柔性電路（FPC）的特性解析

1 柔性電路的撓曲性和可靠性

目前FPC有：?jiǎn)蚊?、雙面、多層柔性板和剛?cè)嵝园逅姆N。

①單面柔性板是成本最低，當(dāng)對(duì)電性能要求不高的印制板。在單面布線時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用單面柔性板。其具有一層化學(xué)蝕刻出的導(dǎo)電圖形，在柔性絕緣基材面上的導(dǎo)電圖形層為壓延銅箔。絕緣基材可以是聚酰亞胺，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，芳酰胺纖維酯和聚氯乙烯。

②雙面柔性板是在絕緣基膜的兩面各有一層蝕刻制成的導(dǎo)電圖形。金屬化孔將絕緣材料兩面的圖形連接形成導(dǎo)電通路，以滿足撓曲性的設(shè)計(jì)和使用功能。而覆蓋膜可以保護(hù)單、雙面導(dǎo)線并指示元件安放的位置。

③多層柔性板是將3層或更多層的單面或雙面柔性電路層壓在一起，通過(guò)鉆、電鍍形成金屬化孔，在不同層間形成導(dǎo)電通路。這樣，不需采用復(fù)雜的焊接工藝。多層電路在更高可靠性，更好的熱傳導(dǎo)性和更方便的裝配性能方面具有巨大的功能差異。在設(shè)計(jì)布局時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮到裝配尺寸、層數(shù)與撓性的相互影響。

④傳統(tǒng)的剛?cè)嵝园?是由剛性和柔性基板有選擇地層壓在一起組成的。結(jié)構(gòu)緊密，以金屬化孑L形成導(dǎo)電連接。如果一個(gè)印制板正、反面都有元件，剛?cè)嵝园迨且环N很好的選擇。但如果所有的元件都在一面的話，選用雙面柔性板，并在其背面層壓上一層FR4增強(qiáng)材料，會(huì)更經(jīng)濟(jì)。

⑤混合結(jié)構(gòu)的柔性電路是一種多層板，導(dǎo)電層由不同金屬構(gòu)成。一個(gè)8層板使用FR-4作為內(nèi)層的介質(zhì)，使用聚酰亞胺作為外層的介質(zhì)，從主板的三個(gè)不同方向伸出引線，每根引線由不同的金屬制成?？点~合金、銅和金分別作獨(dú)立的引線。這種混合結(jié)構(gòu)大多用在電信號(hào)轉(zhuǎn)換與熱量轉(zhuǎn)換的關(guān)系及電性能比較苛刻的低溫情況下，是惟一可行的解決方法。

可通過(guò)內(nèi)連設(shè)計(jì)的方便程度和總成本進(jìn)行評(píng)價(jià)，以達(dá)到最佳的性能價(jià)格比。

2 柔性電路的經(jīng)濟(jì)性

如果電路設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，總體積不大，而且空間適宜，傳統(tǒng)的內(nèi)連方式大多要便宜很多。如果線路復(fù)雜，處理許多信號(hào)或者有特殊的電學(xué)或力學(xué)性能要求，柔性電路是一種較好的設(shè)計(jì)選擇。當(dāng)應(yīng)用的尺寸和性能超出剛性電路的能力時(shí)，柔性組裝方式是最經(jīng)濟(jì)的。在一張薄膜上可制成內(nèi)帶5mil通孔的12mil焊盤(pán)及3mil線條和間距的柔性電路。因此，在薄膜上直接貼裝芯片更為可靠。因?yàn)椴缓赡苁请x子鉆污源的阻燃劑。這些薄膜可能具有防護(hù)性，并在較高的溫度下固化，得到較高的玻璃化溫度。柔性材料比起剛性材料節(jié)省成本的原因是免除了接插件。

高成本的原材料是柔性電路價(jià)格居高的主要原因。原材料的價(jià)格差別較大，成本最低的聚酯柔性電路所用原材料的成本是剛性電路所用原材料的1.5倍;高性能的聚酰亞胺柔性電路則高達(dá)4倍或更高。同時(shí)，材料的撓性使其在制造過(guò)程中不易進(jìn)行自動(dòng)化加工處理，從而導(dǎo)致產(chǎn)量下降;在最后的裝配過(guò)程中易出現(xiàn)缺陷，這些缺陷包括剝下?lián)闲愿郊?、線條斷裂。當(dāng)設(shè)計(jì)不適合應(yīng)用時(shí)，這類情況更容易發(fā)生。在彎曲或成型引起的高應(yīng)力下，常常需選擇增強(qiáng)材料或加固材料。盡管其原料成本高，制造麻煩，但是可折疊、可彎曲以及多層拼板功能，會(huì)使整體組件尺寸減小，所用材料隨之減少，使總的組裝成本降低。

柔性電路產(chǎn)業(yè)正處于規(guī)模小但迅猛發(fā)展之中。聚合物厚膜法是一種高效、低成本的生產(chǎn)工藝。該工藝在廉價(jià)的柔性基材上，選擇性地網(wǎng)印導(dǎo)電聚合物油墨。其代表性的柔性基材為PET。聚合物厚膜法導(dǎo)體包括絲印金屬填料或碳粉填料。聚合物厚膜法本身很清潔，使用無(wú)鉛的SMT膠黏劑，不必蝕刻。因其使用加成工藝且基材成本低，聚合物厚膜法電路是銅聚酰亞胺薄膜電路價(jià)格的1/10;是剛性電路板價(jià)格的1/2～1/3。聚合物厚膜法尤其適用于設(shè)備的控制面板。在移動(dòng)電話和其他的便攜產(chǎn)品上，聚合物厚膜法適合將印制電路主板上的元件、開(kāi)關(guān)和照明器件轉(zhuǎn)變成聚合物厚膜法電路。既節(jié)省成本，又減少能源消耗。

一般說(shuō)來(lái)，柔性電路的確比剛性電路的花費(fèi)大，成本較高。柔性板在制造時(shí)，許多情況下不得不面對(duì)這樣一個(gè)事實(shí)，許多的參數(shù)超出了公差范圍。制造柔性電路的難處就在于材料的撓性。

盡管有上述的成本方面的因素，但柔性裝配的價(jià)格正在下降，變得和傳統(tǒng)的剛性電路相接近。其主要原因是引入了更新的材料，改進(jìn)了生產(chǎn)工藝以及變更了結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在的結(jié)構(gòu)使得產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性更高，很少有材料不匹配。一些更新的材料因銅層更薄而可以制出更精密線條，使組件更輕巧，更加適合裝入小的空間。過(guò)去，采用輥壓工藝將銅箔黏附在涂有膠黏劑的介質(zhì)上，如今，可以不使用膠黏劑直接在介質(zhì)上生成銅箔。這些技術(shù)可以得到數(shù)微米厚的銅層，得到3m.1甚至寬度更窄的精密線條。除去了某些膠黏劑以后的柔性電路具有阻燃性能。這樣既可加速uL認(rèn)證過(guò)程又可進(jìn)一步降低成本。柔性電路板焊料掩膜和其他的表面涂料使柔性組裝成本進(jìn)一步地降低。

在未來(lái)數(shù)年中，更小、更復(fù)雜和組裝造價(jià)更高的柔性電路將要求更新穎的方法組裝，并需增加混合柔性電路。對(duì)于柔性電路工業(yè)的挑戰(zhàn)是利用其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，保持與計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程通信、消費(fèi)需求以及活躍的市場(chǎng)同步。另外，柔性電路將在無(wú)鉛化行動(dòng)中起到重要的作用。

FPC軟性印制電路是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路。

3　產(chǎn)品特點(diǎn)

a.可自由彎曲、折疊、卷繞，可在三維空間隨意移動(dòng)及伸縮。

b.散熱性能好，可利用F-PC縮小體積。

c.實(shí)現(xiàn)輕量化、小型化、薄型化，從而達(dá)到元件裝置和導(dǎo)線連接一體化。

4　FPC應(yīng)用領(lǐng)域

MP3、MP4播放器、便攜式CD播放機(jī)、家用VCD、DVD 、數(shù)碼照相機(jī)、手機(jī)及手機(jī)電池、醫(yī)療、汽車，航天及軍事領(lǐng)域。

具有柔性功能、以環(huán)氧樹(shù)脂為基材的撓性覆銅板(FPC)，由于擁有特殊的功能而使用越來(lái)越廣泛，正在成為環(huán)氧樹(shù)脂基覆銅板的一個(gè)重要品種。但我國(guó)起步較晚有待迎頭趕上。

環(huán)氧撓性印制線路板自實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)以來(lái)，至今已經(jīng)歷了30多年的發(fā)展歷程。從20世紀(jì)70年代開(kāi)始邁入了真正工業(yè)化的大生產(chǎn)，直至80年代后期，由于一類新的聚酰亞胺薄膜材料的問(wèn)世及應(yīng)用，撓性印制電路板使FPC出現(xiàn)了無(wú)粘接劑型的FPC(一般將其稱為“二層型FPC”)。進(jìn)入90年代世界上開(kāi)發(fā)出與高密度電路相對(duì)應(yīng)的感光性覆蓋膜，使得FPC在設(shè)計(jì)方面有了較大的轉(zhuǎn)變。由于新應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)辟，它的產(chǎn)品形態(tài)的概念又發(fā)生了不小的變化，其中把它擴(kuò)展到包括TAB、COB用基板的更大范圍。在90年代的后半期所興起的高密度FPC開(kāi)始進(jìn)入規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)。它的電路圖形急劇向更加微細(xì)程度發(fā)展，高密度FPC的市場(chǎng)需求量也在迅速增長(zhǎng)。