柔性電路板的結(jié)構(gòu)、工藝及設(shè)計

隨著越來越多的手機采用翻蓋結(jié)構(gòu)，柔性電路板也隨之越來越多的被采用。
按照基材和銅箔的結(jié)合方式劃分，柔性電路板可分為兩種：

有膠柔性板和無膠柔性板。

其中無膠柔性板的價格比有膠的柔性板要高得多，但是它的柔韌性、銅箔和基材的結(jié)合力、焊盤的平面度等參數(shù)也比有膠柔性板要好。所以它一般只用于那些要求很高的場合，如：COF(CHIP ON FLEX，柔性板上貼裝裸露芯片，對焊盤平面度要求很高)等。

由于其價格太高，目前在市場上應(yīng)用的絕大部分柔性板還是有膠的柔性板。

下面我們要介紹和討論的也是有膠的柔性板。由于柔性板主要用于需要彎折的場合，若設(shè)計或工藝不合理，容易產(chǎn)生微裂紋、開焊等缺陷。下面就是關(guān)于柔性電路板的結(jié)構(gòu)及其在設(shè)計、工藝上的特殊要求。

柔性板的結(jié)構(gòu)

按照導(dǎo)電銅箔的層數(shù)劃分，分為單層板、雙層板、多層板、雙面板等。

單層板的結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)的柔性板是最簡單結(jié)構(gòu)的柔性板。通?；?透明膠+銅箔是一套買來的原材料，保護膜+透明膠是另一種買來的原材料。首先，銅箔要進行刻蝕等工藝處理來得到需要的電路，保護膜要進行鉆孔以露出相應(yīng)的焊盤。清洗之后再用滾壓法把兩者結(jié)合起來。然后再在露出的焊盤部分電鍍金或錫等進行保護。這樣，大板就做好了。一般還要沖壓成相應(yīng)形狀的小電路板。

也有不用保護膜而直接在銅箔上印阻焊層的，這樣成本會低一些，但電路板的機械強度會變差。除非強度要求不高但價格需要盡量低的場合，最好是應(yīng)用貼保護膜的方法。

雙層板的結(jié)構(gòu)：當電路的線路太復(fù)雜、單層板無法布線或需要銅箔以進行接地屏蔽時，就需要選用雙層板甚至多層板。

多層板與單層板最典型的差異是增加了過孔結(jié)構(gòu)以便連結(jié)各層銅箔。一般基材+透明膠+銅箔的第一個加工工藝就是制作過孔。先在基材和銅箔上鉆孔，清洗之后鍍上一定厚度的銅，過孔就做好了。之后的制作工藝和單層板幾乎一樣。

雙面板的結(jié)構(gòu)：雙面板的兩面都有焊盤，主要用于和其他電路板的連接。雖然它和單層板結(jié)構(gòu)相似，但制作工藝差別很大。它的原材料是銅箔，保護膜+透明膠。先要按焊盤位置要求在保護膜上鉆孔，再把銅箔貼上，腐蝕出焊盤和引線后再貼上另一個鉆好孔的保護膜即可。

材料的性能及選擇方法

(1)、基材：

材料為聚酰亞胺(POLYMIDE)，是一種耐高溫，高強度的高分子材料。它是由杜邦發(fā)明的高分子材料，杜邦出產(chǎn)的聚酰亞胺名字叫KAPTON。另外還可買到一些日本生產(chǎn)的聚酰亞胺，價錢比杜邦便宜。

它可以承受400攝氏度的溫度10秒鐘，抗拉強度為15，000-30，000PSI。

25μm厚的基材價格最便宜，應(yīng)用也最普遍。如果需要電路板硬一點，應(yīng)選用50μm的基材。反之，如果需要電路板柔軟一點，則選用13μm的基材。

(2)、基材的透明膠：

分為環(huán)氧樹脂和聚乙烯兩種，都為熱固膠。聚乙烯的強度比較低，如果希望電路板比較柔軟，則選擇聚乙烯。

基材和其上的透明膠越厚，電路板越硬。如果電路板有彎折比較大的區(qū)域，則應(yīng)盡量選用比較薄的基材和透明膠來減少銅箔表面的應(yīng)力，這樣銅箔出現(xiàn)微裂紋的機會比較小。當然，對于這樣的區(qū)域，應(yīng)該盡可能選用單層板。

(3)、銅箔：

分為壓延銅和電解銅兩種。壓延銅強度高，耐彎折，但價格較貴。電解銅價格便宜得多，但強度差，易折斷，一般用在很少彎折的場合。

銅箔厚度的選擇要依據(jù)引線最小寬度和最小間距而定。銅箔越薄，可達到的最小寬度和間距越小。

選用壓延銅時，要注意銅箔的壓延方向。銅箔的壓延方向要和電路板的主要彎曲方向一致。

(4)、保護膜及其透明膠：

同樣，25μm的保護膜會使電路板比較硬，但價格比較便宜。對于彎折比較大的電路板，最好選用13μm的保護膜。

透明膠同樣分為環(huán)氧樹脂和聚乙烯兩種，使用環(huán)氧樹脂的電路板比較硬。當熱壓完成后，保護膜的邊緣會擠出一些透明膠，若焊盤尺寸大于保護膜開孔尺寸時，此擠出膠會減小焊盤尺寸并造成其邊緣不規(guī)則。此時，應(yīng)盡量選用13μm厚度的透明膠。

(5)、焊盤鍍層：

對于彎折比較大又有部分焊盤裸露的電路板，應(yīng)采用電鍍鎳+化學(xué)鍍金層、鎳層應(yīng)盡可能?。?．5-2μm，化學(xué)金層0.05-0．1μm。

焊盤及引線的形狀設(shè)計

(1)．SMT焊盤：

——普通焊盤：

防止微裂紋的發(fā)生。

——加強型焊盤：

如果要求焊盤強度很高或做加強型設(shè)計。

——LED焊盤：

由于LED的位置要求很高并且往往在組裝過程中受力，故其焊盤要做特殊設(shè)計。

——QFP、SOP或BGA的焊盤:

由于角上的焊盤應(yīng)力較大，要做加強型設(shè)計。

(2)．引線：

——為了避免應(yīng)力集中，引線要避免直角拐角，而應(yīng)采用圓弧形拐角。

——接近電路板外形拐角處的引線，為避免應(yīng)力集中，應(yīng)做如下設(shè)計：

對外接口的設(shè)計

(1)、焊接孔或插頭處的電路板設(shè)計：

由于焊接孔或插頭處在插接操作時應(yīng)力較大，要做加強型設(shè)計以避免裂紋。

用加強板來增加電路板焊接孔插頭處的硬度，厚度一般為0．2-0．3mm，材料為聚酰亞胺、PET或金屬。對于焊盤鍍層，插頭最好選電鍍鎳+硬金，焊孔選電鍍鎳+化學(xué)金。

(2)、熱壓焊接處的設(shè)計：

一般用于兩個柔性板或柔性板與硬電路板的連接。

若在熱壓焊區(qū)域附近需要彎折電路板，要在此區(qū)域上貼聚酰亞胺膠帶或點膠進行保護以避免焊盤根部折斷。

(3)、ACF熱壓處的設(shè)計：

沖壓孔和小電路板邊角的設(shè)計(見表3)

針對SMT的設(shè)計：

(1)、元器件的方向：

元件的長度方向要避開柔性板的彎曲方向。

(2)、大的QFP或BGA要在柔性板反面貼加強板或在IC下灌膠。

加強板的材料為FR4，厚度大于0．2毫米，面積大于元件外邊緣0．5毫米。

(3)、柔性板靠近邊緣的部位要做兩個定位孔。還需要做兩個貼片用識別焊盤，其直徑為1毫米，距離其他焊盤至少3．5毫米，表面鍍金或鍍錫，平面度要好。

(4)、如果大的柔性板是由許多小板組成，每個小板上要做一個環(huán)形(內(nèi)徑3．2毫米)的壞電路板識別焊盤。若此小電路板已損壞，可用黑色記號筆把此識別焊盤涂黑，以避開以后的操作。

(5)、元件離電路板邊緣的最小距離為2．5毫米，元件之間的最小間距為0．5毫米。

(6)、元件下不要有過孔，因為助焊劑會流過過孔造成污染。

針對電性能的設(shè)計

(1)、最大電流和線寬，線高的關(guān)系：(見表)

(2)、阻抗和噪音的控制：

——選用絕緣性強的透明膠，如：聚乙烯。避免選用環(huán)氧樹脂。

——在高阻抗或高頻電路中，要增加導(dǎo)線和接地板間的距離。

——還可采用以上幾種設(shè)計方式：

SMT工藝的特殊設(shè)計

(1)、在印錫膏和貼片工藝中的定位方式：

由于柔性板厚度很薄并有柔性，若用電路板邊緣定位，定位精度很差。應(yīng)采用定位孔定位。在印錫膏時為了躲開漏板，要采用帶彈簧銷的支撐平板。

(2)、印錫膏、貼片、過加熱爐直到目檢完，全程使用支撐板固定。以避免操作中造成焊點損壞。