FPC(柔性電路板)因其輕薄短小、可彎曲的特性,在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用。然而,由于其機(jī)械強(qiáng)度較低,在使用過程中容易產(chǎn)生折痕、傷痕等問題。因此,F(xiàn)PC 補(bǔ)強(qiáng)工藝應(yīng)運而生,通過增加特定區(qū)域的厚度和剛性,以提高 FPC 的耐用性和穩(wěn)定性。
FPC補(bǔ)強(qiáng)的目的與原理
FPC補(bǔ)強(qiáng)的目的
增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度:FPC 材質(zhì)柔軟,在手機(jī)折疊處、插拔接口等部位易變形斷裂,補(bǔ)強(qiáng)可使其具備剛性,抵抗外力,延長使用壽命。如手機(jī)攝像頭模組柔性連接線路,補(bǔ)強(qiáng)后能應(yīng)對頻繁升降拉扯,保障線路穩(wěn)定。
提高安裝穩(wěn)定性:FPC 與元器件或外殼固定時,補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域為固定方式提供著力點,保證安裝牢固,避免移位影響電路連接。像筆記本電腦內(nèi)部連接硬盤等部件的 FPC,經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)能保持精準(zhǔn)連接位置。
改善散熱性能:電子產(chǎn)品工作發(fā)熱,F(xiàn)PC 導(dǎo)熱有限,部分補(bǔ)強(qiáng)材料熱導(dǎo)率好,貼合后可輔助散熱,防止過熱損害元器件,提升系統(tǒng)熱穩(wěn)定性。如高性能游戲機(jī)的 FPC,補(bǔ)強(qiáng)區(qū)域能助其長時間穩(wěn)定運行。
柔性電路板補(bǔ)強(qiáng)的原理
材料特性協(xié)同:FPC 常用聚酰亞胺柔性基材,補(bǔ)強(qiáng)材料有不銹鋼片、聚碳酸酯、玻纖板等,它們與 FPC 柔性互補(bǔ)。如智能手表表帶連接 FPC 用薄型不銹鋼片補(bǔ)強(qiáng),兼顧耐磨高強(qiáng)度與佩戴舒適性。
物理附著增強(qiáng)連接:通過膠水粘貼、壓合工藝將補(bǔ)強(qiáng)材料與 FPC 緊密結(jié)合,膠水固化形成化學(xué)鍵,壓合使分子間距離減小,確保補(bǔ)強(qiáng)材料不脫落,實現(xiàn)可靠補(bǔ)強(qiáng)。如汽車電子控制系統(tǒng) FPC 用高溫固化膠水貼合玻纖補(bǔ)強(qiáng)板,適應(yīng)高溫環(huán)境。
結(jié)構(gòu)支撐優(yōu)化:補(bǔ)強(qiáng)材料覆蓋 FPC 關(guān)鍵部位,形成復(fù)合結(jié)構(gòu),讓應(yīng)力分布均勻,避免應(yīng)力集中損壞線路。如無人機(jī)飛控系統(tǒng) FPC 與電機(jī)連接線路部分補(bǔ)強(qiáng)后,能應(yīng)對飛行姿態(tài)變化與震動,保障飛行安全。
常見的 FPC 補(bǔ)強(qiáng)材料
1.聚酰亞胺(PI) :PI 是一種高性能工程塑料,具有優(yōu)異的耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度和電絕緣性能。它廣泛應(yīng)用于航空航天、微電子等領(lǐng)域。PI 補(bǔ)強(qiáng)公差可控制在 +/-0.03mm,精度高,耐高溫(130℃ -280℃),是 FPC 補(bǔ)強(qiáng)中常用的材料之一。例如,在智能手機(jī)的攝像頭模組中,F(xiàn)PC 需要頻繁彎曲和拉伸,使用 PI 補(bǔ)強(qiáng)可以有效防止 FPC 在使用過程中出現(xiàn)折痕和斷裂,提高攝像頭的穩(wěn)定性和使用壽命。
2.FR4補(bǔ)強(qiáng) :FR4 主要由玻璃纖維布和環(huán)氧樹脂膠組成,具有良好的機(jī)械性能、尺寸穩(wěn)定性和抗沖擊性。如果厚度小于 0.1mm,公差可以控制在 +/-0.05mm;如果厚度大于 1.0mm,則公差為 +/-0.1mm。FR4 補(bǔ)強(qiáng)常用于需要額外剛性和強(qiáng)度的應(yīng)用場合。比如,在平板電腦的觸控屏連接部分,由于需要承受較大的壓力和摩擦,采用 FR4 補(bǔ)強(qiáng)可以顯著提高 FPC 的耐用性和可靠性。
3.鋼片補(bǔ)強(qiáng) :鋼片補(bǔ)強(qiáng)主要指 303 不銹鋼補(bǔ)強(qiáng),具有高機(jī)械強(qiáng)度和支撐強(qiáng)度,但需要手工組裝,過程復(fù)雜且成本較高。鋼片補(bǔ)強(qiáng)通常用于特定的工業(yè)和軍事應(yīng)用。例如,在工業(yè)機(jī)器人中,一些關(guān)鍵部位的 FPC 需要承受較大的機(jī)械負(fù)荷,使用鋼片補(bǔ)強(qiáng)可以確保 FPC 在惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性和安全性。
4.環(huán)氧樹脂 :環(huán)氧樹脂通常作為補(bǔ)強(qiáng)板的粘合層材料,也可以用于制成補(bǔ)強(qiáng)板本身。它具有良好的機(jī)械性能和耐化學(xué)性,但其熱性能相對較低。在一些醫(yī)療設(shè)備中,F(xiàn)PC 需要具備良好的生物相容性和耐化學(xué)腐蝕性能,環(huán)氧樹脂補(bǔ)強(qiáng)可以滿足這些特殊要求。
5.聚酯(PET) :PET 材料成本較低,具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐化學(xué)性。雖然其耐熱性不如聚酰亞胺,但在對溫度要求不高的應(yīng)用中,聚酯仍是常用的補(bǔ)強(qiáng)材料。例如,在智能手環(huán)等可穿戴設(shè)備中,F(xiàn)PC 的使用環(huán)境相對溫和,使用 PET 補(bǔ)強(qiáng)可以降低成本的同時,保證產(chǎn)品的性能。
軟板補(bǔ)強(qiáng)工藝流程
1.補(bǔ)強(qiáng)貼合 :
熱壓性補(bǔ)強(qiáng):在一定溫度下,補(bǔ)強(qiáng)膠片的熱硬化膠開始熔化,使補(bǔ)強(qiáng)膠片粘在制品上,完成補(bǔ)強(qiáng)定位。
感壓性補(bǔ)強(qiáng):無需加熱,補(bǔ)強(qiáng)膠片通過壓力即可貼合在制品上。
2. 補(bǔ)強(qiáng)壓合 :
熱壓性補(bǔ)強(qiáng):利用高溫將補(bǔ)強(qiáng)膠片的熱硬化膠熔化,并利用適當(dāng)壓力或抽真空使補(bǔ)強(qiáng)膠片緊密貼合在制品上。
感壓性補(bǔ)強(qiáng):無需加熱,制品經(jīng)過冷壓機(jī)壓合即可。
3. 熟化 :針對熱壓性補(bǔ)強(qiáng),壓合時壓力較小,時間短,補(bǔ)強(qiáng)的熱硬化膠沒有完全老化,需再經(jīng)過高溫長時間的烘烤,使膠完全老化,增加補(bǔ)強(qiáng)與制品的附著性。
4.使用設(shè)備 :冷藏柜、預(yù)貼機(jī)(C/F 貼合機(jī))、手動貼合治具、真空機(jī)、80 噸快壓機(jī)、冷壓機(jī)和烘箱等。
FPC 補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計注意事項
補(bǔ)強(qiáng)尺寸 :FPC 補(bǔ)強(qiáng)通常需要比焊盤單邊大 1mm,以防止彎折時焊盤邊緣產(chǎn)生折痕,導(dǎo)致線路開路。
材料選擇 :選擇合適的補(bǔ)強(qiáng)材料應(yīng)根據(jù) FPC 的具體應(yīng)用需求、工作環(huán)境和機(jī)械性能要求來確定。
壓合參數(shù) :正確調(diào)整壓合參數(shù),控制壓合時間,對提高 FPC 品質(zhì)至關(guān)重要
FPC 補(bǔ)強(qiáng)工藝在提升柔性電路板耐用性和穩(wěn)定性方面發(fā)揮著重要作用。通過選擇合適的補(bǔ)強(qiáng)材料和工藝流程,可以有效增強(qiáng) FPC 的機(jī)械強(qiáng)度,滿足各種復(fù)雜的應(yīng)用需求。