FPC基本工艺专业资料.doc

双面 FPC制造工艺目录01 FPC所使用材料02 设计注意事项03 开料04 孔加工05 孔金属化06 图形转移07 蚀刻08 覆盖膜加工09 端子加工10 外形加工11 增强板加工12 检查13 包装 01 FPC所使用材料1.1 市场选取了聚酰亚胺（PI）符合 FPC规定材料，有诸各种，出众点，有四种。但由于性能、价格、生产技术、专利、易用性等方面因素影响，最后，杜邦开发聚酰亚胺（PI）“KAPTTON-H”独霸了天下。据记录，当前其已占到整个 FPC材料 80。咱们惯常所说 PI，是指在聚酰亚胺薄膜上涂上环氧树脂或丙烯酸类粘接剂，制成覆铜板或覆盖膜。各种软性材料性能对比聚酰亚胺聚酯聚砜聚四氟乙烯比重1.4221.5701.381.41 1.241.252.12.21.13.2100350抗拉强度14.024.5601655.97.5641104.24.3（kg/mm）2拉伸率（）边沿抗扯破强度（kg/mm2）917.953.6抗拉裂（传播） 0.32，0.50.4，0.50.43.9强度（kg/mm2）耐热性（）1.1400150易燃优180自熄优260不燃烧优燃烧性自熄优耐有机溶剂性耐强酸性良良优优耐强碱性差良优优吸水性（）2.70.80.220.01介电常数33.23.072.02.1（1kMz）介质损耗因数（1kMz）0.00212750.0053000.00083000.000217耐电压（Kv/mm)体积电阻率(-cm）51017110185101011010 1.2 FPC所用重要材料一览FPC使用重要材料规格一览材料名称厚度规格聚酰亚胺膜12.5，25， 50， 75， 125um15unm50um基材粘结剂铜箔层膜层（12）， 18，35， 70um12.5，25， 50， 75， 125um15unm50um保护膜粘合剂粘结剂层压敏胶热固胶电解25um100um12.5， 25， 50um（12）， 18，35， 70um18， 35， 70um铜箔压延电镀导体（1）， 5， 10， 15， 18， 35um10um20um涂覆油墨层光致阻焊DF 型油墨型薄膜25um 50um10um20um12.5 ，25，50，75，100，125，188um0.12.4mmFR4增强板PET25um250um金属板酚醛纸板：没有特别限制0.52.5mm粘接片备注：12.5，25，40，50，75um（ ）是指特殊规格加工，需要定制厚度这只是大体材料划分，细致某些，有诸多需要注意点：例如电解铜箔有 高延展性铜箔和普通电镀铜箔，例如压敏胶有三明治式和纯胶型等，在此就不一一赘述了，待得有空，另开篇幅专项来讲。1.3 FPC主材料构成和构造FPC所使用材料众多，无法在这里一一展开了讲，但是，其主材料覆铜板（PI）和保护膜（PI），还是需要在这里讲讲。在此，为了以便初识者易于理解，因此以极其简朴图示来表达，待得理解了基本构成和构造后，如有兴趣，可另觅更深层次材料钻研。材料构成1. 覆盖膜聚酰亚胺粘合剂(Bonding sheet):粘合剂2. 单/双面覆盖膜(Bonply):聚酰亚胺粘合剂3. 粘合剂粘合剂铜箔4. 单面构造:粘合剂聚酰亚胺铜箔粘合剂聚酰亚胺粘合剂铜箔5. 单/双 构造: 惯用构成构造18um铜箔1.单/单面压合:12.5um 粘合剂12.5um 聚酰亚胺35um 铜箔20um 粘合剂25um 聚酰亚胺18um 铜箔12.5um粘合剂12.5um 聚酰亚胺12.5um粘合剂18um 铜箔2. 单/双面压合:35um 铜箔20um 粘合剂25um 聚酰亚胺20um 粘合剂35um铜箔3. 覆盖膜:15um 粘合剂(Bonding sheet)12.5um 聚酰亚胺25um 粘合剂25um 聚酰亚胺15um 粘合剂4. 单/双面覆盖膜Coverlay:(Bonply)12.5um 聚酰亚胺15um 粘合剂25um 粘合剂25um 聚酰亚胺25um 粘合剂02 设计注意事项 2.1 制前设计流程绝大多数 FPC工厂，几乎是 OEM，也就是受客户委托制作空板（或制作空板+SMT贴装），因而，在这里只讲接受客户资料后故事。普通制前设计流程如下：客户资料提供客户资料审查工厂制前设计CAD / CAMFlow chartTOOLINGAOIPanelizationArtworkElectrical Test NetlistNC Drilling ProgramNC Routing Program2.2柔性板设计基本项目接受订单，下表资料制前设计中必备项目。也许，有客户会提供实物样品，或者零件图等。但这些其实属于额外资料，可靠性是大打折扣。如果公司是处在市场战略需要，或者其他商机需要，则可酌情接受。但工程设计部门要抖擞起百般精神来应对。在这里，差之毫厘，可真是谬以千里。柔性板设计基本项目 单、双、多构造（如线路悬空等）孔（有无通孔）覆盖层层构造增强板铜箔层压板覆盖层材料粘结剂增强板电镀、OSP、HAL等形状、尺寸精度线宽/线隙插接头及焊盘表面电路密度尺寸精度2.3 重要材料选用FPC 布线、尺寸等诸多地方设计，与 PCB 类似。重要不同处材料上。下面，我将着重讲 5个方面材料及有关特性对比，供设计、工艺人员参照。2.3.1 覆盖层及其与教材匹配性FPC覆盖层，普通包括保护膜、丝印型覆盖层和光致型覆盖层三种。三种覆盖层不同，其性能也不同。覆盖层可加工性对比耐 可 材 加最小孔径孔可加工精度孔位精度弯 生 料 工曲 产 成 成性 性 本 本高 低 高 中类型厚度保护先开孔后开孔30um160um 0.5mm30um160um 0.05mm0.2mm0.01mm0.2mm0.03mm0.03mm0.3mm0.05mm0.5mm0.05mm0.05mm膜高 低 高 高中 高 低 低低 中 中 中中 高 低 低丝印10um25um25um50um10um25um0.8mm0.1mm0.07mm光致型干膜型液态型 备注：所谓先开孔，是指在进行保护膜定位层压前，先在保护膜上加工孔。所谓后开孔，是指把保护膜所有层压 FPC上之后，再做孔加工。保护膜和基材组合搭配匹配性基材有胶基材无胶基材保护膜PI基底PET基底PI基底有胶PET基底保护膜PI基底无胶PI基底PET基丝印类覆盖层环氧树脂基PI树脂基液态环氧液态PI光致型覆盖层DF型丙烯酸类DF型PI匹配性良好基本可以不匹配2.3.2 增长板在前面材料简介中，我已有涉及到增强板及粘结胶规格，这里重要给出增强板性能对比，供参照：增长板用材料及性能比较 环氧玻璃布板酚醛板PETPI金属板厚度（mm）耐浮焊性实用温度机械强度热固胶0.62.4可0.12.4良好0.0250.25 0.04250.125 没有特别限制不可50小良好130小良好130大70大110大不可可不可可可自燃性UL94V-0可 UL94V-0可UL94V-0可低UL94V-0可高UL94V-0可中成本中高 有些厂家能达到UL94V-0阻燃级别，有些达不到增强板用粘接剂比较压敏胶热固胶厚度25um100um25um50um粘接强度蠕变特性耐药物性耐浮焊性生产率中低高良好高低良好高良好低材料成本加工成本低低低高2.3.3 表面解决接触端和焊盘表面解决，因客户需求不同，也有所不同。下面，给出了 适合各种用途表面解决列表：接触端表面解决厚度用途机械连接不解决OSP解决单分子层2um（HAL）5um15um预焊，防蚀防触，焊接焊接SMT，FC,连接器回流焊15um25um0.1um（闪镀）0.5um焊接用（镍）/金（硬）（镍）/金（软）防蚀用，连接器插入用连接器用（高可靠性）压接用0.5um1.0um0.5um2.0um焊盘表面解决厚度单分子层5um用途预焊，防蚀焊接用OSP解决HAL电镀金0.1um（闪镀）20um50um5um10um1um防蚀/焊接用防蚀/压焊用焊接用电镀Sn/Pb化学镀Sn氧化锡焊接用化学镀金0.1um防蚀用，焊接用 固然，客户实际需求也许比这个更复杂，以上表格中数据，仅作为一种速查索引，供参照。2.3.4 孔及尺寸变化问题2.3.5线路及尺寸变化问题03 开料FPC材料绝大某些都是卷材，而带通孔双面 FPC都无法用 RTR工艺，因此需要对材料进行片状开料加工。FPC材料非常薄，因而也非常脆弱。因此开料时特别需要注意对材料防护。如果量小，可采用手工裁剪。如果量大，就需要自动切片机来切了。开好料，最佳能用采用设备自动叠放整洁，这样可以有效减少压坑、折痕、褶皱问题发生。如果需要手工叠，记得一定要采用不易掉纤维手套，最佳是采用乳胶之类手套，防止材料表面污染。如果所裁切材料是覆铜板，还需要注意压延铜压延方向。普通裁切机，可保证裁切尺寸精度达到0.3mm之内。需要注意是，在制前设计，或者后续加工中，千万不要采用开料边框当做后工序定位基准。04 钻孔FPC基材孔加工办法有 NC钻，机械冲，激光钻，等离子蚀刻、化学蚀刻等。理论上，NC钻机当前可钻出 0.1mm如下孔来。但从生产角度考虑，孔小 于 0.25mm时，成本就会大幅度上升，如果孔不大于 0.15mm时，其生产成本相称高，工艺难度大，不适于量产。机械冲孔不是新技术，但有两个问题制约着它： 1）批量冲孔仅限于 0.60.8mm；2）开料后加工孔阶段，材料都很大，模具也大，费用太高，成本依然太高。模具冲当前重要还是用在加工保护膜开窗和胶开窗方面。别的孔加工法，当前对于普通 FPC厂来说，尚属于“天方夜谭”，因此这里就不细谈了。如下是几种孔加工技术对比：钻孔技术比较化学蚀刻NC钻等离子蚀孔 激光钻孔冲孔孔孔径盲孔0.25mm困难0.05mm可0.03mm可0.8mm 0.05mm不可良好中可有倾斜高垂直性生产率良好有倾斜中良好低高05 孔金属化FPC孔金属化过程，与 PCB基本相似，因而在这里也不赘述。在这里，重要讲讲 FPC在金属化孔生产中需要注意几点：1）FPC需要使用特殊夹具，保证在化学镀铜缸中不被弄皱；2）全板镀铜时，也需要能较好固定 FPC夹具，以保证 FPC不移动，能获得良好镀层，且保证不把板弄皱；3）如外发，最佳发给有 FPC生产经验厂，否则，会变成白老鼠。 06 图形转移图形转移前，先要对铜箔表面进行清洗解决。重要是目是为了保证铜表面清洁，减少蚀刻时导致断线或者短路机会。普通工厂采用化学清洗和磨刷解决相结合方式来解决。但请注意，如果可以，应尽量减少解决次数和返工。FPC基材实在是太脆弱了，每解决一次，基材受力后也许就会拉长一次，这会引起后续加工中尺寸变化。6.1 抗蚀剂技术对比图形转移中，使用蚀材料大体有三种：抗蚀剂技术对比丝印0.3mm低DF0.04mm中液态感光材料线宽/线隙成本0.01mm低生产效率可操作性高中高需纯熟工容易容易其中以使用干膜 DF者居多，故给出干膜参数：干膜厚度及尺寸公差技术规定 公差规格名称标称尺寸一级2.53二级3253038、50253075110485,300100聚酯片基光致抗蚀层3.510厚度/um聚乙烯保护膜总厚度510.516.5宽度/mm5长度/m6.2 图形形成单片曝光，柔性板与刚性板所使用设备相似，但定位夹具备所不同。柔性板专用图形掩膜定位家具，普通状况下，都是厂家自己制作，大多都采用销钉定位。但由于柔性板容易收缩变形，普通很难达到 50um 以上精度。而线路在80um 如下精密图形，如果使用散射光曝光机，线路边沿会形成明暗不清晕边，不能得到清晰线条。最佳是使用平行光光源。特别是 50um如下线路，必要使用平行光曝光机。如果图形定位规定精度很高，可采用在原版照片不同位置上设立 34 个定位孔，采用 CCD拟定出定位孔位置，使台面移动进行重叠定位。若想得到高精细和高尺寸精度图形，底片掩膜最佳能使用玻璃，如果再配以高精度曝光机，上下图形重叠精度可以达到15um如下。07 蚀刻咱们都懂得，蚀刻液普通有三氯化铁、氯化铜、碱性等三种。 PI 耐碱性不好，加上碱性蚀刻速度不久，难以控制，因此普通状况下，FPC生产都采用酸性蚀刻。FPC线路大多较细，三氯化铁与氯化铜相比，更适合于精细线路社会科，因此大多数厂都采用三氯化铁。但也有用氯化铜，觉得氯化铜更适合于精细线路蚀刻。算是仁者见仁，智者见智了。其实两者差别并不大，用那一种，就看使用人经验和偏爱了。蚀刻机和显影机，大多相似，不详述了。倒是线路蚀刻完毕后，后段传播要特别注意。由于铜很少，FPC很软，容易褶皱，卷到传播装置里面去。如果可以，尽量用引导板，效果会好某些。我想，做过蚀刻人都懂得，同一蚀刻机，同样蚀刻液，同样宽度线路，蚀刻出来后，密部线路铜蚀刻未净，疏部线路已过蚀。这与蚀刻设备和工艺参数及补偿参数关于，细致知识点诸多。在这里举某些影响蚀刻项目因素，供参考： 影响线路蚀刻某些项目材料 装置 条件 设计铜箔厚度及其偏差铜箔表面状态铜箔缺陷铜箔层压板孔金属化抗蚀剂平整度镀层表面均匀性表面状态与铜箔密着性厚度、解像力涂布条件柔软性光源平行性曝光量曝光显影显影液稳定性显影条件蚀刻液稳定性蚀刻条件蚀刻蚀刻因子至于它们影响到限度和数据，每家厂都不同样，因此就不给出来了。有时间，最佳还是自己积累某些。这样操作起来才会得心应手。08 保护膜加工 覆盖层有保护膜层压、丝网漏印、光致涂覆等。因保护膜层压加工是柔性板特有工艺之一，也与 PCB阻焊加工最为不同，故在这里我只讲保护膜加工。保护膜构造在上面讲过了，不再重复。供货时，在粘结剂膜上贴有一层离型膜（纸），半固化状态环氧树脂类粘结剂在室温条件下会逐渐固化，因此应低温储存（5左右）。如果储存条件达不到规定，则其保质期会缩短。但丙烯酸类粘结剂在室温条件下几乎不固化，因此虽然不在冷藏条件下保管，存储半年以上仍可用。但这种粘结剂层压温度很高。大多数保护膜，加工前要开窗。因保护膜普通在冷藏间存储，因此在开料加工前，要恰当除冷，防止 PI 突然暴露在常温下凝结水珠吸潮。除潮办法是：从仓库中取出保护膜后，不要立即打开密封袋，应连同密封袋在室温中放置几种小时，使得保护膜也达到室温时，再开袋加工。保护膜开窗有 NC和冲两种。小孔普通采用 NC钻，窗口大时用冲模；小批量用钻，大批量用冲模；大小孔间有，则 NC和冲模并用加工。完毕保护膜加工后，可开始向蚀刻好或者加工好 FPC上贴膜。片式加工，普通采用手工对位，对准度相对要差些。如果精度高，用夹具定位。如果排版大，尺寸容易发生变化，则需要把保护膜裁成几小块来定位了。对位完毕后，要用烙铁（也有用发热夹具、电熨斗）暂时把保护膜固定，等待层压。层压时，保护膜表面温度需要达到 160200，时间 1.52个小时。为了加快进度，提高效率，当前越来越多工厂采用快压机，时间大幅度缩短，只几分钟。但其可靠度要略差。但当前改进也还不错，逐渐追上了老式压机品质。如下是流程图： 保护膜加工工艺流程保护膜冷藏以蚀刻好FPC存储除冷开料开窗电路表面清洗定位，暂时固定固化加热09 端子加工关于端子镀层加工，我在上文 2.2.3某些讲过了，这里不详述了。 10 外形10.1 刚模和刀模特点对比FPC外形加工通惯用冲切办法，所用冲切模具备刀模和刚模两种。刚模刀模它们特点比较如下：刚模和刀模对比项目精度/mm刀模0.1刚模0.01以上0.5加工孔/mm加工槽3容易困难拐角曲率半径/mm寿命0.5（或0）1万次低0.1以上数十万次高生产效率模具更换落料构造保管快慢不可可以可以小空间较大场合 设计更改价格可以，但受精度限制可以，需要时间和费用低高开模时间不满1周4-8周10.2 某些注意事项1）尺寸精度有些尺寸精度较高产品，难以一次成型达到规定，可以分两次加工。比如普通尺寸部位，采用普通精度刚模，某一部位严格尺寸某些，才用二次加工。普通来讲，模具小某些，所能保证精度就高某些。但相应，加工效率也也许就降下来了。2）位置偏移虽然位置偏移也属于尺寸精度管制范畴，但在控制管理中，应分开考虑。诸多设计人员并不懂得这其中差别，而所有当同一尺寸精度解决。其实位置偏移是工序不同系统中尺寸变化导致，如图形与外形位置，定位孔和线路图形关于等等。3）拼板FPC加工中，为了提高材料运用率，往往要采用拼板。因此，有时候会浮现冲次多效率低状况。若加大模具，提高效率，则模具成本又会上升。因而，设计人员应依照自己工厂实际加工能力，收集有关数据，计算最佳拼板和冲次。11 增强板加工增强板也是 FPC所特有。增强板材料，在前面已经讲过，不详述。重要说说增长板加工注意事项。增强板很难实现自动化，基本上都是手工完毕。因而，增强板拼板设计和夹具使用，就成了提高效率核心所在。1）增强板设计 建议尽量采用成条和成片设计，能一次补几种，十几种，乃至几十个，如果补强板小且多，最佳不要设计单个贴，那会贴死人。此处，考验是工厂设计能力。2）使用夹具使用夹具，除了能帮忙提高效率外，此外一种目，是为了提高精度。当客户对加强板精度规定0.3mm时，不使用夹具，几乎无法加工。3）调节加强板加工顺序在柔性板加工之前，就把增强板贴上去，在外形加工时，同步成型，这也是提高效率一大法宝。但是，设计人员要特别注意增强部位厚度，冲外形时，容易产生裂纹等问题。要想解决它，还是从模具设计上入手吧。12 检查线路导通性，必要用电性测试机 100测试。虽然如此，由于 FPC柔软特性，也会导致漏检。如 FPC在平行状态下测试，是导通，也许在受力弯曲后，有裂纹导体就会开路了，这种状况，虽然机器也无能为力。目视检查：普通线路23放大镜检查100um线路50100um50um线路510倍放大镜检查1020倍放大镜检查20倍以上放大镜检查此外，也可用 AOI代替目视检查。但 AOI最大问题是，只能检查线路外形，不能检查到线路导通性.但无论如何检查，理论上还是会浮现漏检。因而，在出货前，采用双方（客户和供应商）都承认 AQL值抽样。普通缺陷采用 AQL 0.65人们都可接受。重大缺陷，需采用 AQL 0.001比较恰当。 13 包装FPC 比较脆弱，因而在包装防护上需要格外小心，如 PCB 搬要用橡皮筋一扎，或者叠一叠抽真空包装，是会有大问题。惯用办法，普通是把 1020片 FPC迭到一起，用纸条固定硬夹板住（注意，尽量不要使用胶带，由于胶带粘结剂会渗出，导致焊盘和端子氧化变色），再放入干燥剂，抽真空，密封。硬质板要比 FPC略大。在装箱时，要使用好缓冲材料。千万不要为了多装而硬塞。那一，大把银子可就要变成废纸了。最可靠办法，就是使用专用托盘。