近年来,以智能手机、平板电脑等移动电子设备为首的消费类电子产品市场高速增长,设备小型化、轻薄化的趋势愈加明显。这也就意味着,传统PCB逐渐无法满足产品的要求,为此,各大厂商开始研究全新的技术用以替代PCB,而这其中FPC作为最受青睐的技术,正在成为电子设备的主要连接配件。
另外,可穿戴智能设备、无人机等新兴消费类电子产品市场的快速兴起也为FPC产品带来新的增长空间。同时,各类电子产品显示化、触控化的趋势也使得FPC借助中小尺寸液晶屏及触控屏进入到了更为广阔的应用空间,市场需求日益增长。
最新报告显示,未来柔性电子技术将带动万亿规模市场,是我国争取电子产业跨越式发展的机会,可成为国家支柱产业。
下面小编带大家了解一下这个传说中将替代传统PCB的FPC:
一.FPC是什么?
PCB(印刷电路板)几乎用于所有的电子产品上,被认为是"电子系统产品之母"。FPC(挠性电路板)又被称为"软板"、"软性线路板"、"软性电路板",是PCB的一种,以聚酰亚胺或聚酯薄膜等柔性基材制成。
二. FPC的特性与优势
FPC具有配线密度高、重量轻、厚度薄、可弯曲、灵活度高等优点,能承受数百万次的动态弯曲而不损坏导线,依照空间布局要求任意移动和伸缩,实现三维组装,达到元器件装配和导线连接一体化的效果。
FPC因为高密度装配、部件(包括零部件)间的连线减少,从而增加了可靠性;能增加接线层,然后增加设计弹性;也可以构成电路的阻抗,可形成具有一定的高速传输电路,可以设定电路、电磁屏蔽层,还可安装金属芯层满足特殊热隔热等功能与需求;安装方便、可靠性高,具有其他类型电路板无法比拟的优势。
1.体积小
在FPC的体积比传统PCB小,可节约空间月60%~90%,可以有效降低产品体积、增加携带上的便利性。
2.重量轻
在相同载流量下,与传统PCB相比,FPC重量减轻90%,可以减少最终产品的重量。
3.厚度薄、可弯曲
FPC厚度比传统PCB薄,可以提高柔软度,加强在有限空间内做三维空间的组装。
4.装连一致性
FPC易于装连,组装工时短,在装连接线时不会发生错接,电子失效概率低,所有线路都配置完成.省去多余排线的连接工作。
5.可控性
FPC的电气参数设计具有可控性,可控制电容、电感、特性阻抗、延迟和衰减等。
6.成本低
FPC端口连接、更换方便,而且结构设计简单,减少了线夹和其他固定件,减少了成本。
三.FPC的分类
FPC按照基材薄膜的类型可分为PI、PET和PEN等。其中,PI覆盖膜FPC是最常见的软板类型,可进一步将其细分为单面PI覆盖膜FPC、双面PI覆盖膜FPC、多层PI覆盖膜FPC和刚挠结合PI覆盖膜FPC。
(一)单层FPC
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。单层FPC重量轻、厚度薄,适用于消费类电子产品。
单层FPC又可以分成以下四个小类:
1.无覆盖层单面连接
导线图形在绝缘基材上,导线表面无覆盖层,其互连是用锡焊、熔焊或压焊来实现,常用在早期的电话机中。
2.有覆盖层单面连接
和前类相比,只是在导线表面多了一层覆盖层。覆盖时需把焊盘露出来,简单的可在端部区域不覆盖。是单面软性PCB中应用最多、最广泛的一种,使用在汽车仪表、电子仪器中。
3.无覆盖层双面连接
连接盘接口在导线的正面和背面均可连接,在焊盘处的绝缘基材上开一个通路孔,这个通路孔可在绝缘基材的所需位置上先冲制、蚀刻或其它机械方法制成。
4.有覆盖层双面连接
前类不同处,表面有一层覆盖层,覆盖层有通路孔,允许其两面都能端接,且仍保持覆盖层,由两层绝缘材料和一层金属导体制成。
(二)双面FPC
双面FPC在绝缘基膜的两面各有一层蚀刻制成的导电图形,增加了单位面积的布线密度,在同样体积下,双面FPC传输能力大于单层FPC,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。按照需求,金属化孔和覆盖层可有可无,这一类FPC应用较少。
(三)多层FPC
多层FPC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,具备单层FPC的优势,通过迭层使单位面积上能够负载的高精度和稳定性数量倍增。
其优点是基材薄膜重量轻并有优良的电气特性,如低的介电常数。用聚酰亚胺薄膜为基材制成的多层软性PCB板,比刚性环氧玻璃布多层PCB板的重量约轻1/3,但它失去了单面、双面软性PCB优良的可挠性,大多数此类产品是不要求可挠性的。多层FPC可进一步分成如下类型:
1.可挠性绝缘基材成品
这一类是在可挠性绝缘基材上制造成的,其成品规定为可以挠曲。这种结构通常是把许多单面或双面微带可挠性PCB的两面端粘结在一起,但其中心部分并末粘结在一起,从而具有高度可挠性。为了具有高度的可挠性,导线层上可用一层薄的、适合的涂层,如聚酰亚胺,代替一层较厚的层压覆盖层。
2.软性绝缘基材成品
这一类是在软性绝缘基材上制造成的,其成品末规定可以挠曲。这类多层FPC是用软性绝缘材料,如聚酰亚胺薄膜,层压制成多层板,在层压后失去了固有的可挠性。
四、生产流程
1. 双面板制
开料→钻孔→PTH→电镀→前处理→贴干膜→对位→曝光→显影→图形电镀→脱膜→前处理→贴干膜→对位曝光→显影→蚀刻→脱膜→表面处理→贴覆盖膜→压制→固化→沉镍金→印字符→剪切→电测→冲切→终检→包装→出货
2. 单面板制
开料→钻孔→贴干膜→对位→曝光→显影→蚀刻→脱膜→表面处理→贴覆盖膜→压制→固化→表面处理→沉镍金→印字符→剪切→电测→冲切→终检→包装→出货
五.发展方向
FPC未来要从四个方面方面去不断创新,主要在:
1. 厚度:FPC的厚度必须更加灵活,必须做到更薄;
2. 耐折性:可以弯折是FPC与生俱来的特性,未来的FPC耐折性必须更强,必须超过1万次,当然,这就需要有更好的基材;
3. 价格:现阶段,FPC的价格较PCB高很多,如果FPC价格下来了,市场必定又会宽广很多。
4. 工艺水平:为了满足多方面的要求,FPC的工艺必须进行升级,最小孔径、最小线宽/线距必须达到更高要求。