柔性電(diàn)路(lù)闆，又(yòu)稱撓¥‌↕♠性闆，是(shì)由在柔性介質表面制(zhì)作(z←₽×φuò)有(yǒu)導體(tǐ)線路(lù)來(lái)組成，可(kě)以包含或§®★不(bù)包含覆蓋層。一(yī)般導體(tǐ)與柔性介質之間(jiā✔∏n)是(shì)用(yòng)膠粘接的(de)，盡管目前也(yě)有≤↓‍α(yǒu)無膠銅箔材料。柔性闆介質的(de)介電(diàn)常數(sh≥₽¶₩ù)比較低(dī)，可(kě)以給導體(tǐ)提供良好(& hǎo)的(de)絕緣和(hé)阻抗性能(néng)←☆。同時(shí)柔性介質很(hěn)薄并具有÷←(yǒu)柔性，它同樣具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)抗拉力、多(dα‌♣uō)功能(néng)性和(hé)散熱(rè)性能(néng)。

不(bù)像普通(tōng)PCB（硬闆），FPC 能(néng)夠以很(hěn)多(duō)種方式進行(xíng)彎曲、折疊或重φ↓複運動。為(wèi)了(le)挖掘FPC的(de)全部潛能(néng)，設計(jì)者可(kě)以使用(yòng)多(du"♦ō)種結構來(lái)滿足各種需求，如(rú)單面闆、雙£←™面闆，多(duō)層闆和(hé)軟硬結合闆等。

目前市(shì)場(chǎng)上(shàng)存在兩種類型的(de)柔性闆：印制∞♠≤(zhì)（蝕刻）的(de)和(hé)絲印的(de)。絲印★"的(de)柔性闆又(yòu)稱聚合物(wù)厚膜（Polymer Thick Film，簡稱PTF）柔性闆。與普通(tōng)的(de)印≤ <制(zhì)蝕刻技(jì)術(shù)不(bù)一(yī)樣₹∞↕₹，PTF 技(jì)術(shù)是(shì)采用(yò€¶¶ng)其它工(gōng)序直接在介質薄膜上(s'σhàng)絲印導電(diàn)油墨作(zuò)為(wèi)導體(tǐ)。雖​δ然PTF 柔性闆的(de)應用(yòng)場(chǎng)合不(bù)斷擴大(dà)（如(rú)很(hěn↓ ≈)流行(xíng)的(de)薄膜開(kāi)關），但(dàn)是(≥δshì)印制(zhì)的(de)柔性闆還(hái)是  ≈(shì)這(zhè)兩種中使用(yòng)廣的•γ→ (de)。本設計(jì)規範中主要(yào)關注印制(zhì)的(de)柔性電(diàn✘∏★)路(lù)闆（Flexible Printed Circuit，簡稱FPC）的(de)結構和(hé)設計(jì)方法。本文(wén)中提到(​&™×dào)的(de)柔性闆也(yě)就(jiù)是(shì)指柔性印制(zhì)電(diàn)路(¶βlù)闆。

 

   柔性闆材料介紹

         在柔性闆設計(jì)中，材Ω♥∏↔料的(de)類型和(hé)結構非常重要(yào)。它主要(yào)決定著(zhe)柔性闆的(≤™©♥de)柔軟性、電(diàn)氣特性和(hé)其它機(jī)械'$×λ特性等；對(duì)柔性闆的(de)價格起著(zhe)重要(yào)的(de)作(zuò)用$‍' (yòng)。我們必須在設計(jì)圖紙( ↓zhǐ)中規定好(hǎo)所有(yǒu)• 的(de)材料。為(wèi)了(le)起到(dào)更好(hǎo)的(de)說(shuō)明♣δ(míng)作(zuò)用(yòng)，建©≤議(yì)用(yòng)橫截面示意圖來(lái)表示柔性闆的(de)層壓結構。

 

 

      FP¶' ♣C 加工(gōng)廠(chǎng)家(jiā)可(kě)選的(de)柔性覆銅介質和(hé↓¶)帶膠的(de)介質薄膜應該符合IPC-MF-150，↑γIPC-FC-231 和(hé)IPC-FC-232 ，或者符合IPC-FC≤× ★-241 和(hé)IPC-FC-232 規定。這(zhè)些(xiē★'¥γ)IPC 規範把各種材料按照(zhào)自(zì)然特性分₹α(fēn)類出來(lái)。從(cóng)衆多(duō)材料λΩ♠$中選擇适合的(de)材料必須考慮下(xià)列幾點：

 

 

 

     

1.潮敏特性 2. 阻燃特性  3.電(diàn)氣特性 

4.機(jī)械特性 5. 熱(rè)沖擊特性

 

 

 

設計(jì)者和(hé)FPC 加工(gōng)廠(ch₽§ǎng)家(jiā)必須依據成本、性能(néng)和(hé)可(kě)制β↑(zhì)造性來(lái)選擇材料。

 

1.1 介質(Dielectrics)

 

      根據需求的(de)不(bù)同，柔性電↑∏✔(diàn)路(lù)闆使用(yòng)的(de)闆材也(yě)不(bù)一(yī)樣。可(kě∞×επ)以從(cóng)應用(yòng)的(de)場(chǎng∞÷)合及成本等方面加以綜合考慮。常用(yòng)的(de)有(yǒu)Poδ₽✔±lyimide（聚酰亞胺，分(fēn)有(yǒu)膠和(hé)無膠）和(h‌φ é)Polyester（聚酯）。這(zhè)幾♥¶種材料的(de)特性比較如(rú)下(xià)表所示：

 

	Polyester（有(yǒu)膠）	Polyimide（有(yǒu)膠）	Polyimide（無膠）
機(jī)械特性
柔軟性（ 半徑約2.0mm）	一(yī)般	好(hǎo)	優
熱(rè)成型	可(kě)以	不(bù)行(xíng)	不(bù)行(xíng)
MODULUS	2800MPa～5500 MPa	2500MPa	4000MPa
撕裂力度	800g	500g	500g
剝離(lí)強度（空(kōng)氣中）	1050N/M	1750N/M	1225N/M
化(huà)學/環境特性
蝕刻（>20%）	優	差	好(hǎo)
UV	PET：差 PEN ：一(yī)般	好(hǎo)	優
UL認證/大(dà)工(gōng)作(zuò)溫度	85˚～165˚	85˚～165˚	105˚～200˚
阻燃	VTM-0（用(yòng)FR膠）	VTM-0（用(yòng)FR膠）	VTM-0
電(diàn)氣特性
介電(diàn)常數(shù)（1MHz）	3.4	3.5	3.3
絕緣強度	4-5KV/25μm	3-5KV/25μm	5KV/25μm
絕緣阻抗	103Ω－cm	103Ω－cm	103Ω－cm
熱(rè)特性
焊接	5秒(miǎo)@246˚～260˚	5秒(miǎo)@288˚（需要(yào)預烘烤）	5秒(miǎo)@288˚（不(bù)需要(yào)預烘烤）
加工(gōng)、裝配特性
通(tōng)孔成型	有(yǒu)限制(zhì)	優	優
表面安裝（IR回流焊）	PEN-可(kě)以 PET-不(bù)可(kě)以	好(hǎo)～優	優
Wire   bonding	不(bù)行(xíng)	某些(xiē)膠可(kě)以	優
Chip(   直接粘附)	差	一(yī)般～優	優

表1 幾種常用(yòng)基材特性比較

 

1.1.1 聚酰亞胺(Polyimide)

        聚酰亞胺（簡¶¶∏"稱PI）是(shì)柔性電(diàn)路(lù)加工(gōng)中常用(yòng)的(de)熱(r≠≥è)固化(huà)絕緣材料。材料的(de)厚度範圍一(yī)般是(shì)1σεε2.5μm(0.5mil) 和(hé)125μm(5mil) 。部分(₹≤≤fēn)廠(chǎng)家(jiā)可(k¥↔‌ ě)以提供7 mil厚度的(de)，常用(yòng)的(de)規格是(shì)25μ<♥€​m(1mil) 和(hé)12.5μm(0.5mil) ，£‌Polyimide 薄膜，比如(rú)DuPont（杜邦）公司的(de)“Kapton&r↑×Ω eg;”薄膜，具有(yǒu)優異的(de÷σ₹)柔軟性能(néng)，良好(hǎo)的(←✔​de)尺寸穩定性，可(kě)以工(gōng)作(zuò)在很(hěn)寬的(£ε₽de)溫度範圍。而且，它還(hái)是(shì)阻燃材料，具有(yǒ¥$©®u)突出的(de)抵抗焊接溫度性能(néng)，在焊接條件(jiàn¥¶)下(xià)電(diàn)性能(néng)絲毫無損。

 

1.1.2聚酯(Polyester)

      Polyester 是(shì)由γ'↔polyethylene terephthalate（簡寫PET，聚對(duì)苯二甲酸♠ ÷Ω乙二醇酯）來(lái)制(zhì)成的(de)，比如(rú)DuPont（杜邦）₽©'公司的(de)“Mylar®”薄膜。它應用(yòng)于柔性闆的(deε∏✘£)厚度範圍一(yī)般是(shì)25μ§δm（1mil）～125μm（5mil）。它和(hé)Polyimide 一(yī)樣具®↓有(yǒu)極好(hǎo)的(de)柔軟性和(hé)電(diàn)氣性能(nén♠♠€g)。但(dàn)是(shì)它在制(zhì)程過程的(de)尺寸穩定✔≥>性比Polyimide 的(de)稍微(wēi)差些(xiē)。另外₩≈(wài)，它的(de)抗撕裂能(néng)力也(yě)較差，對(duì)焊接溫度也(yě)比較敏感。

 

1.2 導體(tǐ)

     柔性闆導體(tǐ)材料σ∏‌≥的(de)選擇主要(yào)取決于特定應用(yòng)條件(jià★β βn)下(xià)的(de)材料性能(néng¶>∞≠)。特别是(shì)在動态使用(yòng)情況下(xià)，柔性闆不(bù)停地(d©✘ ì)折疊或伸展，就(jiù)需要(yào)具備有(yǒu)長(cháng'→π)疲勞壽命的(de)薄的(de)材料。柔性闆導體(tǐ)一(yī)般有±®(yǒu)銅箔、銅鎳合金(jīn)和(hé) εφ導電(diàn)塗料等。

 

1.2.1 銅箔(Copper foil) 

     ♥πσ   在柔性闆中常用(yòng)、經濟的(de)導體(tǐ)材料是(shì∏€)銅箔。銅箔主要(yào)分(fēn)為(wèi)電(diàn)解銅箔（E ↑D，Electrodeposited copper）和(hé)壓延銅箔（R≤↔‍A，Rolled－Annealed copper）★↓。電(diàn)解銅箔，是(shì)采用(yòng)電(diàn‍®↑↕)鍍方式形成。其銅微(wēi)粒結晶狀态為(wèi)垂直柱狀，易在蝕刻時(  φshí)形成垂直的(de)線條邊緣，有(yǒu)利于精細線路(lù)的(de)制(zhì)作(z≠★±uò)；但(dàn)因為(wèi)柱狀結構易發生(shēng)斷裂，所以在經常彎曲時(shí)容易斷裂

         壓延銅箔，是(shì)柔÷♣性闆制(zhì)造中使用(yòng)多(du÷≤ō)的(de)銅箔。其銅微(wēi)粒結晶呈水(shuǐ)平軸狀結構，它比電(diàn®∞•₽)解銅更能(néng)适應多(duō)次重複撓曲。但(dàn)是(shì)因為(wèi)壓延  ≥銅表面比較光(guāng)滑，在粘膠的(de)那(nà)一(yī)面需要(yào)≈&特殊處理(lǐ)。

 

圖2 電(diàn)解銅和(hé)壓延銅微(wēi)粒結晶結構示意圖

 

1.2.2 其它導體(tǐ)

      ←   除了(le)銅箔以外(wài)，柔性闆的(de)其它導體(¥✔•tǐ)材料還(hái)有(yǒu)銅鎳合金(jīn)（比如(rú)"↑™✘Constantan）和(hé)導電(diàn)塗料。導電(diàn)塗料是(shì)導電↓<(diàn)材料（如(rú)銀(yín)，碳等）混合聚合物(wù'​)粘接劑（如(rú)樹(shù)脂）構成的(de)漿狀物(wù)。導電(diàn)♦≥£<塗料印刷在介質表面，然後再覆蓋起來(lái)。例如(rú)銀(yín)漿 Ωπ，如(rú)果覆蓋絕緣好(hǎo)的(de)話(huà)，它的(d®✔♦e)導電(diàn)性能(néng)也(yě)是(shì)非常不(bù)錯(c< uò)的(de)。導電(diàn)塗料與銅箔相(xiàng)比電(diàn)氣性能(n©♥→éng)稍遜，阻抗系數(shù)也(yě)比較高αΩ♣(gāo)，在某些(xiē)應用(yòng)柔性場(chǎng)合不(bù)适合用(yòng)它做(zuò)✘€∑♥導體(tǐ)。下(xià)表列出各種金(jīn)屬薄膜的(de)特性比較。

Metal   Foils	Resistance   cm*106	Temperature   Coefficα γ₽ient Of Resistance	Thermal   Conductivity W/m>φ≤*K	Tensile   Strength (psi)	Elongation   (annealed) %
壓延銅	1.67	0.00393	393	32000	20
電(diàn)解銅	1.77	0.00382	393	25000	12
鋁	4.33	0.0039	255	16000	30
不(bù)鏽鋼	75	-	6	90000	40
铍銅(Beryllium Copper)	1.72	-	83	60000*   200000**	35-60*   1-4**

表2 金(jīn)屬薄膜的(de)特性比較

 

1.3 膠(Adhesive)

     在柔性闆設計(jì)時♣δ(shí)，選擇合适的(de)膠來(lái)粘接導體(tǐ)和(hé)介質也(yě)是(shì)‌↓非常重要(yào)的(de)。它必須保證FPC 在加工≤✔ (gōng)時(shí)不(bù)脫膠或不(bù)過多(duō)地(dì)溢膠。✔​柔性闆常用(yòng)的(de)膠有(yǒu)丙烯酸（acrylic），改良•↓環氧樹(shù)脂（modified epoxy）， 酚÷↔Ω丁縮醛（Phenolic Butyrals），增強膠，壓敏膠等等。下(xià)表列舉了(l→‍e)幾種膠的(de)特性。

Adhesive   Type	Peel   Strength Post solder	Adhesive   Flow Mils/mil	Moisture   Absorption  σ♠πMax%	Surface   Resistivity Min	Dissipation   F★¥πλactor @1MHz	Dielectric   Constant @1MHz
Polyester	N/A*	10mils   max	2.0	104	0.02	4.0max
Acrylic	7.01b/in   min	5mils   max	6.0	105	0.05	4.0max
Epoxy	8.01b/in   min	5mils   max	4.0	104	0.06	4.0max

Polyimide	5.01b/in	5mils	3.0	105	0.010	4.0max
	min	max
Butyral:   Phenolic	5.01b/in   min	5mils   max	2.0	104	0.025	3.0max

表3 常用(yòng)粘膠的(de)特'♠≤性比較（一(yī)）

表4 常用(yòng)粘膠的(de)特性比較（二）

 

2.3.1丙烯酸膠(Acrylic) 、改良丙烯酸膠(Modified Acrylic) &nb> ♦'sp;  

        丙烯酸膠(Acrylic β£adhesives) 及其改良膠(Modified Acryli↕π♣ c Adhesives) 是(shì)一(yī)種熱(rè)固化(∞←huà)材料。材料厚度一(yī)般有(yǒu)12γ©★☆.5μm（0.5mil）至100μm（4mil），常用(yòng)的(de)×λ是(shì)0.5mil 和(hé)1mil 。它ε♣π廣泛應用(yòng)于高(gāo)溫柔性場(chǎng≈×← )合（如(rú)需要(yào)鉛錫焊接操作(zuò)），保證在這(zhè)些(xiē)應用(♥≠'yòng)場(chǎng)合下(xià)不(bù)脫膠或起泡。它還(hái)具有(yǒ♥‌u)優良的(de)抗化(huà)學作(zuò)用(yòng)特性，可(kě)以抵抗加工(¥→€≈gōng)過程中化(huà)學物(wù)質和(hé)溶劑的(de)影(yǐng)響。與傳統的(de)丙烯酸膠不(bù)一(yī)樣，改α≤σ☆良丙烯酸膠具有(yǒu)部分(fēn)類似熱(rè•γ&α)塑性材料的(de)特性。它是(shì)用(yòngδ♣₩‍)局部橫向耦合的(de)方式來(lái)改良→σ§€材料的(de)。當溫度大(dà)于它的(de)玻璃轉化‌÷(huà)溫度時(shí)（Tg），膠就(jiù)粘到(dào)銅或介質上(shàng€÷δ)。因為(wèi)材料的(de)局部橫向耦合結構，膠可(kě)以在需要(yào)✘↕"↕時(shí)重複粘接。像Rogers 公司的(de)“R/Flex® 2005 ★<​‍”或Dupont 公司的(de)“Pyral♥✘♠ux® LF”材料中用(yòng)的(de)膠就(γ‍jiù)用(yòng)了(le)改良丙烯酸膠。

 

2.3.2 改良環氧樹(shù)脂膠(Modified Epo↔↑xy Adhesives)

     ₽≥♠®;   改良環氧樹(shù)脂膠具有(yǒu)低(dī)的(de)溫'β ₽度膨脹系數(shù)，經常應用(yòng)于多(duō)層柔性闆或軟硬結合闆。環氧樹(shù)脂☆®'♦是(shì)一(yī)種熱(rè)固化(h≈✘≈♦uà)材料，在它裡(lǐ)面加入其它聚合物(wù)來π♥(lái)得(de)到(dào)增加柔性的(de)改±₹"良環氧樹(shù)脂膠。改良環氧樹(shù)¶→γ脂膠具有(yǒu)極好(hǎo)的(de)Z 軸膨脹系數(s✘♦σ hù)特性，還(hái)具有(yǒu)高(gāε¥±±o)的(de)粘合力，低(dī)的(de)潮濕吸收率，以及↑Ω抵制(zhì)加工(gōng)過程化(huà)學溶劑​₽的(de)抗化(huà)學作(zuò)用(yòng)特性。‌↔δ∞

 

2.3.3 酚丁縮醛膠(Phenolic Butyrals Adhesives) 

        酚丁縮醛，如(rú)Rogersε≠ 公司的(de)“R/Flex® 10000”膠，與"✘≤環氧樹(shù)脂一(yī)樣的(de)也(✘₽yě)具有(yǒu)熱(rè)固化(huà)特性。除此之外(wài)，它的(de)柔性特性增強了(le)，更适合于動态柔性應用(yòng)。但(dàn)是(shì)它不(bù)能 •δ (néng)粘接聚酰亞胺介質和(hé)環氧樹(shù)脂膠。

 

2.3.4 增強膠(Reinforce Adhesives)

      &nbs₽↕ p; 增強膠是(shì)在玻璃纖維中注入環氧樹(shù♠‌)脂或聚酰亞胺樹(shù)脂來(lái)構成的(de)。它常用(y>↓♠♥òng)于多(duō)層FPC 或軟硬闆的(de)層間(jiān)粘合。

注入環氧樹(shù)脂的(de)玻璃纖維，又(yòu)稱半固化(huà)↕'♦≥片，在軟硬結合闆中可(kě)以用(yòng)作(zuò)膠或用(yòng)作(zuò)基材薄σ®♣¥膜。它與改良丙烯酸膠不(bù)同的(de)是(¶♥shì)因為(wèi)它的(de)低(dī)熱(rè)膨脹系數(shù)（thermal‍★ £ expansion coefficient，簡寫CTE）和(hé)高(gāoπ€)玻璃轉化(huà)溫度（Tg），顯著改善了(le)多(duō)層FPC €±✘Ω中的(de)Z 軸穩定性。

       注入聚酰亞胺樹(sh  ù)脂的(de)玻璃纖維，更加增加了(le)軟硬結合闆金(jīn↕≥γΩ)屬化(huà)孔的(de)Z 軸穩定性。它的★φ(de)CTE 和(hé)Tg 比注入環氧樹(shù♠ )脂的(de)還(hái)要(yào)好(hǎo)。但(dàn)是(shì)它價錢(q"£ ián)更貴，生(shēng)命周期也(yě)較短(duǎ​↓☆n)。

 

2.3.5 壓敏膠(Pressure Sensitive Adh®≥esive) 

       壓敏膠（Pressure sensiti₩♥∏₹ve adhesives，簡稱PSA），可(kě)能(néng)是(s∞♦✘hì)FPC 加工(gōng)中簡單和(hé)的(de)膠。正如(r↑₹ ú)名字代表的(de)一(yī)樣，壓敏膠不(• bù)需要(yào)特殊的(de)壓合過程，可(kě)以手工(gōng)粘貼到(dào)介質表面π§ δ。因為(wèi)它對(duì)溫度和(hé)多(duō)種化(huà)學物÷✘ (wù)質敏感，所以它不(bù)能(néng)用(yòng)來(lái)膠合介質和(h$₹é)銅箔。因此壓敏膠的(de)主要(yào)用(yòng)途是(shì)粘接補強闆或把硬闆粘到(dào)'↔Ωβ軟闆上(shàng)。

 

1.4 無膠壓合材料(Adhesiveless Laminat∞$es)

     随著(zh★☆e)高(gāo)密度FPC 的(de)發展，對(duì)可&♣ β(kě)靠性和(hé)尺寸穩定性要(yào)求也(yě)越來(lái)越高(gāo)。一(®>↔πyī)些(xiē)主要(yào)的(de)材料" 供應商如(rú)Dupont，Nippon Ste‌™≤el 等提供了(le)一(yī)種稱為(wèi)無膠壓合的(¶₹de)材料。無膠壓合材料解決了(le)生(shēng)産過程中與膠相(xiàng)關的 ​(de)問(wèn)題（如(rú)壓合時(shí)容易出現(xiε‌àn)膠厚度不(bù)均勻、溢膠等），而且厚度減薄了(le)。

 

1.5 覆蓋層(Cover Layer)

     覆蓋層一(yī)般是←©(shì)介質薄膜和(hé)膠的(de)壓合體(tǐγ↕©→)，或者是(shì)柔性介質的(de)塗層。非導體(tǐ≠'εφ)薄膜或塗層可(kě)以選擇地(dì)覆蓋到(dào)FPC 表面，起到(dào)避免玷₽♥αΩ污、潮濕、刮痕等保護作(zuò)用(yòng)。常見(jiàn)的(de)↑↑∞保護層有(yǒu)覆蓋膜（cover film） 和(hé)阻焊(Solder ★≈  mask) 。

 

1.5.1 覆蓋膜(Cover Film)

        覆蓋膜是(shì)介質薄膜✘↓和(hé)膠的(de)壓合體(tǐ)。它所用(yòng)的(de)膠與前面介'ε≈紹的(de)一(yī)樣，厚度一(yī)般是(•↓₽♣shì)25µm。當然也(yě)有(yǒu)無膠覆蓋膜材料。而介質薄膜&↔≥和(hé)基材介質的(de)一(yī)樣，主要(yào)有(yǒu)下(xià÷∏)面兩種:

 

      1.聚酰亞胺（Polyimide）

      &nb>δsp;  介質厚度範圍一(yī)般有(yǒu)25µm，50µm～125µmσ©。它的(de)         特䣧ε性與基材介質中介紹的(de)一(yī)樣，主要(yào)是(shì)柔軟性好(hǎo)≤☆£>，耐        ♦ε < 高(gāo)溫

 

      2.聚脂（Polyester）

      介質厚度範圍一(yī)般有(yǒu)（2¥∞5µm/5        0µm/75↓×£☆µm）。它的(de)特性與基材介質中介紹的(de)一(yī)樣，     &n€£↑αbsp;  主要(yào)是(shì)相(xiàng)對(duì)便δ✔¶宜，柔曲度好(hǎo)，但(dàn)不(bù)耐高(gāo)溫。

 

1.5.2 阻焊油墨(Solder Mask)

     ​™‍;   在某些(xiē)特定的(de)應用(yòng)場(ch✘≥÷φǎng)合，柔性闆可(kě)以和(hé)普通(tōng)硬闆一(yī)樣使π≠★用(yòng)阻焊油墨來(lái)做(zuò)導¶&₩體(tǐ)的(de)保護、絕緣層。油墨的(de)顔色∑¥多(duō)種多(duō)樣，适合多(du≈∑±ō)種使用(yòng)環境。如(rú)攝像頭連接的(de)柔性闆用(↓₹≥®yòng)黑(hēi)色油墨避免反光(guāng)。另外(wài)油墨價格便•σ§宜，可(kě)以采用(yòng)印刷方式加工✔≥(gōng)，總成本很(hěn)低(dī)Ω>。但(dàn)是(shì)它柔性沒有(yǒu)覆蓋膜的(de)高(gāo)。

 

1.5.3 覆蓋膜與油墨的(de)區(qū)别

      1.覆蓋膜優點：彎曲性能(néng)好(h∑π≤ǎo)；厚度較厚，保護、絕緣強       &nb ♦​$sp;度較高(gāo)。缺點：含有(yǒu)膠<☆<‍的(de)覆蓋膜壓合時(shí)會(huì)溢膠，不(bù)适→€         合$☆¶>于小(xiǎo)焊盤。焊盤阻焊開(kāi)窗(chuānα÷ααg)一(yī)般都(dōu)是(shì)鑽孔方式；對(duì)于實   &nb&σsp;    現(xiàn)直角、方形等開(kāi)窗(chu☆δ♥āng)需要(yào)額外(wài)開(kāi)模或用(yòng)鐳射切割等方 &nbsδ•✔≈p;      ∑↓  式，難度較大(dà)。總成本比較貴。

 

     2，油墨優點：厚ε ✔度薄，适合于要(yào)求薄而且柔性要(yào)求不(bù)≠±‍           是(shì)很₩¶&(hěn)高(gāo)的(de)場(chǎng)合。顔色多(duō)種多(duō)樣。采用(y∞λòng)印刷方式加工(gōng)，    £≈♦∞;     簡單。不(bù)存在溢膠的(de)問(wèn)題，适≥¶合細間(jiān)距焊盤。總成本     &nbsπ™p;   便宜（是(shì)PI 覆蓋膜1/4 或更少(shǎo∏ ∏)）。

 

缺點：因為(wèi)比較薄，絕緣強度沒有(yǒu)PI ≥∞覆蓋膜的(de)高(gāo)。彎  εβ;      折性能(néng)較差，'<一(yī)般少(shǎo)于1 萬次，對(duì)于動态要(yào)求很(hěn)高(gāo ♣)的(de)           場(chǎn↕™'®g)合就(jiù)不(bù)太适合。

 

1.6補強闆(Stiffener) 

     在有(yǒu)器(qì)件(jiàn)焊接等很(hěn)π↓₽多(duō)應用(yòng)場(chǎng)合中，柔性闆需要(yào)用(yòn↕∞'g)補強闆（Stiffener，又(yòu)稱加強闆）來(lái)獲得(de♣✘₽♥)外(wài)部支撐。補強闆材料有(yǒu)PI 或Polyester ♥±薄膜，玻璃纖維，聚合物(wù)材料，鋼片，鋁片✘£∞↑等等。

 

1，PI 或Polyester 薄膜，它們是(shì)柔性闆補強闆常用(yòng¶♠)材料。常用(yòng)的(de)厚度是(shì)125µm(5mil) ，®↔♣可(kě)以獲得(de)一(yī)些(xi≈÷ē)硬度。

 

2，玻璃纖維（如(rú)FR4），它們也(yě§♥✘)是(shì)補強闆常用(yòng)材料。玻璃纖維補強闆≤'的(de)硬度比PI 或Polyester 的(de)高(g">∏āo)，用(yòng)于要(yào)求更硬一(yī)些(xiē)的λ (de)地(dì)方。厚度範圍一(yī)般是(shì)125µm（5mil）～3.₩☆↔ 175mm（125mil）。但(dàn)是(shì)它的(de)加工(gōγ&≈♥ng)相(xiàng)對(duì)PI 的(de)困難，而且可(kěδ→βδ)能(néng)不(bù)是(shì)某些(xiē)柔性闆加工(∞←∏gōng)廠(chǎng)家(jiā)的(de)常備材料。

 

3，聚合物(wù)(Polyetherimide)，如(rú)塑料等。它¥'的(de)吸水(shuǐ)率低(dī)，耐高♣‌ (gāo)壓和(hé)高(gāo)溫。4，鋼片、鋁片，支撐硬度高(gāo)，而且還★ ♠(hái)可(kě)以散熱(rè)。設計(jì)中的(de)硬度或散熱(rè)是(shì)主要®≥™(yào)的(de)關心指标。

 

 

  柔性闆的(de)設計(jì)

 

       根據應用(yòng)需要(↕™α™yào)，确定适合的(de)柔性要(yào)求。部分(fēn)φ'™ 柔性闆隻是(shì)滿足不(bù)共面連接等的(de)需要(yào)，隻需要(yà≠∞↔ o)在安裝時(shí)彎曲一(yī)次，安裝好(hǎoα≠π)以後就(jiù)固定了(le)。而在部分(fēn)産品中，比如(r±"ú)翻蓋手機(jī)中通(tōng)過轉軸的(de)柔性闆，柔性闆♥α∞就(jiù)要(yào)求一(yī)定的( φ‍de)彎曲次數(shù)。而要(yào)求的(de←<§)是(shì)在硬盤磁頭等場(chǎng)合中使用(yòng)的π•₩✔(de)柔性闆，需要(yào)更長(cháng)時(shí)間(jiān)往複±↔$彎曲運動。綜合起來(lái)看(kàn)，柔性要(yào)求可(kě)以概括成下(xià)列四₹✘ ✔種：

  • 彎曲一(yī)次(flex one £∑•"time)

  • 彎曲安裝(flex to install application)

  • 動态柔性(dynamic flex application)'♠↕

  • 碟機(jī)驅動頭應用(yòng)場(¶≥> chǎng)合(disk driver appσ♠'‌lication) 

柔性要(yào)求不(bù)一(yī)樣，選擇不(bù)同的(de)♦≥設計(jì)方案、加工(gōng)闆材和(hé)加工(gōng)方式♦€。

 

2.1安裝方式

柔性闆與硬闆之間(jiān)的(de)互連方式主要(yào)有(yǒu)下(xià)面幾種：↔∏¶‌

  • 闆對(duì)闆連接器(qì)

  • 連接器(qì)加金(jīn)手指

  • Hotbar

       &™↑nbsp;• 軟硬結合闆

    考慮采用(yòng)哪種方式時( ∑shí)，需要(yào)綜合考慮互連高(gāo)度、有(yǒu)效面積和×'α(hé)連接器(qì)、加工(gōng)和(hé)組裝等成本。還(hái)有(yǒu)♦→"∑不(bù)同的(de)互連對(duì)加工(gōng)精度的(de)要≥♥∑≈(yào)求。

     一(yī)般常用(yòng)的(de< •★)是(shì)闆對(duì)闆連接器(qì)，連接器(qì)可(kě)用(yòng)表貼、插件ε‍(jiàn)和(hé)壓接型等等。但(dàn)是(shì)該方式FPC 需要(yào)貼補強闆；組→∑¥←裝後比較高(gāo)；而且連接器(qì)價格、組裝成本也(yě)不(bù)低(dī)"γ≤。連接器(qì)加金(jīn)手指方式可(kě♦β)以提高(gāo)互連密度，一(yī)般也(yě)比較薄∞¥®β；但(dàn)是(shì)金(jīn)手指加工(gōng)精度要(yào)求較€≠ ≥高(gāo)。而HOTBAR 盡管需要(yào)特殊的(de∞§)組裝設備，它應用(yòng)得(de)也(yě)越來(lái)越普遍≤&了(le)。

 

2.2 疊層、阻抗、屏蔽要(yào)求

2.2.1疊層設計(jì)  ε÷ 

     在設計(jì)中常用(yòng)到(dào)≥↕<單面闆、雙面闆、雙面闆＋銀(yín)漿層等等。在需要(yào)進行(™£Ω↓xíng)阻抗控制(zhì)時(shí)，雙面闆或雙面闆＋銀(yín)漿&‍層可(kě)以根據設計(jì)需要(yào)"₽自(zì)行(xíng)組合構成微(wēi)帶線和(h∏&'é)帶狀線。下(xià)面表中列舉了(le)用(yòng)Dupont 公司“Pyralux® FR” 系列的(de)基材和(hé)介質＋膠來(lái)構成的(♣εde)柔性闆。表中所用(yòng)基材的(de)銅厚都(dōu)是(shì)0.5oz，電(diàn)鍍後的(de)厚度是(shì)1.2mil 。其它型号或其它公司的(de)材料請(qǐng)根據設計(jλ↑₹ì)需求來(lái)選擇。

 

各層定義	層壓材料描述	材料厚度(in inch):	杜邦闆材型号
Coverlayer Top  ♦•	Polyimide   Coverlayer "↓'£	0.0010	FR0110
	Adhesive	0.0010
Artwork Top	Base+Plating Copper∞∑★	0.0012	FR8510
	Adhesive	0.0010
Coverlayer Bottom	Polyimide Base   Material $<♦'	0.0010
	Total Thickness	0.0052

 表一(yī) 單面FPC 層疊結構及材料厚度

 

各層定義	層壓材料描述	材料厚度(in inch):	杜邦闆材型号
Coverlayer Top	Polyimide   Coverlayeδ'r	0.0010	FR0110
	Adhesive	0.0010
Artwork Top	Base+Plating Copper ‍​	0.0012	FR8515
	Adhesive	0.0010
	Polyimide Base   Mater§π®ial	0.0010
	Adhesive	0.0010
Artwork Bottom	Base+Plating Copper ©β←	0.0012
	Adhesive	0.0010	FR0110
Coverlayer Bottom	Polyimide   Coverlayer ∞₹®	0.0010
	Total Thickness ♣∏£×	0.0094

 表二 雙面FPC 層疊結構及材料厚度

 

各層定義	層壓材料描述	材料厚度(in inch):	杜邦闆材型号
Coverlayer Top ↕¥∑↓	Polyimide   Coverlayer	0.0010	FR0110
	Adhesive	0.0010
Silver Paste To←↕γp	Silver Shielding	0.0010	SILVER
Coverlayer02 >↕↓	Polyimide   Coverlayer∑★	0.0020	FR0220
	Adhesive	0.0020
Artwork Top ÷λ‍‌	Base Copper+ED   coppσ€∞↓er	0.0012	FR8515
	Adhesive	0.0010
	Polyimide Base   Material ×π↔✔	0.0010
	Adhesive	0.0010
Artwork Bottom	Base Copper+ED   copper✘σ	0.0012
	Adhesive	0.0020	FR0220
Coverlayer03	Polyimide   Coverlaye✔±→αr	0.0020
Silver Paste Bottom	Silver Shielding♠©	0.0010	SILVER
	Adhesive	0.0010	FR0110
Coverlayer Bott©≤>₹om	Polyimide   CovσΩ¥erlayer	0.0010
	Total Thickness ₹$✔	0.0194

 表三 雙面FPC+ 雙面銀(yín)漿層疊結構及材料厚度

 

2.2.2阻抗設計(jì)

    柔性闆的(de)層壓結構比較靈活。可(kě)以用(yòn∑€>↑g)雙面闆、三層闆或它們表面再覆銀(yíγ∏n)漿的(de)方式來(lái)構成微(wēi)帶線和(hé)帶狀線；具體(tǐ)結構可(kě)以α€參考前面表6～表9。确定層壓結構以後，可(kě)以使用(yòng)Polar 軟件(jiàn)來(≥®↑lái)計(jì)算(suàn)走線阻抗。

當Coverlayer 采用(yòng)覆蓋膜形式而不(bù)用(yòng)€ 綠(lǜ)油時(shí)，微(wēi)帶線模型應該采用(yòng)“Coated MicΩ'≤§rostrip”形式。否則，計(jì)算(suàn)的(deα®&≥)阻抗值就(jiù)會(huì)相(xi§"àng)差較大(dà)。

 

上(shàng)圖采用(yòng)“Coateσ₩ d Microstrip”微(wēi)帶φ ✘線模型計(jì)算(suàn)阻抗FPC 常用(yòng)的(de)介質是(shì)Po ∞∑€lyimide ，它的(de)介電(diàn)常數(shù)是(shìε☆)3.5（1MHz）。如(rú)采用(yòng)上(shàng)面“表7”的(de ‌≠)雙面闆結構來(lái)構成微(wēi)帶線的(de)話(huà)，5mi×±l 線寬阻抗可(kě)以控制(zhì)在49 歐左右。與硬∏​∏©闆相(xiàng)比，柔性闆各層之間(jiān)的(de)介質一(yī)般比較薄，₽↔Ω使得(de)走線更加靠近(jìn)參考平面。這(zhè)樣對(duì)阻抗的(de)♠×Ω♥影(yǐng)響就(jiù)是(shì)阻抗值偏低(dī)。如(rú)按照(zhào)表9 ♥α↔所示的(de)層壓結構，假設銀(yín)×£漿和(hé)銅箔都(dōu)是(shì)實心時(shí)，線寬6mil ≥☆↓的(de)帶狀線的(de)阻抗計(jì)算(suàn)是(shì)33 歐。如(₩✔☆ rú)下(xià)表所示： 表10 帶狀線阻抗計(jì)算(suàn×φ✘)例子(zǐ)

更大(dà)的(de)線寬需要(yào)達到(dào)同樣的(de >↓λ)阻抗要(yào)求時(shí)，可(kě)以采用(yòng)兩種αΩ≠方式來(lái)實現(xiàn)，一(yī)是(shì)增加介質厚度或膠厚， 二是♣‌σ(shì)采用(yòng)網格形狀的(de)參考平面£★≈。前者會(huì)影(yǐng)響FPCΩ‍ 的(de)柔軟性。采用(yòng)網格參→≈​考平面，即可(kě)實現(xiàn)相(π∑xiàng)應的(de)阻抗要(yào)求，柔性也(yě)得(de)到(​$✘dào)改善，但(dàn)是(shì)阻抗的(de)計(jì)算(suàn₽♣)就(jiù)會(huì)很(hěn)複雜(zá)。網格對(duì)阻抗的(de)影(yǐ↔ ♣ng)響是(shì)在厚度一(yī)定的(de)情況下(xià)網格孔越大(dà)（含銅量越少(₽★≠shǎo)）阻抗越大(dà)，而在實心參考平面時(shí)的(de)阻抗小(xiǎo)。目前可(k×δ¥ě)以用(yòng)HFSS 等軟件(jiàn)仿真得(de)到(dào)阻抗值，或者​φ&提出要(yào)求請(qǐng)廠(chǎng)家(jiā)根據經¥☆'₽驗或專利來(lái)控制(zhì)。

一(yī)般可(kě)控制(zhì)的(de)單線阻抗為(wèi)：2↔λσ'5-100 ohm 

        ←φ∑           Ω®↓σ;  差分(fēn)阻抗為(wèi)：75-125ohm 

2.2.3屏蔽控制(zhì)

      當柔性闆有(yǒu)EMI 控制(zhì)要(yào)求時(shí)，可(kě)以增加屏蔽層來(l$ ái)實現(xiàn)要(yào)求。屏蔽層可(kě)以是(sh♦"δì)實心銅皮、銅皮網格和(hé)銀(yín)漿網♦©≈格等。

實心銅皮：是(shì)普通(tōng)的(de)屏蔽方式。銅皮可(kě)以在F≥₹PC 的(de)一(yī)邊或者兩邊都(dōu)有(yǒu)，也(•γα¶yě)可(kě)以隻覆蓋了(le)需要(yào)γα®屏蔽的(de)那(nà)部分(fēn)區(qū¥↓)域。當以實心銅皮為(wèi)參考層時(shí)阻抗控制(zh÷∑↔ì)比較簡單，可(kě)以直接用(yòng)軟件(jiàn)計(jì)算£Ω(suàn)。但(dàn)是(shì)實心銅皮會(huì)增加FPC 的(de)層↔δ數(shù)，使得(de)FPC 加工(gōng)難度變大(♠↑±βdà)；它還(hái)增加FPC 的(de)硬度£∞，柔性變差；銅皮屏蔽層也(yě)會(huì)使得(de)FPC 變厚，影(y​♠ǐng)響小(xiǎo)彎曲半徑。

 

銅皮網格：銅皮可(kě)以在FPC 的(de)一(yī)邊或者兩邊都(dōu ↓)有(yǒu)，也(yě)可(kě)以隻覆蓋了(le)需要(yào✔ )屏蔽的(de)那(nà)部分(fēn)區(qū)域。當使用(yòng)銅皮σ®∞$網格時(shí)，因為(wèi)銅量變少(≈₩ ✔shǎo)，比實心銅皮時(shí)的(de)柔性提高(gāo)了(le)；但(dàn↕∏ )是(shì)銅皮網格一(yī)樣會(huì)增加FPC 的(de)層數(shπφù)，使得(de)FPC 加工(gōng)難度變大(dà)；銅皮屏蔽→'&層也(yě)會(huì)使得(de)FPC 變厚，影ε<‌ (yǐng)響小(xiǎo)彎曲半徑。當以實心銅皮為(wèi)參考層時(shí)阻抗控制(zhì)>∏★"比較簡單，可(kě)以直接用(yòng)軟件(jiàn)計(jì)≤☆算(suàn)。

網格屏蔽層示意圖

 

銀(yín)漿或銀(yín)漿網格：當頻(pín)率高(gā•€↓o)于1MHz 時(shí)，銀(yín)漿的(de)屏蔽效果等效©'₩™于銅箔的(de)。銀(yín)漿采用(yòng)絲印的(de)方<∞式印刷在單面闆或多(duō)層闆的(de)表面☆÷©（可(kě)以隻單面印刷）。另外(wài)銀(yín)漿的(de)表面需要(yào)有(yǒu)覆"±®↕蓋膜來(lái)絕緣。采用(yòng)銀(yín♥‍)漿的(de)好(hǎo)處是(shì)電(diàn)路(lù)的(de)層數(shù)沒有(∑★β₩yǒu)增加，制(zhì)造方便，成本低(™∞≠dī)廉。但(dàn)是(shì)銀(yín)漿$★§↕比較脆，它不(bù)适合動态彎曲要(yào♠•&®)求高(gāo)或者彎曲半徑很(hěn)小(xiǎo)的(de)場(chǎng)合。÷∞γ 

 

2.3 時(shí)序分(fēn)析、信号質量，串擾要(y®λ≠ào)求

     當柔性闆中走線長(cháng)度足夠長(cháng$§)時(shí)，就(jiù)需要(yào)分λ★←φ(fēn)析柔性闆的(de)走線延遲；或者因為(wèi)信号傳輸過程引起的(de)衰減、失真等問(≤♣♦©wèn)題。有(yǒu)些(xiē)時(shí)候需要®✘(yào)增加驅動、匹配或均衡、隔離(lí)等技(jì)術(shù)來(lái)保證信• Ω‌号質量要(yào)求。

    在安排連接器(qì)Ω>上(shàng)管腳的(de)信号排序時(sh↕‍₩γí)，需要(yào)考慮大(dà)電(diàn)流信号、高(gāo)速信号、高(gāo   ¶)壓信号等對(duì)其它信号的(de)影(yǐng)響。同時(shí)需要(yào)合理(π ​lǐ)安排地(dì)管腳，使得(de)回流路(lù)徑合理(lǐ)。

 

      關鍵網絡的(de)↕←串擾，可(kě)通(tōng)過搭建模型進行(xíng)仿真，得(®"de)出滿足器(qì)件(jiàn)串擾要(yào)求的φ→↕δ(de)小(xiǎo)信号線間(jiān)距。在設計(jì)時(shí)可(kě)設網絡☆σ↕←的(de)間(jiān)距規則，或設Max Paralleli•★↔sm（信号線平行(xíng)多(duō)長(cháng)的(de)則間(j‌δ"iān)距應多(duō)大(dà)的(de &≠♥)列表），作(zuò)為(wèi)規則輸入到(dào)軟件(jià  n)中。

 

控制(zhì)串擾的(de)主要(yào)手段：加大(dà)線間(j£←iān)距，包地(dì)隔離(lí)等。

 

2.4 導電(diàn)能(néng)力要(yào)求

   設計(jì)FPC 時(shí)，需要(yào)對(duì)信号∑¥Ω的(de)電(diàn)流大(dà)小(xiǎo)進行(xíng)充分(fēn)的(de)評ε☆✔₽估。FPC 走線寬度、銅皮厚度必須滿足載流能(néng)力及其裕量要(yào)求。特别是 β(shì)電(diàn)源、地(dì)等大(dà)電(diàn)流，需要(yào)适當安排連接器↕​φ(qì)管腳個(gè)數(shù)和(hé)走線根數(shù)、∏≠€α寬度等。當FPC 上(shàng)導線或∞"器(qì)件(jiàn)溫升較高(gāo) ™時(shí)，可(kě)以考慮把FPC 貼到(dà$✔§o)鋁基闆、鋼片等上(shàng)面，使其充分(fēn)散熱(rè)。

 

FPC 載流能(néng)力的(de)計(jì)算(suàn)方法與硬闆的(£λde)一(yī)樣。隻是(shì)從(cóng)柔性考慮FPC 用 £₽(yòng)的(de)銅箔比較薄；而且在柔性要(y¶   ào)求高(gāo)的(de)場(chǎng)合，FPC 表層銅箔采用(yòng)局部電&¶(diàn)鍍方式。當采用(yòng)局部電(diàn)鍍方式時(shí)FPC 表層銅箔 Ωσ 厚度就(jiù)不(bù)用(yòng)補償了(le)。

2.6 環保要(yào)求

歐盟2003 年(nián)1 月(yu≥∞↑è)27 日(rì)正式頒布RoHS 指令(Restriction of Hazar₹ α✔dous Substances)，限制(zhì)了(le)相β™✔ (xiàng)關産品對(duì)有(yǒu)☆♥φ 毒材料的(de)使用(yòng)。并将于2006 年(nián)7 月(yuè)1 日(rδ‍₽×ì)要(yào)求制(zhì)造商開(kāi)始執行(xíng)。針對(Ω¶•duì)FPC 設計(jì)來(lái)說(shuō)，要(yào)求使用(yòng)到(dào)的(de)介質不(bù)能(néng)使用(‌≤≠yòng)有(yǒu)鹵素成分(fēn)。目前有(yǒu)些(x←₩™πiē)闆材供應商已經生(shēng)産出無鹵®♦素材料。如(rú)Dupont 公司的(de)“Pyralux® →‍LF”系列闆材。