柔性印刷電路(FPC)是由聚酰亞胺或聚酯薄膜制成的高可靠性和優(yōu)異的柔性印刷電路板。它具有布線密度高、重量輕、厚度薄、可彎曲性好等特點(diǎn)。
【概述】
FPC，也被稱為柔性印刷電路，因其重量輕，厚度薄，自由彎曲和折疊等優(yōu)異特性而受到青睞。隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電路板設(shè)計(jì)越來(lái)越向高精度、高密度方向發(fā)展。傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法已不能滿足生產(chǎn)需要，F(xiàn)PC缺陷自動(dòng)檢測(cè)已成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
柔性印刷電路(FPC)是20世紀(jì)70年代美國(guó)為發(fā)展航天火箭技術(shù)而開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)技術(shù)。它由聚酯薄膜或聚酰亞胺作為基材制成，可靠性高，柔韌性好。通過(guò)在柔性薄塑料片上嵌入電路設(shè)計(jì)，可以在狹窄有限的空間內(nèi)堆疊大量精密元件，形成柔性電路。這種電路可以隨意彎曲、折疊，重量輕，體積小，散熱好，安裝方便，突破了傳統(tǒng)的互連技術(shù)。在柔性電路的結(jié)構(gòu)中，材料有絕緣薄膜、導(dǎo)體和粘合劑。柔性印刷電路是滿足電子產(chǎn)品小型化和移動(dòng)化要求的唯一解決方案。柔性印刷電路可以大大減小電子產(chǎn)品的體積和重量，適合電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠性方向發(fā)展。
【FPC合成材料】
1 絕緣膜, 絕緣膜形成電路的基礎(chǔ)層，膠粘劑將銅箔粘接在絕緣層上。在多層設(shè)計(jì)中，它被粘合到內(nèi)層。它們也用作保護(hù)蓋，使電路免受灰塵和濕氣的影響，并減少?gòu)澢鷷r(shí)的壓力。銅箔形成導(dǎo)電層。
在一些柔性電路中，使用由鋁或不銹鋼制成的剛性元件，可以提供尺寸穩(wěn)定性，為元件和導(dǎo)線的放置提供物理支撐，并消除應(yīng)力。粘合劑將剛性元件和柔性電路粘合在一起。此外，柔性電路中有時(shí)還會(huì)用到另一種材料，那就是粘接層，它是在絕緣膜的兩面涂上粘合劑形成的。粘接層提供環(huán)保和電絕緣功能，并可消除一層薄膜，具有用少量層粘合多層的能力。
絕緣薄膜材料的種類很多，但最常用的是聚酰亞胺和聚酯材料。美國(guó)所有柔性電路制造商中近80%使用聚酰亞胺薄膜材料，約20%使用聚酯薄膜材料。聚酰亞胺材料不易燃，幾何穩(wěn)定，撕裂強(qiáng)度高，耐焊接溫度。聚酯，又稱聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其物理性能與聚酰亞胺相似，介電常數(shù)較低，吸濕少，但不耐高溫。聚酯的熔點(diǎn)為250°C，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為80°C，這限制了它們?cè)谛枰罅慷撕傅膽?yīng)用中的使用。在低溫應(yīng)用中，它們表現(xiàn)出剛性。然而，它們適用于手機(jī)和其他不需要暴露在惡劣環(huán)境中的產(chǎn)品。聚酰亞胺絕緣膜通常與聚酰亞胺或丙烯酸膠粘劑組合，聚酯絕緣材料一般與聚酯膠粘劑組合。
2 導(dǎo)體, 銅箔適合用在柔性電路中。它可以電沉積(ED)或電鍍。電沉積銅箔的一面表面有光澤，而另一面的加工表面是暗淡的。它是一種柔韌的材料，可以制成許多厚度和寬度。ED銅箔的啞光面往往經(jīng)過(guò)特殊處理，以提高其粘接能力。鍛造銅箔除了具有柔韌性外，還具有剛性和光滑度的特點(diǎn)。適用于需要?jiǎng)討B(tài)偏轉(zhuǎn)的應(yīng)用場(chǎng)合。
3 膠粘劑, 膠粘劑除了將絕緣膜粘接到導(dǎo)電材料上外，還可以作為覆蓋層，作為保護(hù)涂層，作為覆蓋涂層。兩者的主要區(qū)別在于使用的應(yīng)用方法。所述覆蓋層與所述覆蓋絕緣膜粘結(jié)形成具有層壓結(jié)構(gòu)的電路。網(wǎng)印技術(shù)用于膠粘劑的覆蓋和涂布。并非所有的層壓板結(jié)構(gòu)都含有粘合劑，沒(méi)有粘合劑的層壓板形成更薄的電路和更大的靈活性。與基于膠粘劑的層壓結(jié)構(gòu)相比，具有更好的導(dǎo)熱性。由于無(wú)粘合劑柔性電路的薄結(jié)構(gòu)和消除了粘合劑的熱阻，從而提高了導(dǎo)熱性。它可以用于基于粘接層壓結(jié)構(gòu)的柔性電路不能使用的工作環(huán)境。
FPC的的類型比較多，有單面FPC，雙面以及多層。
1 雙面或者多層板電路板的工藝流程，切割→鉆孔→PTH→電鍍→預(yù)處理→干貼膜→對(duì)準(zhǔn)→曝光→顯影→圖文電鍍→剝離→預(yù)處理→干貼膜→對(duì)準(zhǔn)曝光→顯影→蝕刻→剝離→表面處理→粘貼蓋板膜→壓制→固化→浸鍍鎳金→印刷文字→剪切→電試→沖孔→終檢→包裝→裝運(yùn)
2 單面板電路板的工藝流程，切割→鉆孔→粘貼干膜→對(duì)準(zhǔn)→曝光→顯影→蝕刻→剝離→表面處理→覆蓋膜→壓制→固化→表面處理→浸鎳金→印刷字→切割→電測(cè)→沖孔切割→終檢→包裝→裝運(yùn)
這些工藝并不是一塵不變的，可以根據(jù)實(shí)際的情況增減部分流程。
【FPC的優(yōu)缺點(diǎn)】
1 柔性印刷電路的優(yōu)點(diǎn)
柔性印刷電路板是采用柔性絕緣基板制成的印刷電路，具有剛性印刷電路板所不具備的許多優(yōu)點(diǎn):
1. 可自由彎曲、繞線、折疊，可根據(jù)空間布局要求任意排列，并可在三維空間中移動(dòng)、擴(kuò)展，從而實(shí)現(xiàn)組件裝配與電線連接的一體化。
2. 使用FPC可以大大減小電子產(chǎn)品的體積和重量，適合電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠性方向發(fā)展。因此，F(xiàn)PC已廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、移動(dòng)通信、筆記本電腦、計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、pda、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域或產(chǎn)品。
3.FPC還具有良好的散熱性和可焊性，易于組裝，整體成本低等優(yōu)點(diǎn)。軟硬結(jié)合的設(shè)計(jì)也在一定程度上彌補(bǔ)了柔性基板在元器件承載能力上的輕微不足。
2 柔性印刷電路的缺點(diǎn)
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(jì)和制造的，因此初始電路設(shè)計(jì)，布線和攝影大師需要更高的成本。除非有特殊需要應(yīng)用柔性PCB，否則通常最好不要在少量應(yīng)用中使用。
2. FPC的更換和維修困難:柔性PCB一旦制作完成，必須從底圖或編好的繪光程序進(jìn)行更改，因此不容易更改。表面覆蓋一層保護(hù)膜，修復(fù)前必須將其去除，修復(fù)后必須恢復(fù)，這是一項(xiàng)相對(duì)困難的任務(wù)。
3.尺寸受限制:柔性印制板在尚未普及時(shí)通常采用批量方法制造。因此，由于生產(chǎn)設(shè)備的大小，它們不能做得很長(zhǎng)很寬。
4. 易損壞:安裝和連接人員操作不當(dāng)，易造成電路損壞，其焊接和返工需要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的人員操作。
【FPC焊接操作步驟】
1. 焊接前應(yīng)先在焊盤(pán)上涂上助焊劑，并用烙鐵進(jìn)行處理，以免焊盤(pán)鍍錫不良或氧化而導(dǎo)致焊接不良。芯片一般不需要加工。
2. 使用鑷子小心地將PQFP芯片放置在PCB板上，以免損壞引腳。將其與pad對(duì)齊，并確保芯片放置在正確的方向。將烙鐵的溫度調(diào)到300攝氏度以上，在烙鐵的尖端沾上少量焊錫，用工具將對(duì)齊好的芯片壓下，在兩個(gè)對(duì)角引腳上加入少量焊錫。按住芯片，焊接兩個(gè)對(duì)角線位置上的引腳，使芯片固定不動(dòng)。焊接對(duì)角后，重新檢查芯片位置的對(duì)齊。如有必要，調(diào)整或移除并重新調(diào)整PCB板上的位置。
3.當(dāng)開(kāi)始焊接所有引腳時(shí)，在烙鐵的尖端添加焊料，并在所有引腳上涂上助焊劑，以保持引腳濕潤(rùn)。用烙鐵的尖端觸摸芯片的每個(gè)引腳的末端，直到你看到焊料流入引腳。焊接時(shí)，應(yīng)使烙鐵的尖端與焊接引腳平行，防止因焊接過(guò)多而重疊。
4. 焊接所有引腳后，用助焊劑濕潤(rùn)所有引腳以清潔焊料。吸掉多余的焊料，以消除任何短路和重疊。最后用鑷子檢查是否有誤焊現(xiàn)象。檢查完成后，將焊料從電路板上取下，用酒精浸泡硬毛刷，沿引腳方向仔細(xì)擦拭，直至焊料消失。
5. SMD電阻-電容元件相對(duì)容易焊接?？梢韵劝阉旁诤更c(diǎn)上，然后把元件的一端放上去，用鑷子夾住元件，一端焊好后再看放置是否正確。如果它已經(jīng)對(duì)齊，然后焊接另一端。
【FPC仿真】
FPC上傳輸?shù)男盘?hào)速率越來(lái)越高，尤其是在一些光模塊或者高速消費(fèi)類產(chǎn)品上，比如手機(jī)、筆記本電腦等。對(duì)于特別高速的產(chǎn)品，在使用FPC的時(shí)候，為了減少一些網(wǎng)格銅對(duì)信號(hào)的影響，通常在信號(hào)線下采用實(shí)銅作為參考。不管使用什么樣的設(shè)計(jì)，F(xiàn)PC的仿真就顯得非常重要。下面是在ADS中進(jìn)行模塊的FPC仿真：
