一文通曉FPC軟板,從基礎到工藝的深度解讀
柔性電路板(Flexible Printed Circuit 簡稱FPC)又稱軟性電路板、撓性電路板,是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性,絕佳的可撓性印刷電路板。具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好等特點。
FPC選材要點
側鍵/按鍵的選材
側鍵選18/12.5的雙面電解銅(特殊的除外),主按鍵選18/12.5的雙面電解銅(特殊的除外)。側鍵、主按鍵在彎折方面沒有特殊的要求,焊接在主板上面固定好就行,但一定要保證來回彎折8次以上沒有異常方可使用。按鍵位的厚度都有較嚴格的要求,不然會影響按鍵的手感,因此必須滿足客戶的總厚度要求。
連接線的選材
連接線選18/12.5的雙面電解銅(特殊的除外)。主要作用是起到連接作用,對彎折要求沒有特殊的要求。兩端焊接固定好即可,但一定要保證來回彎折8次以上沒有異常才可使用。
滑蓋板的選材
雙層滑蓋板選1/30Z的單面無膠電解銅,此材料柔軟且具有延展性;雙面滑蓋板選1/30Z的雙面無膠電解銅,此材料柔軟且具有延展性。1/30Z的雙面無膠電解銅制作的滑蓋板,比1/30Z的單面無膠電解銅制作雙層板壽命會好一些。在結構沒有問題的情況下,建議盡量將FPC設計成雙面滑蓋板。成本方面,使用1/30Z的雙面無膠電解銅,比使用1/30Z的單面無膠電解銅主材成本增加30%左右,但是使用此材料制作生產良率會提高,測試壽命也可得到提高,可保證此類型的板使用穩(wěn)定性。
多層板的選材
多層板選1/30Z的無膠電解銅,此材料柔軟且具有延展性。在結構沒有問題的情況下,制作的翻蓋板都能經過測試。
輔材的選材
膠紙選材時,普通的板不需要SMT的可采用不耐高溫的膠紙(如側鍵板類),需要SMT的必須選用耐高溫膠紙(如按鍵板均需SMT)。
導電材料的選材
導電膠紙選材時,普通導電膠適用于導電性要求不高的(如普通的按鍵板類),導電性能較好的適用于導電性能要求較高且一定要使用膠紙類的(如特殊的按鍵板等),但此膠紙一般情況不建議使用,因為價格太高。
導電布的導電性能可以,但粘性不是很理想,一般適用于按鍵板類。
導電純膠是高強度導電性能物質,一般用于貼鋼片,但不建議用此導電純膠,因為價格太高。
FPC設計注意要點
金面補強、銀漿導電材料
金面補強采用純膠貼合,補強及純膠均鉆孔,然后從孔內滴銀漿使板與補強完好接地,此方法阻值接近0歐姆。目前為較理想的制作方法,使用范圍主要是帶連接器的多層板(要求接地的)及其它要求接地且?guī)нB接器的各類板。
補強的選材
PI補強適用于帶有拔插手指的插頭板。此類板必須使用PI補強,其他類型的板及除插頭位的其他位置建議不要采用PI補強,此材料強度不夠且價格也較高。
FR-4補強適用于按鍵、側鍵類等大部分板,但此補強要用純膠壓合才能起到較好的補強作用。
鋼片補強適用于帶連接器的多層板及單雙面板。此補強硬度比較高,生產出來的板比較平整,SMT也比較好操作。建議帶連接器的各類板均可使用鋼片補強(除需接地的采用金面補強)。
過孔的設計
過孔一定不能設計在彎折區(qū)內,不然過不了測試。
電磁膜接地孔的設計
電磁膜的接地孔一定不能設計在彎折區(qū)及滑動區(qū)域,不然會嚴重影響FPC的彎折及滑動壽命。
文字的設計
文字不能設計在彎折區(qū)及滑動區(qū)域,不然會嚴重影響FPC的彎折及滑動壽命。
翻蓋、滑蓋板的純膠開窗
純膠開窗要盡量靠近彎折區(qū)及滑動區(qū)的兩端,以此來保證此產品的壽命。
FPC線路設計
按鍵過孔設計
按鍵中心的過孔要移至邊緣,不能在按鍵的中心,避免按鍵在使用中接觸不良。按鍵分圓形按鍵和橢圓形按鍵兩種,DOME片大小有3、4、5和3×3、3×4、4×5幾種,F(xiàn)PC的鍵盤單邊比dome片大0.3mm,F(xiàn)PC上的按鍵至少為3.6、4.6、5.6和3.6×3.6、3.6×4.6、4.6×5.6,若大小不夠,要做相應補償。
過孔設計放置
彎折區(qū)域的過孔要移到非彎折區(qū)域,以免彎折過程中孔破;彎折區(qū)域的線路以直線最佳,并把線路盡量加粗。
主鍵標準補償
主鍵的燈/電阻/電容焊盤要按標準設計補償。
按鍵連線設計
按鍵的連接線線寬最小0.2mm,在與按鍵的交接處要加圓滑內滴過渡,所以焊盤都要加內滴。
鍵聽筒、麥克風焊盤設計
鍵聽筒、麥克風焊盤由于一般是手工焊接,所以如果操作不當,焊盤容易脫落,所以焊盤一定要加大,讓包封壓?。ㄈ缦聢D綠色為包封開窗)。
連接器拉長設計
主鍵的連接器在允許的條件下,單邊拉長0.2mm,讓包封壓住,且相連手指盡量修改成包封開窗外連接,接地手指做成和標準手指一樣大,以免連錫,影響SMT質量。
側按鍵內縮設計
側按鍵的按鍵有到板邊的,要內縮0.15mm以上,防止按鍵銅皮翻邊。
側按鍵走線設計
側按鍵按鍵面有線到按鍵的,最好移到反面。
包封開窗設計要求
包封開窗比焊盤最小大0.1mm,在可以修改的條件下,盡量加大,以免對位困難。主鍵上的燈/電容/電阻開窗讓包封壓住焊盤,以免焊盤脫落(如下圖綠色為包封開窗)。
焊盤與焊盤開窗設計
焊盤與焊盤有線的,盡量不要開通窗(特殊情況除外),以免造成連錫,影響SMT質量(如下圖綠色為包封開窗)。
彎折性設計
按鍵板彎折次數(shù)不多,主要是裝配性彎折,但如果彎區(qū)部分設計不當,也會影響安裝和使用,下面幾點是設計過程中需要考慮的:正反面手指開窗不要設計在同一直線上,避免造成應力集中,正反面手指開窗需錯開0.5mm(焊到主板上的一側短,上錫的一側長),手指前端設計成鋸齒狀,并要加漏錫孔,漏錫孔盡要錯開。
彎折區(qū)域設計
彎折區(qū)域要做得柔軟,大銅皮做成網狀或去銅處理和去包封處理。
主鍵接地設計
主鍵的接地位置要做得柔軟,正面做成網格,反面彎折區(qū)域去銅,并去掉包封,但在接地處要加過孔(如下圖綠色為包封開窗)。
滑蓋板的設計要求
線路設計及修改
外形內直角都要做倒角處理,提高FPC的滑動時的承受力,滑動區(qū)域的線路盡量走直線(如a圖),不能走水平直線就要倒圓角(如b圖),若線路能補償就補償(如下圖綠色為純膠開窗)。
滑動區(qū)域設計
滑蓋板過孔不能在滑動區(qū)域,否則會影響彎折性,過孔離彎折區(qū)較近時要移開。
插頭板設計
對于有插頭的板,打靶孔一定要放在手指的一面,有連接器的IC位要盡量拉長,并讓包封壓住,插頭處管位一定要放于手指的居中位置。
滑蓋區(qū)域接地
滑蓋板一般都有屏蔽設計要求,可采用錫鋁箔和銀漿屏蔽(有些采用單獨的屏蔽板,一般在翻蓋機上用),銀漿在彎折次數(shù)較高時,容易發(fā)生脫落,因而在彎折次數(shù)要求較高時,建議采用錫鋁箔屏蔽,錫鋁箔必須接地,這樣才能起到屏蔽效果,錫鋁箔的接地位置盡可能做在兩端非滑動區(qū)域,如果只能在滑動區(qū)域接地,接地位盡可能不要做在外側,錫鋁箔兩端的位置要超過純膠位。
閃鍍工藝要求
為了保證滑動區(qū)域的柔軟性,避免鍍銅加厚銅箔而影響彎折壽命,除了彎折區(qū)域不鍍銅外,其它區(qū)域都鍍銅,但要比純膠開窗大,接合處不能做在分層區(qū)域,且做波浪形,防止應力集中(如下圖黃色為二次鍍銅區(qū)域)。
閃鍍流程
閃鍍要求3分鐘,二次鍍銅要注明面積。
彎折區(qū)域設計
彎折區(qū)域的大銅皮盡量做網格處理,若反面沒有線路,要去包封處理。
線路修改及注意事項
外形內直角都要做倒角處理,彎折區(qū)的區(qū)域做倒圓角處理,彎折區(qū)域的線路盡量以直線和圓弧走線,在條件許可時,要加防撕裂線,彎折區(qū)域不能有過孔。
增加防撕裂線
外形彎角區(qū)域需增加增加防撕裂線,防撕裂保護。
純膠開窗設計
純膠開窗盡量開大,有接地角的位置一般都有安裝性彎區(qū)要求,要做軟。對于多層板的,接地角還要考慮到接地銅厚,太厚不好焊接。
接地角柔軟性設計
下圖是一個六層板的接地角修改示意圖,接地角純膠區(qū)盡量開大,接地角銅皮只留三層(頂?shù)讓雍鸵粚觾葘?,其它層去銅),接地線走在內層并加過孔,頂?shù)椎陌馊サ簦@樣就能最大程度保證接地角的柔軟性和接地處銅厚。
連接器IC拉長設計
連接器IC盡量往兩邊拉長,包封能壓住最好,包封在許可的范圍往外加寬,以便于SMT焊接,并在對角加0.3mm的MARK點,具體做法參照按鍵板連接器做法。純膠鉆孔要把貼軟板上(貼純膠時軟板上有的孔)的孔全部鉆出,防止純膠溢膠,影響線路制作。錫鋁箔一定要做接地處理,接地位置盡量在非彎折區(qū)域,且錫鋁箔要蓋住無膠區(qū),錫鋁箔離焊接IC包封開窗位必須大于0.8mm以上,防止焊接短路。
翻蓋板二鉆資料防呆設計
多層翻蓋板二鉆資料銷釘孔一定要做防呆處理,且要和外形定位孔分刀。
純膠開窗設計
多層翻蓋板純膠開窗離過孔最小0.8mm,所有鉆孔都不能鉆到無膠區(qū)內,在CAM里加對位孔和輔助孔一定要打開純膠開窗。
連接器兩端焊盤設計
對于有分層的板都要做一次測試,包封/膠紙/補強蓋住外形管位孔的都要做讓位處理,讓位孔最小3.0(外形定位孔2.5)。多層翻蓋板內層線路離外形盡量做大,一般做到0.25mm以上,外層一般做0.25mm以上(最小0.0.2mm),防止沖到線路。連接器IC兩端的四個焊盤須加大,加大到中間焊盤的1-2倍(在空間允許的基礎上),這樣設計可以防止連接器在裝配使用時脫落。
液晶板設計要求
線路增強可焊性設計
壓焊手指端正反面開窗錯開0.5mm,而且正反包封要壓住手指,防止手指斷裂且要增加漏錫孔和半孔,增強可焊性。
細手指拉長設計
細手指端獨立手指要拉長讓包封壓住0.3mm以上,外端伸出外形0.5mm,提高手指在板上的附著力,防止在模沖時翻邊。
中間手指包封設計
液晶板中間的手指位要讓包封壓住0.3mm以上。
焊盤中間走線設計
線路上的焊盤開窗一般鉆孔,并要壓住焊盤四角,焊盤中間的走線要居中(離包封開窗距離均等),焊盤的大小要符合標標準要求,不符要求的要補償。
細手指反面設計
細手指反面彎折區(qū)域要去包封,細手指反面要留包封,加強手指端。
彎折區(qū)銅皮改網格設計
彎折區(qū)域的大銅皮改網格處理,彎折區(qū)域包封無線種的地方把包封去掉。
板內加MARK點設計
為方便SMT,液晶板要求在板內加MARK點,大小1.0mm(包封開窗1.5mm)位置放于元件位的兩端,位置如下圖大小1.0mm 。
插頭外形設計
有插頭的要注意插頭左右距外形要均等,不一相等的要調整,并要采用打靶,靶環(huán)一定要做在插頭的一面。
模具要求
模具細手指和插頭一定要注明位置及面向,有插頭的要注明重要尺寸,外形模具都要求開跳步模(先沖細手指,資料要加跳步孔),對于有補強的位置要注明位置及面向。液晶板量產都要求連片出貨,連接點要求加在合適的位置,補強位盡量不加,手指位/插頭位/彎折位/離線或焊盤較近的位置都不能加。
FPC生產流程圖
動態(tài)FPC常規(guī)流程分析如下圖,生產流程各家工廠做法基本一致,但為提升動態(tài)FPC性能上,各公司主要通過如上流程中黑孔取代化銅+薄銅,等離子取代化學除膠,做出精密的細線路;以及在選材與設備的性能及工藝上突破。
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