FPC柔性電路板基本結(jié)構(gòu)及又優(yōu)缺點

一、FPC概念

FPC：英文全拼Flexible Printed Circuit ，其中文意思是柔性印制線路板，簡稱軟板。它是通過在一種可曲饒的基材表面利用光成像圖形轉(zhuǎn)移和蝕刻工藝方法而制成導(dǎo)體電路圖形，雙面和多層電路板的表層與內(nèi)層通過金屬化孔實現(xiàn)內(nèi)外層電氣聯(lián)通，線路圖形表面以PI與膠層保護與絕緣。

具有配線密度高、重量輕、厚度薄的特色；主要使用在手機、筆記本電腦、PDA、數(shù)碼相機、LCM等很多產(chǎn)品。

二、FPC主要原材

其主要原材料右：1、基材，2、覆蓋膜， 3、補強， 4、其它輔助材料。

1、基材

1.1?有膠基材

有膠基材主要有三部分組成：銅箔、膠、和PI，有單面基材和雙面基材兩種類別，只有一面銅箔的材料為單面基材，有兩面銅箔的材料為雙面基材。

1.2 無膠基材

無膠基材即是為沒有膠層的基材，其是相對于普通有膠基材而言，少了中間的膠層，只有銅箔和PI兩部分組成，比有膠基材具有更薄、更好的尺寸穩(wěn)定性、更高的耐熱性、更高的耐彎折性，更好的耐化學(xué)性等優(yōu)點，現(xiàn)在已被廣泛使用。?

銅箔：目前常用銅箔厚度有如下規(guī)格，1OZ 、1/2OZ 、1/3OZ ，現(xiàn)在推出1/4OZ厚度的更薄的銅箔，但目前國內(nèi)已在使用此種材料，在做超細(xì)路（線寬線距為0.05MM及以下）產(chǎn)品。隨著客戶要求的越來越高，此種規(guī)格的材料在將來將會被廣泛使用。

2、覆蓋膜

主要有三部分組成：離型紙、膠、和PI，最終保留在產(chǎn)品上只有膠、和PI兩部分，離型紙在生產(chǎn)過程中將被撕掉后不再使用（其作用保護膠上有異物）。

3、補強

為FPC特定使用材料，在產(chǎn)品某特定部位使用，以增加支撐強度，彌補FPC較“軟”的特點。

目前常用補強材料有以下幾種：

1）FR4補強：主要成分為玻璃纖維布和環(huán)氧樹脂膠組成，同PCB所用FR4材料相同；

2）鋼片補強：組成成分為鋼材，具有較強的硬度及支撐強度；

3）PI補強：同覆蓋膜相同，有PI和膠離型紙三部分組成，只是其PI 層更厚，從2MIL到9MIL均可配比生產(chǎn)。

4、其他輔材

1）純膠：此粘合膠膜是一種熱固化型丙烯酸酯類粘合膠膜有保護紙/離型膜和一層膠組成，主要用于分層板、軟硬結(jié)合板、及FR-4/鋼片補強板，起到粘合作用。

2）電磁保護膜：粘貼于板面起屏蔽作用。

3）純銅箔：只有銅箔組成，主要用于鏤空板生產(chǎn)。

三、基本結(jié)構(gòu)

銅箔基板（Copper Film)

銅箔：基本分成電解銅與壓延銅兩種. 厚度上常見的為1oz 1/2oz 和 1/3 oz

基板膠片：常見的厚度有1mil與1/2mil兩種.

膠（接著劑）：厚度依客戶要求而決定.

覆蓋膜保護膠片（Cover Film)

覆蓋膜保護膠片：表面絕緣用. 常見的厚度有1mil與1/2mil.

膠（接著劑）：厚度依客戶要求而決定.

離型紙：避免接著劑在壓著前沾附異物；便于作業(yè).

補強板(PI Stiffener Film)

補強板：補強FPC的機械強度，方便表面實裝作業(yè).常見的厚度有3mil到9mil.

膠（接著劑）：厚度依客戶要求而決定.

離型紙：避免接著劑在壓著前沾附異物.

EMI：電磁屏蔽膜，保護線路板內(nèi)線路不受外界（強電磁區(qū)或易受干擾區(qū)）干擾。

三、柔性電路板的特點及優(yōu)缺點

⒈?短：組裝工時短

所有線路都配置完成，省去多余排線的連接工作；

⒉ 小：體積比PCB（硬板）小

可以有效降低產(chǎn)品體積，增加攜帶上的便利性；

⒊ 輕：重量比 PCB （硬板）輕

可以減少最終產(chǎn)品的重量；

4. 薄：厚度比PCB（硬板）薄

可以提高柔軟度，加強再有限空間內(nèi)作三度空間的組裝。

柔性電路板的優(yōu)點

柔性印刷電路板是用柔性的絕緣基材制成的印刷電路，具有許多硬性印刷電路板不具備的優(yōu)點：

1. 可以自由彎曲、卷繞、折疊，可依照空間布局要求任意安排，并在三維空間任意移動和伸縮，從而達(dá)到元器件裝配和導(dǎo)線連接的一體化；

2. 利用FPC可大大縮小電子產(chǎn)品的體積和重量，適用電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠方向發(fā)展的需要。因此，F(xiàn)PC在航天、軍事、移動通訊、手提電腦、計算機外設(shè)、PDA、數(shù)字相機等領(lǐng)域或產(chǎn)品上得到了廣泛的應(yīng)用；

3. FPC還具有良好的散熱性和可焊性以及易于裝連、綜合成本較低等優(yōu)點，軟硬結(jié)合的設(shè)計也在一定程度上彌補了柔性基材在元件承載能力上的略微不足。

柔性電路板的缺點

1. 一次性初始成本高：由于柔性PCB是為特殊應(yīng)用而設(shè)計、制造的，所以開始的電路設(shè)計、布線和照相底版所需的費用較高。除非有特殊需要應(yīng)用軟性PCB外，通常少量應(yīng)用時，最好不采用；

2. 軟性PCB的更改和修補比較困難：柔性PCB一旦制成后，要更改必須從底圖或編制的光繪程序開始，因此不易更改。其表面覆蓋一層保護膜，修補前要去除，修補后又要復(fù)原，這是比較困難的工作；

3. 尺寸受限制：軟性PCB在尚不普的情況下，通常用間歇法工藝制造，因此受到生產(chǎn)設(shè)備尺寸的限制，不能做得很長，很寬；

4. 操作不當(dāng)易損壞：裝連人員操作不當(dāng)易引起軟性電路的損壞，其錫焊和返工需要經(jīng)過訓(xùn)練的人員操作。

四、FPC的類型

比較常見的

單面柔性（IPC-6013 類型 1）覆蓋層（聚酰亞胺 + 粘合劑）粘合到無粘合劑單面 FPC 芯上。帶或不帶加強筋。

雙面柔性（IPC-6013 類型 2）覆蓋層粘合到帶電鍍通孔的無粘合劑雙面 FPC 芯（兩個導(dǎo)電層）的兩側(cè)。帶或不帶加強筋。

多層柔性（IPC-6013 類型 3）覆蓋層粘合在無粘合劑結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，該結(jié)構(gòu)包含三個或更多個帶電鍍通孔的導(dǎo)電層。帶或不帶加強筋。

我們目前的多層 Flex PCB 制造能力高達(dá) 12 層。

其他的

鏤空板:又稱窗口板（手指面開窗）。

分層板:兩面線路（分開）。

軟硬結(jié)合板:軟板與硬板相結(jié)合的產(chǎn)品。

五、FPC軟板的彎曲半徑如何計算

FPC柔性線路板在彎曲時，其中心線兩邊所受的應(yīng)力類型是不一樣的。彎曲曲面的內(nèi)側(cè)是壓力，外側(cè)是拉力。所受應(yīng)力的大小與FPC柔性線路板的厚度和彎曲半徑有關(guān)。過大的應(yīng)力會使得FPC柔性線路板分層、銅箔斷裂等等。因此在設(shè)計時應(yīng)合理安排FPC柔性線路板的層壓結(jié)構(gòu)，使得彎曲面中心線兩端層壓盡量對稱。同時還要根據(jù)不同的應(yīng)用場合來計算最小彎曲半徑。

FPC軟板的彎曲半徑計算方法介紹：

情況1、對單面柔性電路板的最小彎曲如下圖所示：

它的最小彎曲半徑可以由下面公式計算：R=(c/2)[(100-Eb)/Eb]-D其中：R=最小彎曲半徑(單位μm)、c=銅皮厚度(單位μm)、D=覆蓋膜厚度(單位μm)、EB=銅皮允許變形量(以百分?jǐn)?shù)衡量)不同類型銅，銅皮變形量不同。

A、壓碾銅的銅皮變形量最大值是≤16%

B、電解銅的銅皮變形量最大值是≤11%。

而且在不同的使用場合，同一材料的銅皮變形量取值也不一樣。對于一次性彎曲的的場合，使用折斷臨界狀態(tài)的極限值(對延碾銅，該值為16%)。對于彎曲安裝設(shè)計情況，使用IPC-MF-150規(guī)定的最小變形值(對延碾銅，該值為10%)。對于動態(tài)柔性應(yīng)用場合，銅皮變形量用0.3%。而對于磁頭應(yīng)用，銅皮變形量用0.1%。通過設(shè)置銅皮允許的變形量，就可以算出彎曲的最小半徑。

動態(tài)柔性：這種銅皮應(yīng)用的場景是通過變形實現(xiàn)功能的，打個比方:IC卡座內(nèi)的磷銅彈片，就是IC卡插入后與芯片接觸的部位，插的過程彈片不斷的形變，這種應(yīng)用場景就是柔性動態(tài)的。

情況2、雙面板