挠性及刚挠印制电路板-共52页课件.ppt
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- 印制 电路板 52 课件
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1、LOGO挠性及刚挠印制电路板挠性及刚挠印制电路板 挠性及刚挠印制板的性能要求挠性及刚挠印制板的性能要求4.挠性板的制造挠性板的制造 3.挠性及刚挠印制板的材料及设计标准挠性及刚挠印制板的材料及设计标准 2.概述概述1.挠性印制电路板(挠性印制电路板(FPC)的发展趋势)的发展趋势 5.v 挠性印制电路板具有轻、薄、短、小、结构灵活的特点挠性印制电路板具有轻、薄、短、小、结构灵活的特点.挠性印制电路板的功能可区分为四种,分别为挠性印制电路板的功能可区分为四种,分别为 引脚线路引脚线路 印制电路印制电路 连接器连接器 功能整合系统功能整合系统挠性印制板(挠性印制板(Flexible Printed
2、 Board):又称为柔性又称为柔性板或软板。板或软板。刚挠印制板(刚挠印制板(Rigid-Flex Printed Board):又称为刚又称为刚柔结合板柔结合板 7.1概论概论v7.1.1 挠性印制电路板的性能特点挠性印制电路板的性能特点(1)挠性基材是由薄膜组成,体积小、重量。挠性基材是由薄膜组成,体积小、重量。(2)挠性板基材可弯折挠曲,可用于刚性印制板无法安装的任意几何挠性板基材可弯折挠曲,可用于刚性印制板无法安装的任意几何形状的设备机体中。形状的设备机体中。(3)挠性电路可以向三维空间扩展,提高了电路设计和机械结构设计的挠性电路可以向三维空间扩展,提高了电路设计和机械结构设计的自由
3、度。自由度。(4)挠性板除有普通线路板作用外,还可以有多种功能用途,如可用作挠性板除有普通线路板作用外,还可以有多种功能用途,如可用作感应线圈,电磁屏蔽,触摸开关按键等感应线圈,电磁屏蔽,触摸开关按键等 7.1概论概论按线路层数分类按线路层数分类 (1)挠性单面印制板挠性单面印制板 (2)挠性双面印制板挠性双面印制板 (3)挠性多层印制板挠性多层印制板 (4)挠性开窗板挠性开窗板7.1.2 挠性印制电路板(FPC)的分类 7.1概论概论按物理强度的软硬分类按物理强度的软硬分类 (1)挠性印制板挠性印制板 (2)刚挠印制板刚挠印制板 7.1概论概论7.1.2 挠性印制电路板(FPC)的分类按基材
4、分类按基材分类v聚酰亚胺型挠性印制板聚酰亚胺型挠性印制板 v聚酯型挠性印制板聚酯型挠性印制板(3)环氧聚酯玻璃纤维混合型挠性印制板环氧聚酯玻璃纤维混合型挠性印制板(4)芳香族聚酰胺型挠性印制板芳香族聚酰胺型挠性印制板(5)聚四氟乙烯介质薄膜聚四氟乙烯介质薄膜7.1.2 挠性印制电路板(FPC)的分类 7.1概论概论PI(聚酰亚胺)印制板7.1.3 挠性及刚挠印制电路板的结构形式挠性及刚挠印制电路板的结构形式 7.1概论概论7.1.4 历史沿革历史沿革1.53年美国研制成功挠性印制板。年美国研制成功挠性印制板。2.70年代已开发出刚挠结合板。年代已开发出刚挠结合板。3.80年代,日本取代美国,产
5、能跃居世界第一位。年代,日本取代美国,产能跃居世界第一位。4.90年代,韩国、台湾和大陆等地开始批量生产。年代,韩国、台湾和大陆等地开始批量生产。v 全球挠性板市场全球挠性板市场2000年产值达到年产值达到39亿美元,亿美元,2019年接近年接近60亿亿美元,年平均增长率超过了美元,年平均增长率超过了13,远远大于刚性板的,远远大于刚性板的5。我。我国的年增长率达国的年增长率达30,目前排在日本、美国和台湾之后,居世目前排在日本、美国和台湾之后,居世界第四。界第四。v 目前挠性印制板的技术现状目前挠性印制板的技术现状 国外加工精度:线宽:国外加工精度:线宽:50m;孔径:;孔径:0.1mm;层
6、数;层数10层层以上。以上。国内:线宽:国内:线宽:75m;孔径:;孔径:0.2mm;层数;层数4层。层。7.1概论概论7.2 挠挠&刚印制板的材料及设计标准刚印制板的材料及设计标准7.2.1 挠性印制板的材料挠性印制板的材料 挠性介质薄膜;挠性粘结薄膜;铜箔;覆盖层材料。常用的挠性介质薄膜有常用的挠性介质薄膜有 聚酯类;聚酰亚胺类;聚氟类。粘结薄膜材料粘结薄膜材料丙烯酸类,环氧类和聚酯类。杜邦公司:改性丙烯酸薄膜,丙烯酸与聚酰亚胺薄膜的结合力极好,具有极佳的耐化学性和耐热冲击性,而且挠性很好。Fortin公司:无增强材料低流动度环氧粘结薄膜以及不流动环氧玻璃布半固化片。环氧树脂与聚酰亚胺薄膜
7、的结合力不如丙烯酸树脂,因而主要用于粘结覆盖层和内层。7.2 挠挠&刚印制板的材料及设计标准刚印制板的材料及设计标准铜箔铜箔 印制板采用的铜箔主要分为电解铜箔印制板采用的铜箔主要分为电解铜箔(ED)和压延铜箔和压延铜箔(RA)。电解铜箔是采用电镀的方式形成,其铜微粒结)。电解铜箔是采用电镀的方式形成,其铜微粒结晶状态为垂直针状,易在蚀刻时形成垂直的线条边缘,利晶状态为垂直针状,易在蚀刻时形成垂直的线条边缘,利于精细导线的制作。但是其只适用于刚性印制板。挠性覆于精细导线的制作。但是其只适用于刚性印制板。挠性覆铜基材多选用压延铜箔,其铜微粒呈水平轴状结构,能适铜基材多选用压延铜箔,其铜微粒呈水平轴
8、状结构,能适应多次挠曲。但这种铜箔在蚀刻时在某种微观程度上会对应多次挠曲。但这种铜箔在蚀刻时在某种微观程度上会对蚀刻剂造成一定阻挡。蚀刻剂造成一定阻挡。7.2 挠挠&刚印制板的材料及设计标准刚印制板的材料及设计标准v覆盖层覆盖层v 覆盖层是盖在挠性印制板表面的绝缘保护层,起到保护表面覆盖层是盖在挠性印制板表面的绝缘保护层,起到保护表面导线和增加基板强度的作用。通常的覆盖层是与基材相同材导线和增加基板强度的作用。通常的覆盖层是与基材相同材料的绝缘薄膜。料的绝缘薄膜。v 覆盖层是挠性板和刚性板最大不同之处,它不仅是起阻覆盖层是挠性板和刚性板最大不同之处,它不仅是起阻 焊作焊作用,而且使挠性电路不受
9、尘埃、潮气、化学药品的侵蚀以及用,而且使挠性电路不受尘埃、潮气、化学药品的侵蚀以及减小弯曲过程中应力的影响,它要求能忍耐长期的挠曲。减小弯曲过程中应力的影响,它要求能忍耐长期的挠曲。覆盖层材料根据其形态分为干膜型和油墨型,根据是否感光分覆盖层材料根据其形态分为干膜型和油墨型,根据是否感光分为非感光覆盖层和感光覆盖层。传统的覆盖膜在物理性能方为非感光覆盖层和感光覆盖层。传统的覆盖膜在物理性能方面有极佳的平衡性能,特别适合于长期的动态挠曲。面有极佳的平衡性能,特别适合于长期的动态挠曲。7.2 挠挠&刚印制板的材料及设计标准刚印制板的材料及设计标准精度(最小窗口)可靠性(耐挠曲性)材料选择设备/工具
10、技术难度经验需求成本传统的覆盖膜低(800m)高(寿命长)PI,PETNC钻机热压高高覆盖膜激光钻孔高(50m)高(寿命长)PI,PET热压机构低高网印液态油墨低(600m)可接受(寿命短)环氧,PI网印中低感光干膜型高(80m)可接受(寿命短)PI,丙烯酸层压、曝光、显影中中感光液态油墨型高(80m)可接受(寿命短)环氧,PI涂布、曝光、显影高低表114几种覆盖层工艺的比较v 近十年来为了迎合挠性电路发展的需求,开发了在传统覆近十年来为了迎合挠性电路发展的需求,开发了在传统覆盖膜上进行激光钻孔以及感光的覆盖层盖膜上进行激光钻孔以及感光的覆盖层 增强板增强板v 增强板是粘合在挠性板局部位置的板
11、材,对挠性薄膜基板增强板是粘合在挠性板局部位置的板材,对挠性薄膜基板起支撑加强作用,便于印制板的连接、固定、插装元器件起支撑加强作用,便于印制板的连接、固定、插装元器件或其它功能。增强板材料根据用途不同而选择,常用挠性或其它功能。增强板材料根据用途不同而选择,常用挠性印制板由于需要弯曲,不希望机械强度和硬度太大。印制板由于需要弯曲,不希望机械强度和硬度太大。刚性层压板刚性层压板 v 用于生产刚挠印制板的刚性层压板主要有环氧玻璃布层压用于生产刚挠印制板的刚性层压板主要有环氧玻璃布层压板和聚酰亚胺玻璃布层压板。聚酰亚胺层压板是比较理想板和聚酰亚胺玻璃布层压板。聚酰亚胺层压板是比较理想的生产刚挠印制
12、板的材料,具有耐热性高的优点,但是价的生产刚挠印制板的材料,具有耐热性高的优点,但是价格昂贵,且层压工艺复杂。环氧玻璃布层压板是最常用的格昂贵,且层压工艺复杂。环氧玻璃布层压板是最常用的生产刚性印制板的材料,它的价格比较便宜,但是耐热性生产刚性印制板的材料,它的价格比较便宜,但是耐热性差。由于热膨胀系数较大,因而在差。由于热膨胀系数较大,因而在Z方向的膨胀较大。方向的膨胀较大。7.2 挠挠&刚印制板的材料及设计标准刚印制板的材料及设计标准v7.2.2挠&刚印制板的设计标准7.2 挠挠&刚印制板的材料及设计标准刚印制板的材料及设计标准v 挠性印制板设计时处理要求考虑挠性印制板的基材、粘结挠性印制
13、板设计时处理要求考虑挠性印制板的基材、粘结层、铜箔、覆盖层和增强板及表面处理的不同材质、厚度层、铜箔、覆盖层和增强板及表面处理的不同材质、厚度和不同的组合,还有其性能,如剥离强度、抗挠曲性能、和不同的组合,还有其性能,如剥离强度、抗挠曲性能、化学性能、工作温度等,特别要考虑所设计的挠性印制板化学性能、工作温度等,特别要考虑所设计的挠性印制板客户的装配和具体的应用。这方面具体参考客户的装配和具体的应用。这方面具体参考IPC标准:标准:IPC-D-249 IPC-22337.2 挠挠&刚印制板的材料及设计标准刚印制板的材料及设计标准v 7.2.2挠&刚印制板的设计标准v 材料的热膨胀系数(材料的热
14、膨胀系数(CTE)v 刚挠印制板材料的热膨胀系数对保证金属化孔的耐热冲击性十分重刚挠印制板材料的热膨胀系数对保证金属化孔的耐热冲击性十分重要。热膨胀系数大的材料,它在经受热冲击时,在要。热膨胀系数大的材料,它在经受热冲击时,在Z方向上的膨胀方向上的膨胀与铜的膨胀差异大,因而极易造成金属化孔的断裂。与铜的膨胀差异大,因而极易造成金属化孔的断裂。特性 试验方法 丙烯酸膜 聚酰亚胺膜 环氧 铜 玻璃化温度(0C)IPC-TM-650 2.4.2545185103无Z轴热膨胀系数IPC-TM-650 10-6/0C2.3.24(25-2750C)50013024017.6v 实验证明,刚挠多层板的平均
15、热膨胀系数是随丙烯酸树实验证明,刚挠多层板的平均热膨胀系数是随丙烯酸树脂厚度百分比的提高而升高。平均热膨胀系数小的刚性脂厚度百分比的提高而升高。平均热膨胀系数小的刚性板,随着温度的升高其尺寸变化最小;平均热膨胀系数板,随着温度的升高其尺寸变化最小;平均热膨胀系数大的挠性板尺寸变化最大;刚挠印制板由于是刚挠混合大的挠性板尺寸变化最大;刚挠印制板由于是刚挠混合结构,因而热膨胀系数居中。结构,因而热膨胀系数居中。7.3 挠性板的制造挠性板的制造挠性印制板的制造有不同方法,按挠性板类型介绍。挠性印制板的制造有不同方法,按挠性板类型介绍。v 7.3.1挠性单面板制造挠性单面板制造 挠性单面板是用量最大、
16、最普通的挠性印制板种类。挠性单面板是用量最大、最普通的挠性印制板种类。按挠性单面板生产过程有滚辊连续式(按挠性单面板生产过程有滚辊连续式(Roll to Roll)和)和单片间断式二类。单片间断式二类。滚辊连续生产滚辊连续生产是成卷加工。特点是:生产效率高,但是成卷加工。特点是:生产效率高,但产品品种生产变化不灵活。连续法加工生产按挠性覆铜产品品种生产变化不灵活。连续法加工生产按挠性覆铜板受力方式又分两种:板受力方式又分两种:单片间断式生产单片间断式生产是把覆铜箔基材裁切成单块(是把覆铜箔基材裁切成单块(Panel),),按流程顺序加工,各工序之间是有间断的。即通常所说的按流程顺序加工,各工序
17、之间是有间断的。即通常所说的单片加工单片加工(Panel-To-Panel)。其特点是:产品品种生产变化。其特点是:产品品种生产变化灵活,但生产效率低。灵活,但生产效率低。挠性单面板加工过程示意图丝 印 涂 覆层涂 覆 层 固化裁切覆铜板材或薄膜基材覆箔板或薄膜钻孔或冲孔裁 切 覆 膜材料覆盖膜钻孔或冲孔薄 膜 上 丝印 导 电 胶和固化覆箔板上印刷电路图形蚀 刻 导 电图 形 去 除抗蚀剂电镀电路图形去除抗蚀剂快速蚀刻应 用 覆 盖层层 压 覆 盖层涂覆可焊性保护层模具冲切电路板最终检验挠性单面板生产工艺流程图v7.3.1挠性单面板制造挠性单面板制造v 印制和蚀刻加工法(减成法)印制和蚀刻加
18、工法(减成法)v 印制和蚀刻加工法是挠性板制造最常用的工艺方法。在绝印制和蚀刻加工法是挠性板制造最常用的工艺方法。在绝缘薄膜基材上覆盖有金属箔(铜箔),在铜箔表面印制产缘薄膜基材上覆盖有金属箔(铜箔),在铜箔表面印制产生线路图形,再经化学蚀刻去除未保护的铜,留下的铜形生线路图形,再经化学蚀刻去除未保护的铜,留下的铜形成电路。成电路。7.3 挠性板的制造挠性板的制造v7.3.1挠性单面板制造挠性单面板制造模具冲压加工法模具冲压加工法模具冲压加工法是用特殊制作的模具,在成卷铜箔上冲切模具冲压加工法是用特殊制作的模具,在成卷铜箔上冲切出电路图形,并同步把导体线路层压在有粘合胶的薄膜基材出电路图形,并
19、同步把导体线路层压在有粘合胶的薄膜基材上。上。v 加成和半加成加工法加成和半加成加工法(1)挠性板制造中采用聚合厚膜技术是种加成法工艺。该挠性板制造中采用聚合厚膜技术是种加成法工艺。该方法采用导电涂料经丝网印制在薄膜基材表面上印刷电路方法采用导电涂料经丝网印制在薄膜基材表面上印刷电路图形,再经过紫外光或热辐射固化。图形,再经过紫外光或热辐射固化。(2)(2)挠性板制造中采用先进的阴极喷镀涂技术,类似于半挠性板制造中采用先进的阴极喷镀涂技术,类似于半加成法工艺。加成法工艺。7.3 挠性板的制造挠性板的制造v7.3.1挠性单面板制造挠性单面板制造v7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造挠性双面板
20、和挠性多层板的制造v 挠性双面印制板:在基材的两个面各有一层导电图形,金属化孔使两面形成电连接,以满足挠曲性设计及功能要求,其最普通的制造方法是非连续法(片材加工法)。v 挠性多层板将三层或多层单面挠性电路或双面挠性电路层压在一起,而后钻孔、电镀形成电连接,可以获得高密度和高性能的电子封装。7.3 挠性板的制造挠性板的制造上层膜覆盖裁切双面覆铜板覆铜板钻图形孔化学镀铜电镀铜A.快速镀 B.全板增厚镀形成抗蚀图形A.电镀图形 B.抗蚀、掩孔图形电镀铜和锡铅去除抗蚀膜蚀刻铜退出锡铅去除抗蚀膜两面印制涂覆层固化两面覆上覆盖膜层压涂覆可焊性保护层电气测试外形冲切最终检验裁切覆膜材料覆盖膜冲或钻孔下层膜
21、覆盖图1115 双面挠性印制板工艺流程图 图1117 整板电镀蚀刻法挠性双面板制造工艺7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造挠性双面板和挠性多层板的制造选择材料内层成像表面处理层压钻孔蚀刻去膜图形电镀成像孔金属化前处理热熔烘板局部退pb/sn烘板压覆盖层前处理全板退pb/sn压覆盖层外形加工热风整平图1116 常规挠性多层板制造工艺流程图7.3.2 挠性双面板和挠性多层板的制造挠性双面板和挠性多层板的制造v 下料下料挠性板的下料内容主要有挠性覆铜板、覆盖层、增强板,挠性板的下料内容主要有挠性覆铜板、覆盖层、增强板,层压用的主要辅助材料有分离膜、敷形材料或硅橡胶板、层压用的主要辅助材料有分离膜
22、、敷形材料或硅橡胶板、吸墨纸或铜板纸等。吸墨纸或铜板纸等。v 钻孔钻孔无论是挠性覆铜板还是覆盖层,它们都是又软又薄难钻孔,无论是挠性覆铜板还是覆盖层,它们都是又软又薄难钻孔,因此在钻孔前都要叠板,即十几张覆盖层或十几张覆铜板因此在钻孔前都要叠板,即十几张覆盖层或十几张覆铜板象本书一样叠在一起。象本书一样叠在一起。v 去钻污和凹蚀去钻污和凹蚀经过钻孔的印制板孔壁上可能有树脂钻污,只有将钻污彻经过钻孔的印制板孔壁上可能有树脂钻污,只有将钻污彻底清除才能保证金属化孔的质量。双面的挠性覆铜板经钻底清除才能保证金属化孔的质量。双面的挠性覆铜板经钻孔后一般需要去钻污和凹蚀,然后进行孔化。孔后一般需要去钻污
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