稱軟板,以聚脂薄膜或聚酰亞胺為基材,通過蝕刻在銅箔上形成線路而制成的一種具有高度可靠性,絕佳撓曲性的印刷電路。什么叫FPC?62FPC基礎(chǔ)知識(shí)-定義定義:什么叫FPC?1FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品特性體積小、重量輕滿足高密度、小型化、輕量化、薄型化、高可靠方向發(fā)展的需要高度撓曲性在三維空間內(nèi)任意移動(dòng)和伸縮,從而達(dá)到元件裝配和導(dǎo)線連接一體化
63FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品特性體積小、重量輕2FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途照相機(jī)、攝影機(jī)CD-ROM、DVD硬驅(qū)、筆記本電腦電話、手機(jī)打印機(jī)、傳真機(jī)電視機(jī)醫(yī)療設(shè)備汽車電子航空航天及軍工產(chǎn)品64FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途照相機(jī)、攝影機(jī)3FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途65FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途4FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途66FPC基礎(chǔ)知識(shí)-產(chǎn)品用途5676687698軟板的分類按導(dǎo)體層數(shù)可分為單面板、雙面板、多層板單面板:只有一面導(dǎo)體。雙面板:有上下共兩面導(dǎo)體,兩層導(dǎo)體之間要建立電氣連接必須通過一個(gè)橋梁——導(dǎo)通孔(via)。導(dǎo)通孔是孔壁上鍍銅的小洞,它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。多層板:含有三層或以上的導(dǎo)體,布線更精密。硬板的層數(shù)除了單面板,基本都是偶數(shù)層,如2層、4、6、8層等,很少有奇數(shù)層,主要是因?yàn)槠鏀?shù)層疊構(gòu)不對(duì)稱,容易板翹。而軟板則不同,不存在板翹的問題,所以3層、5層等都很常見。70軟板的分類按導(dǎo)體層數(shù)可分為單面板、雙面板、多層板9FPC基礎(chǔ)知識(shí)-構(gòu)成示意圖一、單面板
聚酰亞胺(Polyimide)PI銅箔(copper)聚酰亞胺(Polyimide)PI補(bǔ)強(qiáng)板(Stiffener)膠(Adhesive)膠(Adhesive)導(dǎo)體層覆蓋膜(Coverlay)基材(Basematerial)71FPC基礎(chǔ)知識(shí)-構(gòu)成示意圖一、單面板聚酰亞胺(PolyimFPC基礎(chǔ)知識(shí)-構(gòu)成示意圖二、雙面板
聚酰亞胺(Polyimide)銅箔(Copper)聚酰亞胺補(bǔ)強(qiáng)板(Stiffener)鍍銅銅箔(Copper)聚酰亞胺(Polyimide)銅箔(Copper)PolyimidePlatedcopper銅箔(Copper)膠(Adhesive)膠(Adhesive)膠(Adhesive)膠(Adhesive)膠(Adhesive)膠(Adhesive)導(dǎo)通孔覆蓋膜(Coverlay)覆蓋膜(Coverlay)基材(Basematerial)72FPC基礎(chǔ)知識(shí)-構(gòu)成示意圖二、雙面板聚酰亞胺(Polyim銅箔分類銅箔分為電解銅和壓延銅電解銅,又叫ED銅,英文全稱:Electro-Depositedcopper壓延銅,又叫RA銅,英文全稱:RolledAnnealedcopper二者的對(duì)比:壓延銅電解銅成本高低撓折性好差純度99.9%99.8%微觀結(jié)構(gòu)片狀柱狀所以動(dòng)態(tài)彎折的應(yīng)用必須要用壓延銅,比如折疊、滑蓋手機(jī)的連接板,數(shù)碼相機(jī)的伸縮部位的連接板。而電解銅除了價(jià)格優(yōu)勢(shì)外,還有因其柱狀結(jié)構(gòu),更適合微細(xì)線路的制作。73銅箔分類銅箔分為電解銅和壓延銅12銅箔制作電解銅顧名思義就是通過電解的方法使電解液中的銅離子轉(zhuǎn)化成銅單質(zhì),而形成的銅箔。壓延銅就是通過碾壓銅胚而形成的銅箔。74銅箔制作電解銅顧名思義就是通過電解的方法使電解銅箔(copperfoil)軟板的基銅厚一般常用的有1/3OZ,0.5OZ,1OZ等厚度規(guī)格。非常規(guī)的銅厚有1/4OZ,3/4OZ和2OZ等。1OZ約35umOZ(中文名:盎司),實(shí)際上是重量單位,等于1/16磅,約28.35克而在電路板行業(yè)里面,是把1OZ重量的銅平鋪在一平方英尺的面積內(nèi)對(duì)應(yīng)的厚度定義為1OZ。所以客人有時(shí)要求銅是28.35克,我們第一時(shí)間就要想到這是要求1OZ的銅。75銅箔(copperfoil)軟板的基銅厚一般常用的有1/3PI膜(聚酰亞胺)如前面的結(jié)構(gòu)圖,在基材和覆蓋膜中都有一層起電氣絕緣作用的薄膜——polyimide,簡稱PI膜,中文名稱:聚酰亞胺??腿擞袝r(shí)會(huì)提到材質(zhì)Kapton,其實(shí)也就是PI,只不過這是特指美國杜邦公司的PI,Kapton是杜邦公司為其生產(chǎn)的PI注冊(cè)的商品名。FPC中一般常用的規(guī)格是:0.5mil0.8mil1mil2milsMil(密耳)是一長度單位,等于25.4um。電路板常用的單位及其換算:英尺(foot)簡寫為’英寸(inch)簡寫為”1’=12”1mm=1000um1”=1000mil1u”=0.0254um1mm=39.4mil1um=39.4u”76PI膜(聚酰亞胺)如前面的結(jié)構(gòu)圖,在基材和覆蓋膜中都有一層起PET膜(聚酯)在FPC的定義中,我們還提到了一種物質(zhì)——聚酯。英文名Polyester,簡稱PET。它與PI在軟板中的作用是一樣的,起機(jī)械支撐和電氣絕緣作用??腿擞袝r(shí)會(huì)提到一種材質(zhì)Mylar,其實(shí)也就是PET,只不過這是特指美國杜邦公司(Dupont)的PET,Mylar是杜邦公司為其生產(chǎn)的PET注冊(cè)的商品名。與PI相比,PET的價(jià)格要便宜很多,但是它的尺寸穩(wěn)定性不好,耐溫性也較差,不適合SMT貼裝或波峰焊接。一般只用于插拔的連接排線。77PET膜(聚酯)在FPC的定義中,我們還提到FCCL(柔性覆銅板)FCCL——FlexibleCopperCladLaminate,柔性覆銅板,就是我們常說的柔性基材。柔性基材又可分為帶膠基材和無膠基材。帶膠基材:adhesive-coatedlaminate,成本低,應(yīng)用廣。長期工作溫度約105℃。無膠基材:adhesivelesslaminate,成本高,柔韌性好,尺寸穩(wěn)定性高,Tg在200℃以上。長期工作溫度可達(dá)130℃。78FCCL(柔性覆銅板)FCCL——FlexibleCoppFCCL(柔性覆銅板)79FCCL(柔性覆銅板)18常規(guī)基材配置帶膠基材無膠基材PIADCUPICU0.5mil12um13um1/3OZ0.5OZ0.5mil1/3OZ0.5OZ1mil13um20um0.5OZ1OZ1mil1/3OZ0.5OZ1OZ2mil20um0.5OZ1OZ2mil0.5OZ0.8mil1/3OZ0.5OZ80常規(guī)基材配置帶膠基材無膠基材PIADCUPICU0.5milFPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程一、單面板流程
下料(Cutting)貼膜(Dryfilm)鉆孔(Drilling)曝光(Exposure)顯影(Developing)蝕刻(Etching)剝膜(Stripping)81FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程一、單面板流程下料(CuttingFPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程
補(bǔ)強(qiáng)(stiffener)表面處理(finish)層壓(Laminating)出貨(Delivery)包裝(Packing)疊層(Layup)層壓(Laminating)絲印(Silkscreen)沖裁(Punching)82FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程補(bǔ)強(qiáng)(stiffener)表面FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程二、雙面板流程
下料(Cutting)貼膜(Dryfilm)鉆孔(Drilling)曝光(Exposure)顯影(Developing)蝕刻(Etching)剝膜(Stripping)沉銅(Immersioncopper)鍍銅(Platingcopper)與單面板的不同之處83FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程二、雙面板流程下料(CuttingFPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程
補(bǔ)強(qiáng)(stiffener)表面處理(finish)層壓(Laminating)出貨(Delivery)包裝(Packing)疊層(Layup)層壓(Laminating)絲印(Silkscreen)沖裁(Punching)84FPC基礎(chǔ)知識(shí)-加工流程補(bǔ)強(qiáng)(stiffener)表面處理下料(cutting)由于買回來的材料(基材、覆蓋膜)一般都是卷裝的,幅寬250mm,長度100米。而生產(chǎn)板的長度一般不超過300mm,所以就需要將長料用人工或機(jī)器裁成小塊,即生產(chǎn)板,工作板。85下料(cutting)由于買回來的材料(基材、覆蓋膜)一般都鉆孔(drilling)在基材、覆蓋膜或補(bǔ)強(qiáng)板上按要求鉆出一定大小和數(shù)量的圓孔或槽孔。注意:方形孔或其它不規(guī)則形狀的孔無法用鉆孔實(shí)現(xiàn),需要用鋼模沖制或激光切割。86鉆孔(drilling)在基材、覆蓋膜或補(bǔ)強(qiáng)板上按要求鉆出一沉銅(CuImmersion)一種自身的催化氧化還原反應(yīng)。在沉銅過程中CU2+離子得到電子還原為金屬銅,沉積在表面和孔壁上。沉銅的厚度有限,約0.5-2um.主要是在孔壁上形成一層薄薄的銅,為后續(xù)的電鍍銅提供電流通路。
87沉銅(CuImmersion)一種自身的催化氧化還原反應(yīng)電鍍銅(copperplating)由于之前的沉銅厚度只有0.5-2um,太薄了,可靠性不足,所以需要繼續(xù)通過電鍍銅加厚,厚度可達(dá)12-30um。88電鍍銅(copperplating)由于之前的沉銅厚度只有貼干膜(dryfilmlamination)將干膜(光致抗蝕膜)通過一定的壓力、溫度粘貼于基材上。注意事項(xiàng):溫度、壓力、速度89貼干膜(dryfilmlamination)將干膜(光致曝光(exposure)利用光感應(yīng)方式,將曝光光源通過制品線路形狀的菲林(膠片),照射到干膜上,使之感光。被光射到的干膜形成保護(hù)層,未被光射到的感光膜不會(huì)形成保護(hù)層,在顯影工序會(huì)被顯影掉,露出待蝕刻的銅。怎么回事呢?90曝光(exposure)利用光感應(yīng)方式,將曝光光源通過制品線曝光示意圖曝光菲林(膠片)曝光光源曝光工程銅箔基板膠片干膜91曝光示意圖曝光菲林(膠片)曝光光源曝光工程銅箔基板膠片干膜3顯影銅箔基板膠片干膜顯影(developing)用顯影液(碳酸鈉)將未被光射到的干膜洗去,以露出待蝕刻或電鍍或其他處理的銅面。注意事項(xiàng):了解需使用化學(xué)藥品的性質(zhì),并小心操作。92顯影銅箔基板膠片干膜顯影(developing)用顯影液(碳蝕刻(etching)蝕刻銅箔基板膠片干膜將顯影后產(chǎn)品上無干膜覆蓋的銅箔蝕刻掉,以形成所需的線路。注意事項(xiàng):了解需使用化學(xué)藥品的性質(zhì),并小心操作。93蝕刻(etching)蝕刻銅箔基板膠片干膜將顯影后產(chǎn)剝膜(stripping)剝膜銅箔基板膠片將蝕刻后剩下的干膜剝離,直接露出來的銅即為所需的線路。注意事項(xiàng):了解需使用化學(xué)藥品的性質(zhì),并小心操作。94剝膜(stripping)剝膜銅箔基板膠片將蝕刻后剩下的干膜阻焊又稱防焊,soldermask阻焊的作用:①表面絕緣②保護(hù)線路,防止線路傷痕③防止導(dǎo)電性異物掉入線路中引起短路阻焊材質(zhì)有兩種:油墨和覆蓋膜用于做阻焊的油墨,一般都是感光型的,稱為液態(tài)感光油墨,LiquidPhoto-Imageable,簡稱LPI。一般有綠色,黑色,白色,紅色,黃色,藍(lán)色等。覆蓋膜,coverlay,一般有黃色(有的叫琥珀色,Amber),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于背光源軟板。
阻焊95阻焊又稱防焊,soldermask阻焊34阻焊比較軟板既可以用油墨阻焊,也可以用覆蓋膜阻焊,那么二者之間優(yōu)劣對(duì)比如何呢?請(qǐng)見下表:
成本耐折性對(duì)位精度最小阻焊橋最小開窗特殊形狀的窗口油墨低差高0.15mm0.2mm可以覆蓋膜高好低0.2mm0.5mm不能做“回“形開窗96阻焊比較軟板既可以用油墨阻焊,也可以用覆蓋膜阻焊,那么二者之阻焊比較從上表可以看出,覆蓋膜的耐折性是要優(yōu)于油墨,所以軟板上需要彎折的部位都是用覆蓋膜阻焊的。而油墨的對(duì)位精度高,焊盤密集的地方,如BGA位置,就需要油墨阻焊了。如下圖,一個(gè)板子上針對(duì)不同的部位的特點(diǎn)可以采用不同的阻焊材質(zhì)。
97阻焊比較從上表可以看出,覆蓋膜的耐折性是要優(yōu)于油墨,所以軟板首先,用鉆孔或模沖或激光切割方式將覆蓋膜上的開窗成型,操作人員再手工將覆蓋膜按照焊盤位置疊在基材上,然后再借助壓機(jī)的高溫、高壓將膠溶化使覆蓋膜與銅線完全貼合,粘性更牢固。覆蓋膜流程銅箔基板膠片覆蓋膜98首先,用鉆孔或模沖或激光切割方式將覆蓋膜上的開窗成型,操作人表面處理的作用:防止銅面氧化、提供焊接或邦定層。一般有以下幾種表面處理方式。防氧化(OSP:Organicsolderabilitypreservatives)鍍鎳金(PlatingNi/Au)沉鎳金(ENIG:ElectrolessNickelImmersionGold)鍍錫(PlatingSn/Tin)沉錫(ImmersionSn/Tin)沉銀(ImmersionAg)成本比較:鍍鎳金(沉鎳金)>沉銀>鍍錫(沉錫)>防氧化表面處理(surfacefinish)99表面處理的作用:防止銅面氧化、提供焊接或邦定層。表面處理(s鍍金按厚度分又可分為薄金和厚金,一般4u”(0.1um)以下的稱為薄金,以上的稱為厚金?;鹬荒芑〗穑荒茏龊窠穑挥绣兘鸩偶瓤梢宰霰〗鹩挚梢宰龊窠?,軟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環(huán)境。鍍金按類型分可分為軟金(softgold)和硬金(hardgold),軟金就是普通的純金,硬金就是含鈷(cobalt)的金,正是因?yàn)樘砑恿蒜掃@種元素,使得金層的硬度大大增加,超過150HV,以達(dá)到耐磨要求。Au/Ni類別100鍍金按厚度分又可分為薄金和厚金,一般4u”(0.1um)以下表面處理規(guī)格表面處理規(guī)格(specificationforsurfacefinish)ENIG:0.05-0.1umFlashgold:0.05-0.1umPlatinggold:0.1-1umHardnessofplatinghardgold:over150HV.ImmersionAg:0.07-0.2um.ImmersionTin:0.3-1.2umPlatingTin:4-20umOSP:0.2-0.5um101表面處理規(guī)格40雙面膠與硬板不同,由于軟板不像硬板有剛性和機(jī)械強(qiáng)度,所以不可能像硬板一樣通過螺釘或插入卡槽就能很好地固定。要使軟板在組裝后不晃動(dòng),一般就需要用雙面膠將其固定在組件上。另外,雙面膠也可用于將補(bǔ)強(qiáng)板貼合在軟板上。軟板用的雙面膠,簡稱DST(DoubleSideTape),又叫壓敏膠PSA(PressureSensitiveAdhesive).可分為普通膠、耐高溫膠,導(dǎo)電膠、導(dǎo)熱膠。普通膠常用的有3M467,3M468導(dǎo)電膠常用的有3M9703,3M9713導(dǎo)熱膠常用的有3M8805,3M9882
耐高溫膠,是指能短期承受SMT高溫的膠,用于需要SMT貼裝的板子,常用的有3M9663M94603M90773M9079TESA8853等。102雙面膠與硬板不同,由于軟板不像硬板有剛性和機(jī)械強(qiáng)度,所以不可雙面膠103雙面膠42熱固膠軟板中起粘接作用的膠除了前面提到的壓敏膠,還有一種熱固膠。熱固膠,TSA(ThermoSettingAdhesive),是需要在高溫高壓下固化起到粘接作用。常規(guī)的熱固膠厚度是12.5um,25um。熱固膠也分普通的和導(dǎo)電的。壓敏膠與熱固膠對(duì)比如下表:結(jié)合力操作難度耗時(shí)壓敏膠差簡易短熱固膠好復(fù)雜長104熱固膠軟板中起粘接作用的膠除了前面提到的壓敏膠,還有一種熱固補(bǔ)強(qiáng)板軟板在具有輕型、薄型、柔性性的同時(shí),也失去了剛性的性能,那么為了使產(chǎn)品指定部位增加一定的厚度和剛性,以便于客戶的后續(xù)安裝或裝配,我們就需要在這些位置貼上一塊剛性的板材,即補(bǔ)強(qiáng)板。補(bǔ)強(qiáng)板,英文:stiffener,reinforcement,backing。105補(bǔ)強(qiáng)板軟板在具有輕型、薄型、柔性性的同時(shí),也失去了剛性的性能補(bǔ)強(qiáng)板的種類補(bǔ)強(qiáng)板的種類有如下幾種:不銹鋼片(SS:StainlessSteel),有的客人圖紙上標(biāo)注是SUS,實(shí)際上這就是鋼片補(bǔ)強(qiáng),SUS是鋼片的常用型號(hào)。鋁片(AL:Aluminum)FR4聚酰亞胺(PI)Polyimide聚酯(PET)Polyester106補(bǔ)強(qiáng)板的種類45補(bǔ)強(qiáng)板的種類107補(bǔ)強(qiáng)板的種類46電磁干擾(EMI)電磁干擾是普遍存在的,EMI:electro-magneticinterference尤其是高頻電路中,要保證信號(hào)的完整不失真,就必須對(duì)電磁進(jìn)行屏蔽。用于軟板電磁屏蔽的材質(zhì)主要有銀漿和銀漿膜。銀漿就是里面充滿了金屬銀顆粒和樹脂的一種漿狀物質(zhì)。英文:silverink,它可以像硬板中絲印油墨一樣印在軟板上,再烘烤固化即可。為防止銀漿在空氣中氧化,一般還會(huì)在銀漿上印一層油墨或壓一層保護(hù)膜作保護(hù)。108電磁干擾(EMI)電磁干擾是普遍存在的,EMI:electr銀漿膜銀漿膜(silverfilm,shieldingfilm)是用的最多的,主要是因?yàn)橐粊硭梢宰龅胶鼙?,極大地保證軟板的柔軟性,二來它比銀漿要操作方便。109銀漿膜銀漿膜(silverfilm,shieldingf銀漿膜的構(gòu)造110銀漿膜的構(gòu)造49電測(cè)試(electricaltest)使用電檢儀器將制品完全通電,以檢測(cè)制品線路是否有開路、短路等嚴(yán)重不良。一般打樣階段,數(shù)量較少,為了節(jié)省開測(cè)試架的費(fèi)用,采用飛針(flyingprobe)測(cè)試,但是飛針測(cè)試比較復(fù)雜,測(cè)試時(shí)間長,效率低,所以量產(chǎn)時(shí)都是采用測(cè)試架(fixture,jig)進(jìn)行測(cè)試的。電氣檢查中可發(fā)現(xiàn)的不良有:
open short 項(xiàng)目開路短路電檢注意不良:電檢探針造成的表面處理部打痕111電測(cè)試(electricaltest)使用電檢儀器將制品完成型(shape)軟板的成型方式主要兩種:模沖和激光切割。模沖,punching,利用模具沖頭沖制出FPC的形狀,將整張產(chǎn)品按圖紙加工成型。激光切割,lasercutting.二者的對(duì)比如下表:成本精度局限性模沖低+/-0.1mm不能做到小于0.5mm的槽激光切割高+/-0.1mm不能切割1mm以上厚度的板子112成型(shape)成本精度局限性模沖低+/-0.1mm不能做模具常用的模具分為刀模和鋼模,刀模精度低,成型公差約+/-0.3mm,鋼模精度高,普通鋼模約+/-0.1mm,精密鋼??蛇_(dá)到+/-0.05mm,當(dāng)然鋼模
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