构成FPC柔性印制板的材料
柔性印制板的材料一、绝缘基材
绝缘基材是一种可挠曲的绝缘薄膜。作为电路板的绝缘载体，选择柔性介质薄膜，要求综合考察材料的耐热性能、覆形性能、厚度、机械性能和电气性能等。现在工程上常用的是聚酰亚胺(pi:polyimide，商品名kapton)薄膜、聚酯(pet：polyester，商品名mylar)薄膜和聚四氟乙烯(ptfe：ployterafluoroethylene)薄膜。一般薄膜厚度选择在o.0127～o.127mm(o．5～5mil)范围内。聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜和聚四氟乙烯薄膜性能对比见下表10
柔性印制板的材料二、黏结片
黏结片的作用是黏合薄膜与金属箔，或黏结薄膜与薄膜(覆盖膜)。针对不同薄膜基材可采用不同类型的黏结片，如聚酯用黏结片与聚酰亚胺用黏结片就不一样，聚酰亚胺基材的黏结片有环氧类和丙烯酸类之分。选择黏结片则主要考察材料的流动性及其热膨胀系数。也有无黏结片的聚酰亚胺覆铜箔板，耐化学药品性和电气性能等更佳。常见柔性黏结片性能比较见下表。
由于丙烯酸黏结片玻璃化温度较低，在钻孔过程中产生的大量沾污不易除去，影响金属化孔质量，以及其他粘接材料等不尽人意处，所以，多层柔性电路的层间黏结片常用聚酰亚胺材料，因为与聚酰亚胺基材配合，其问的cte(热膨胀系数)一致，克服了多层柔性电路中尺寸不稳定性的问题，且其他性能均能令人满意。
柔性印制板的材料三、铜箔
铜箔是覆盖黏合在绝缘基材上的导体层，经过以后的选择性蚀刻形成导电线路。这种铜箔绝大多数是采用压延铜箔(rolled copper foil)或电解铜箔(electrodeposited copper foil)。压延铜箔的延展性、抗弯曲性优于电解铜箔，压延铜箔的延伸率为20％～45％，电解铜箔的延伸率为4％～40％。铜箔厚度最常用35um(1oz)，也有薄18um(o.5oz)或厚70um(2oz)，甚至105um(30z)。电解铜箔是采用电镀方式形成，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，有利于精密线路的制作；但在弯曲半径小于5mm或动态挠曲时，针状结构易发生断裂；因此，柔性电路基材多选用压延铜箔，其铜微粒呈水平轴状结构，能适应多次绕曲。
柔性印制板的材料四、覆盖层
覆盖层是覆盖在柔性印制电路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。外层图形的保护材料，一般有两类可供选择。
第一类是干膜型(覆盖膜)，选用聚酰亚胺材料，无需胶黏剂直接与蚀刻后需保护的线路板以层压方式压合。这种覆盖膜要求在压制前预成型，露出需焊接部分，故而不能满足较细密的组装要求。
第二类是感光显影型。感光显影型的第一种是在覆盖干膜采用贴膜机贴压后，通过感光显影方式露出焊接部分，解决了高密度组装的问题；第二种是液态丝网印刷型覆盖材料，常用的有热固型聚酰亚胺材料，以及感光显影型柔性电路板专用阻焊油墨等。
这类材料能较好地满足细间距、高密度装配的挠性板的要求。
柔性印制板的材料五、增强板
增强板黏合在挠性板的局部位置板材，对柔性薄膜基板超支撑加强作用，便于印制板的连接、固定或其他功能。增强板材料根据用途的不同而选样，常用聚酯、聚酰亚胺薄片、环氧玻纤布板、酚醛纸质板或钢板、铝板等。
产品特点：
1.可自由弯曲、折叠、卷绕，可在三维空间随意移动及伸缩。
2.散热性能好，可利用FPC缩小体积。
3.实现轻量化、小型化、薄型化，从而达到元件装置和导线连接一体化。
柔性电路FPC的功能
1．柔性电路的挠曲性和可靠性
目前柔性电路有：单面、双面、多层柔性板和刚柔性板四种。
①单面柔性板是成本最低，当对电性能要求不高的印制板。在单面布线时，应当选用单面柔性板。其具有一层化学蚀刻出的导电图形，在柔性绝缘基材面上的导电图形层为压延铜箔。绝缘基材可以是聚酰亚胺，聚对苯二甲酸乙二醇酯，芳酰胺纤维酯和聚氯乙烯。
②双面柔性板是在绝缘基膜的两面各有一层蚀刻制成的导电图形。金属化孔将绝缘材料两面的图形连接形成导电通路，以满足挠曲性的设计和使用功能。而覆盖膜可以保护单、双面导线并指示元件安放的位置。
③多层柔性板是将3层或更多层的单面或双面柔性电路层压在一起，通过钻孑l、电镀形成金属化孔，在不同层间形成导电通路。这样，不需采用复杂的焊接工艺。多层电路在更高可靠性，更好的热传导性和更方便的装配性能方面具有巨大的功能差异。在设计布局时，应当考虑到装配尺寸、层数与挠性的相互影响。
④传统的刚柔性板 是由刚性和柔性基板有选择地层压在一起组成的。结构紧密，以金属化孑l形成导电连接。如果一个印制板正、反面都有元件，刚柔性板是一种很好的选择。但如果所有的元件都在一面的话，选用双面柔性板，并在其背面层压上一层fr4增强材料，会更经济。
柔性电路产业正处于规模小但迅猛发展之中。聚合物厚膜法是一种高效、低成本的生产工艺。该工艺在廉价的柔性基材上，选择性地网印导电聚合物油墨。其代表性的柔性基材为pet。聚合物厚膜法导体包括丝印金属填料或碳粉填料。聚合物厚膜法本身很清洁，使用无铅的smt胶黏剂，不必蚀刻。因其使用加成工艺且基材成本低，聚合物厚膜法电路是铜聚酰亚胺薄膜电路价格的1／10；是刚性电路板价格的1／2～1／3。聚合物厚膜法尤其适用于设备的控制面板。在移动电话和其他的便携产品上，聚合物厚膜法适合将印制电路主板上的元件、开关和照明器件转变成聚合物厚膜法电路。既节省成本，又减少能源消耗。
⑤混合结构的柔性电路是一种多层板，导电层由不同金属构成。一个8层板使用fr-4作为内层的介质，使用聚酰亚胺作为外层的介质，从主板的三个不同方向伸出引线，每根引线由不同的金属制成。康铜合金、铜和金分别作独立的引线。这种混合结构大多用在电信号转换与热量转换的关系及电性能比较苛刻的低温情况下，是惟一可行的解决方法。
可通过内连设计的方便程度和总成本进行评价，以达到最佳的性能价格比。
2．柔性电路的经济性
如果电路设计相对简单，总体积不大，而且空间适宜，传统的内连方式大多要便宜很多。如果线路复杂，处理许多信号或者有特殊的电学或力学性能要求，柔性电路是一种较好的设计选择。当应用的尺寸和性能超出刚性电路的能力时，柔性组装方式是最经济的。在一张薄膜上可制成内带5mil通孔的12mil焊盘及3mil线条和间距的柔性电路。因此，在薄膜上直接贴装芯片更为可靠。因为不含可能是离子钻污源的阻燃剂。这些薄膜可能具有防护性，并在较高的温度下固化，得到较高的玻璃化温度。柔性材料比起刚性材料节省成本的原因是免除了接插件。
高成本的原材料是柔性电路价格居高的主要原因。原材料的价格差别较大，成本最低的聚酯柔性电路所用原材料的成本是刚性电路所用原材料的1．5倍；高性能的聚酰亚胺柔性电路则高达4倍或更高。同时，材料的挠性使其在制造过程中不易进行自动化加工处理，从而导致产量下降；在最后的装配过程中易出现缺陷，这些缺陷包括剥下挠性附件、线条断裂。当设计不适合应用时，这类情况更容易发生。在弯曲或成型引起的高应力下，常常需选择增强材料或加固材料。尽管其原料成本高，制造麻烦，但是可折叠、可弯曲以及多层拼板功能，会使整体组件尺寸减小，所用材料随之减少，使总的组装成本降低。
一般说来，柔性电路的确比刚性电路的花费大，成本较高。柔性板在制造时，许多情况下不得不面对这样一个事实，许多的参数超出了公差范围。制造柔性电路的难处就在于材料的挠性。
3．柔性电路的成本
没尽管有上述的成本方面的因素，但柔性装配的价格正在下降，变得和传统的刚性电路相接近。其主要原因是引入了更新的材料，改进了生产工艺以及变更了结构。现在的结构使得产品的热稳定性更高，很少有材料不匹配。一些更新的材料因铜层更薄而可以制出更精密线条，使组件更轻巧，更加适合装入小的空间。过去，采用辊压工艺将铜箔黏附在涂有胶黏剂的介质上，如今，可以不使用胶黏剂直接在介质上生成铜箔。这些技术可以得到数微米厚的铜层，得到3m．1甚至宽度更窄的精密线条。除去了某些胶黏剂以后的柔性电路具有阻燃性能。这样既可加速ul认证过程又可进一步降低成本。柔性电路板焊料掩膜和其他的表面涂料使柔性组装成本进一步地降低。
在未来数年中，更小、更复杂和组装造价更高的柔性电路将要求更新颖的方法组装，并需增加混合柔性电路。对于柔性电路工业的挑战是利用其技术优势，保持与计算机、远程通信、消费需求以及活跃的市场同步。另外，柔性电路将在无铅化行动中起到重要的作用。
柔性电路板的结构、工艺及设计
(参考http://www.maihui.net/book/pcb20082.htm )
随着越来越多的手机采用翻盖结构，柔性电路板也随之越来越多的被采用。
按照基材和铜箔的结合方式划分，柔性电路板可分为两种：
有胶柔性板和无胶柔性板。
其中无胶柔性板的价格比有胶的柔性板要高得多，但是它的柔韧性、铜箔和基材的结合力、焊盘的平面度等参数也比有胶柔性板要好。所以它一般只用于那些要求很高的场合，如：COF(CHIP ON FLEX，柔性板上贴装裸露芯片，对焊盘平面度要求很高)等。
由于其价格太高，目前在市场上应用的绝大部分柔性板还是有胶的柔性板。
下面我们要介绍和讨论的也是有胶的柔性板。由于柔性板主要用于需要弯折的场合，若设计或工艺不合理，容易产生微裂纹、开焊等缺陷。下面就是关于柔性电路板的结构及其在设计、工艺上的特殊要求。
柔性板的结构
按照导电铜箔的层数划分，分为单层板、双层板、多层板、双面板等。
单层板的结构：这种结构的柔性板是最简单结构的柔性板。通常基材+透明胶+铜箔是一套买来的原材料，保护膜+透明胶是另一种买来的原材料。首先，铜箔要进行刻蚀等工艺处理来得到需要的电路，保护膜要进行钻孔以露出相应的焊盘。清洗之后再用滚压法把两者结合起来。然后再在露出的焊盘部分电镀金或锡等进行保护。这样，大板就做好了。一般还要冲压成相应形状的小电路板。
也有不用保护膜而直接在铜箔上印阻焊层的，这样成本会低一些，但电路板的机械强度会变差。除非强度要求不高但价格需要尽量低的场合，最好是应用贴保护膜的方法。
双层板的结构：当电路的线路太复杂、单层板无法布线或需要铜箔以进行接地屏蔽时，就需要选用双层板甚至多层板。
多层板与单层板最典型的差异是增加了过孔结构以便连结各层铜箔。一般基材+透明胶+铜箔的第一个加工工艺就是制作过孔。先在基材和铜箔上钻孔，清洗之后镀上一定厚度的铜，过孔就做好了。之后的制作工艺和单层板几乎一样。
双面板的结构：双面板的两面都有焊盘，主要用于和其他电路板的连接。虽然它和单层板结构相似，但制作工艺差别很大。它的原材料是铜箔，保护膜+透明胶。先要按焊盘位置要求在保护膜上钻孔，再把铜箔贴上，腐蚀出焊盘和引线后再贴上另一个钻好孔的保护膜即可。
材料的性能及选择方法
(1)、基材：
材料为聚酰亚胺(POLYMIDE)，是一种耐高温，高强度的高分子材料。它是由杜邦发明的高分子材料，杜邦出产的聚酰亚胺名字叫KAPTON。另外还可买到一些日本生产的聚酰亚胺，价钱比杜邦便宜。
它可以承受400摄氏度的温度10秒钟，抗拉强度为15，000-30，000PSI。
25μm厚的基材价格最便宜，应用也最普遍。如果需要电路板硬一点，应选用50μm的基材。反之，如果需要电路板柔软一点，则选用13μm的基材。
2)、基材的透明胶：
分为环氧树脂和聚乙烯两种，都为热固胶。聚乙烯的强度比较低，如果希望电路板比较柔软，则选择聚乙烯。
基材和其上的透明胶越厚，电路板越硬。如果电路板有弯折比较大的区域，则应尽量选用比较薄的基材和透明胶来减少铜箔表面的应力，这样铜箔出现微裂纹的机会比较小。当然，对于这样的区域，应该尽可能选用单层板。
(3)、铜箔：
分为压延铜和电解铜两种。压延铜强度高，耐弯折，但价格较贵。电解铜价格便宜得多，但强度差，易折断，一般用在很少弯折的场合。
铜箔厚度的选择要依据引线最小宽度和最小间距而定。铜箔越薄，可达到的最小宽度和间距越小。
选用压延铜时，要注意铜箔的压延方向。铜箔的压延方向要和电路板的主要弯曲方向一致。
(4)、保护膜及其透明胶：
同样，25μm的保护膜会使电路板比较硬，但价格比较便宜。对于弯折比较大的电路板，最好选用13μm的保护膜。
透明胶同样分为环氧树脂和聚乙烯两种，使用环氧树脂的电路板比较硬。当热压完成后，保护膜的边缘会挤出一些透明胶，若焊盘尺寸大于保护膜开孔尺寸时，此挤出胶会减小焊盘尺寸并造成其边缘不规则。此时，应尽量选用13μm厚度的透明胶。
(5)、焊盘镀层：
对于弯折比较大又有部分焊盘裸露的电路板，应采用电镀镍+化学镀金层、镍层应尽可能薄：0．5-2μm，化学金层0.05-0．1μm。
焊盘及引线的形状设计
(1)．SMT焊盘：
——普通焊盘：
防止微裂纹的发生。
——加强型焊盘：
如果要求焊盘强度很高或做加强型设计。
——LED焊盘：
由于LED的位置要求很高并且往往在组装过程中受力，故其焊盘要做特殊设计。
——QFP、SOP或BGA的焊盘:
由于角上的焊盘应力较大，要做加强型设计。
(2)．引线：
——为了避免应力集中，引线要避免直角拐角，而应采用圆弧形拐角。
——接近电路板外形拐角处的引线，为避免应力集中，应做如下设计：
对外接口的设计
(1)、焊接孔或插头处的电路板设计：
由于焊接孔或插头处在插接操作时应力较大，要做加强型设计以避免裂纹。
用加强板来增加电路板焊接孔插头处的硬度，厚度一般为0．2-0．3mm，材料为聚酰亚胺、PET或金属。对于焊盘镀层，插头最好选电镀镍+硬金，焊孔选电镀镍+化学金。
(2)、热压焊接处的设计：
一般用于两个柔性板或柔性板与硬电路板的连接。
若在热压焊区域附近需要弯折电路板，要在此区域上贴聚酰亚胺胶带或点胶进行保护以避免焊盘根部折断。
(3)、ACF热压处的设计：
冲压孔和小电路板边角的设计(见表3)
针对SMT的设计：
(1)、元器件的方向：
元件的长度方向要避开柔性板的弯曲方向。
(2)、大的QFP或BGA要在柔性板反面贴加强板或在IC下灌胶。
加强板的材料为FR4，厚度大于0．2毫米，面积大于元件外边缘0．5毫米。
(3)、柔性板靠近边缘的部位要做两个定位孔。还需要做两个贴片用识别焊盘，其直径为1毫米，距离其他焊盘至少3．5毫米，表面镀金或镀锡，平面度要好。
(4)、如果大的柔性板是由许多小板组成，每个小板上要做一个环形(内径3．2毫米)的坏电路板识别焊盘。若此小电路板已损坏，可用黑色记号笔把此识别焊盘涂黑，以避开以后的操作。
(5)、元件离电路板边缘的最小距离为2．5毫米，元件之间的最小间距为0．5毫米。
(6)、元件下不要有过孔，因为助焊剂会流过过孔造成污染。
针对电性能的设计
(1)、最大电流和线宽，线高的关系：(见表)
(2)、阻抗和噪音的控制：
——选用绝缘性强的透明胶，如：聚乙烯。避免选用环氧树脂。
——在高阻抗或高频电路中，要增加导线和接地板间的距离。
——还可采用以上几种设计方式：
SMT工艺的特殊设计
(1)、在印锡膏和贴片工艺中的定位方式：
由于柔性板厚度很薄并有柔性，若用电路板边缘定位，定位精度很差。应采用定位孔定位。在印锡膏时为了躲开漏板，要采用带弹簧销的支撑平板。
(2)、印锡膏、贴片、过加热炉直到目检完，全程使用支撑板固定。以避免操作中造成焊点损坏。
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