淺談手機(jī)用FPC多層板的設(shè)計(jì)

淺談手機(jī)用FPC多層板的設(shè)計(jì)

　近幾年中，F(xiàn)PC憑借其自身特點(diǎn)，在滑蓋手機(jī)和折疊式手機(jī)的設(shè)計(jì)中，扮演著越來(lái)越重要的角色。

　　滑蓋手機(jī)板與折疊手機(jī)多層板訂單數(shù)量不斷增多，F(xiàn)PC的廠商如何控制品質(zhì)，在工藝中做好此類產(chǎn)品致關(guān)重要

　　一、前言

　　隨著電子產(chǎn)品的小型化、高速化、數(shù)字化，在個(gè)人通訊終端、山寨手機(jī)以及3G通訊的飛速發(fā)展和情報(bào)信息終端(電腦、電視、電話、傳真)網(wǎng)絡(luò)化的需求下，以適合通訊端手機(jī)產(chǎn)業(yè)的滑蓋式手機(jī)和折疊式手機(jī)中要求的FPC壽命及阻抗要求越來(lái)越細(xì)化，而在生產(chǎn)FPC的廠商中，如何去控制在工藝中做好此類產(chǎn)品是致關(guān)重要的。

　　FPC(Flexible Printed Circuit即可橈性印刷電路板，也可稱之為FWPC)的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

　　(1)柔性好：可任意彎曲變形，盤繞半徑小，可沿X﹑Y﹑Z三個(gè)方向自由移動(dòng)；
　　(2) 占用空間?。杭容p又薄，使儀器儀表的狹窄空間得到充分利用，滿足了電子產(chǎn)品微型輕小的要求；
　　(3) 重量輕：軟板是根據(jù)載流量而不是機(jī)械強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)的，故重量較輕；
　　(4) 密封性好：采用低張力密封設(shè)計(jì)，可耐受惡劣環(huán)境；
　　(5) 傳輸特性穩(wěn)定：導(dǎo)線間距可按電氣參數(shù)自由設(shè)計(jì)，一般版圖定稿；
　　(6) 裝配的工藝性好：產(chǎn)品自由端接和整體端接性能良好，適應(yīng)于焊接﹑插接，以及立體布線和三維空間連接等；
　　(7) 絕緣性能好：軟板采用的基材PI和PET類等高分子材料有較高的絕緣強(qiáng)度，而且一般線路均有覆蓋膜保護(hù)，故大大提高了絕緣性能。

　　近幾年中，F(xiàn)PC憑借其自身特點(diǎn)，在滑蓋手機(jī)和折疊式手機(jī)的設(shè)計(jì)中，扮演著越來(lái)越重要的角色。人們對(duì)其壽命的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。也因此，近來(lái)我司滑蓋手機(jī)板與折疊手機(jī)多層板訂單數(shù)量增多，為了加強(qiáng)品質(zhì)及對(duì)人員的培訓(xùn)，特針對(duì)滑蓋手機(jī)板與折疊式手機(jī)的多層板的設(shè)計(jì)排版理念、選材及生產(chǎn)過(guò)程中工藝維護(hù)等方面進(jìn)行控制，以減少不良的發(fā)生，增加一次合格率的百分比。

　　二、制作要求：

　　1、設(shè)計(jì)選材

　　第一步很重要。如果客戶沒有體現(xiàn)或指定用什么基材的話，則應(yīng)該考慮壓延銅，因?yàn)樗哪蛷澬员入娊忏~要好。但基材有膠與無(wú)膠對(duì)彎折性能又有著比較大的影響，一般來(lái)說(shuō)無(wú)膠基材的耐彎性比有膠基材的耐彎性要好。

　　基材的分類：

　　1.1 銅箔：

　　1.1.1 壓延銅。

　　壓延銅是將電解陰極銅淀熔煉成條狀物，經(jīng)延壓成形，由于熔煉之故，成分較單一且結(jié)晶分布均勻。因結(jié)晶方向平行于軟板，所以適用于頻率高的訊號(hào)的傳遞。壓延銅特性比電解銅好。其厚度有1/4OZ、1/3OZ、1/2OZ、1OZ、2OZ幾種。

　　1.1.2 電解銅：

　　電解銅箔是利用電鍍?cè)硎广~離子沉積在轉(zhuǎn)動(dòng)之平滑陰極鼓輪上，然后將銅箔從陰極滾輪上分離而得到有光面和毛面的銅箔，經(jīng)過(guò)表面處理后可使用。電解銅箔與陰極鼓接觸面非常光滑，但是另外一面因與鍍液接觸，在高電流密度作用下會(huì)粗糙。此粗糙面經(jīng)表面處理后可增加表面接觸面積而有利于提高與保護(hù)膜之附著性。其厚度有1/4OZ、1/3OZ、1/2OZ、1OZ、2OZ幾種。

　　常采用PI(聚醺亞胺)﹑PET(聚乙稀)或GE(玻璃纖維)。其中PI性能最好，價(jià)格也較高。 厚度有1/2mil、1mil、2mil幾種。

　　1.3 設(shè)計(jì)時(shí)選材搭配

　　因滑蓋手機(jī)性能要求較高，在材料的選擇上不管是基材還是CVL都應(yīng)該朝“薄”的方向去考慮。

　　1.4 設(shè)計(jì)排版

　　1.4.1 彎折區(qū)域線路要求：

　　a)需彎折部分中不能有通孔；
　　b)線路的最兩側(cè)需追加保護(hù)銅線，如果空間不足，應(yīng)選擇在彎折部分的內(nèi)R角追加保護(hù)銅線；
　　c)線路中的連接部分需設(shè)計(jì)成弧線。

　　1.4.2 彎折區(qū)域(air gap)要求：彎折區(qū)域需做分層，將膠去掉，便于分散應(yīng)力的作用。彎折的區(qū)域在不影響裝配的情況下，越大越好。

　　2、制作工藝

　　當(dāng)材料選好后，從制作工藝中去控制滑蓋板和多層板就顯得更為重要。要增加彎折次數(shù)，在制作時(shí)特別是沉電銅工序就要特別控制。一般的滑蓋板與多層板的分層板都是有壽命要求的，手機(jī)行業(yè)一般最低要求彎折達(dá)到8萬(wàn)次。

　　因FPC采用的一般工藝為整板電鍍工藝，不像硬板會(huì)經(jīng)過(guò)一次圖電，所以在電鍍銅時(shí)銅厚不要求鍍得太厚，面銅一般為0.1~0.3 mil最為合適。(在電鍍銅時(shí)孔銅和面銅的沉積比約為1:1)但為了保證孔銅質(zhì)量及SMT高溫時(shí)孔銅與基材不分層，以及裝在產(chǎn)品上的導(dǎo)電性和通訊性，銅厚厚度要求達(dá)到0.8~1.2mil或以上。

　　在這種情況下就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，或許有人會(huì)問(wèn)，面銅要求只有0.1~0.3mil，而(不加基材銅)孔銅要求在0.8~1.2mil以上是怎么做到的呢？這需要增加一道工序：一般FPC板的工藝流程圖(假如只要求鍍0.4~0.9mil)為：開料→ 鉆孔→沉銅(黑孔)→電銅(0.4~0.9mil)→圖形→后工序。

　而要制作有耐彎要求的工藝流程如下：開料→鉆孔→沉銅(黑孔)→ 一電(電 0.1~0.3mil)→通孔制作→二電(0.4~0.9mil)→圖形→后工序。

　　3、工序控制

　　一塊板在制作過(guò)程中要經(jīng)過(guò)很多道工序，從原先的銅箔到成品。要怎樣去控制呢？

　　3.1 開料

　　按照制品流程單上的要求，找到所需要的基材，進(jìn)行裁剪。人員在操作時(shí)要注意材料類型和種類不能搞錯(cuò)，開料尺寸不能搞錯(cuò)。避免把所需要的壓延銅開成電解銅或者PET銅箔。

　　3.2 鉆孔

　　鉆孔時(shí)為了保證品質(zhì)，鉆孔前的打包數(shù)量很重要，打包的多少跟鉆孔的質(zhì)量有很大關(guān)系，特別是多層板。

　　3.3 沉銅

　　在做多層板時(shí)，沉銅前應(yīng)該增加一等離孔處理工序，為的是能更好的除掉孔里面因鉆孔時(shí)所形成的一些膠。沉銅線如果是自動(dòng)線，在外設(shè)和各缸藥水都正常的情況下生產(chǎn)是不會(huì)有什么問(wèn)題的。如果沉銅線為手動(dòng)線的話，特別是在做多層板時(shí)主要的除油缸、預(yù)浸缸、活化缸、加速缸、和沉銅缸要增加震動(dòng)器，并要保證設(shè)備搖擺正常的情況下才能生產(chǎn)，以便使藥水能更深入的滲透到孔里面去。最主要的是各缸藥水濃度都在正常的管控范圍內(nèi)。

　　3.4 電銅

　　一般的雙面板，和多層板可以直接電到所要需要的厚度，只要保證整流器電流輸出正常、掛具導(dǎo)電正常、操作人員電流算準(zhǔn)確，問(wèn)題都不大。而沉銅后電銅前前處里也需要管控，沉銅后的板子在電銅前不能過(guò)微蝕，一過(guò)微蝕孔里面沉的那一層銅就會(huì)被微蝕掉，導(dǎo)致孔無(wú)銅而降低良率。

　　而對(duì)于有彎折要求的滑蓋手機(jī)板和折疊要求的多層板分層板就不能直接電到所需要的厚度，應(yīng)該分兩次電鍍，第一次整板電鍍，只要求電0.1~0.3mil就夠了，因?yàn)殡娿~是針對(duì)孔的，但在電銅時(shí)孔和面都會(huì)電上銅。所以基材也就只會(huì)增加0.1~0.3mil的厚度，對(duì)彎折沒什么影響。鍍完第一次后轉(zhuǎn)入圖形工站，用做好的通孔菲林(通孔菲林：在曝光顯影后露出來(lái)的只有孔，別的地方都是用干膜蓋住的)將制品曝出來(lái)。然后進(jìn)行第二次鍍銅，第二次鍍銅就只針對(duì)孔，不會(huì)針對(duì)面。也就是增加一次選鍍(選擇性電鍍)。

　　需要注意的是工程在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該把第二次電鍍的受鍍面積準(zhǔn)確的算出來(lái)，并標(biāo)識(shí)在流程單上面。因?yàn)樵陔婂冦~過(guò)程中，除了所電厚度對(duì)板的彎折有影響外，在電鍍銅過(guò)程中所添加的添加劑(光劑)多少對(duì)鍍層的彎折也有影響，光劑加得多得到的鍍層會(huì)光亮，但鍍層會(huì)變得很脆，經(jīng)不起彎折，所以在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于光劑的添加一定要按照供應(yīng)商所給的添加量為來(lái)添加。

　　3.5 圖形

　　圖形工站是最能體現(xiàn)產(chǎn)品良率的工序，F(xiàn)PC的不良如，Open/ short，缺口，線寬線距不合格等都和這個(gè)工序相關(guān)。對(duì)于良率的控制可能每個(gè)公司都有自己的一些方法，這里就不再描述。而對(duì)于多層板的層間錯(cuò)位則要特別注意。在多層板生產(chǎn)內(nèi)層時(shí)對(duì)位的菲林應(yīng)該選擇套PIN或三明治菲林來(lái)生產(chǎn)。而用來(lái)對(duì)位的標(biāo)識(shí)孔也應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到它的全面性，才不會(huì)導(dǎo)致多層板內(nèi)層與外層錯(cuò)位。

　　3.6 壓制(壓合)

　　壓制工序的溫度對(duì)產(chǎn)品的耐彎折性也是有一定影響的，不管是壓CVL還是壓基材，溫度過(guò)高相對(duì)而言都會(huì)使產(chǎn)品的耐彎折性能下降，并對(duì)漲縮都會(huì)有影響，可以跟據(jù)供應(yīng)商提供的參數(shù)進(jìn)行生產(chǎn)。

　　快壓后烘板對(duì)于有彎折要求的制品溫度不要超過(guò)180°?？刂圃?60°是比較合理的。

　　表面皮膜的處理對(duì)耐彎性不影響，畢竟耐彎的區(qū)域不會(huì)是做過(guò)以上處理的地方。但表面皮膜的品質(zhì)也是影響產(chǎn)品良率的一大項(xiàng)。一般處理后表面鍍層不可以有起泡、脫落等現(xiàn)象，鍍層厚度達(dá)到客戶所要求的厚度都可以放行。

　　三、總結(jié)

　　隨著通訊市場(chǎng)發(fā)展需求日漸增長(zhǎng)，針對(duì)于FPC來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品防護(hù)及個(gè)人的操作品質(zhì)意識(shí)都對(duì)其有著較大的影響，本文所闡述的也只是針對(duì)產(chǎn)品耐彎性及多層板所要注意的一些工序的品質(zhì)要求。也希望越來(lái)越多的同行能一起探討。