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FPC廠講一文了解FPC撓曲性及孔加工的三種方式

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人氣：2765發(fā)布日期：2023-10-17 09:30【大中小】

撓曲性可以說是FPC與生俱來的特性，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PC的撓曲性要求必然會越來越高，而制約FPC撓曲性的因素是什么呢？本文FPC廠從三個方面來了解下FPC的撓曲性：

1，從FPC的材料本身來分析其對FPC撓曲性的影響

①銅箔的分子結(jié)構(gòu)及方向（銅箔的種類）：壓延銅的耐彎折性能明顯優(yōu)于電解銅箔；

②銅箔的厚度：就同一品種而言銅箔的厚度越薄其耐彎折性能會越好；

③FCCL所用膠的種類：一般來說環(huán)氧樹脂的膠要比壓克力膠系的膠柔軟性要好，所以在要求高撓曲性材料的選擇時以環(huán)氧系為主；

④FCCL所用膠的厚度：膠的厚度越薄FCCL的柔軟性越好，對FPC的撓曲性也越好；

⑤FCCL所用絕緣介質(zhì)層：絕緣介質(zhì)層PI的厚度越薄FCCL的柔軟性越好，對FPC的撓曲性也越好。

2，從FPC的工藝方面分析其對FPC撓曲性的影響

①FPC組合的對稱性：在FCCL貼合覆蓋膜后，銅箔兩面材料的對稱性越好其撓曲性也越好，因為其在撓曲時所受到的應(yīng)力一致。

FPC兩邊的PI厚度趨于一致，F(xiàn)PC兩邊膠的厚度也趨于一致；

②FPC壓合工藝的控制：在覆蓋膜壓合時要求膠完全填充到線路中間，不可有分層現(xiàn)象。若有分層現(xiàn)象在撓曲時相當(dāng)于裸銅在撓曲會降低FPC的撓曲次數(shù)；

③FPC孔金屬化的控制：對需要動態(tài)撓曲的FPC來說，孔金屬化盡量不采用整版電鍍方式而采用圖形電鍍（只鍍孔）的方式。

3，從FPC軟板的設(shè)計方面分析其對FPC撓曲性的影響：

①避免通孔設(shè)計在撓曲區(qū)域：FPC對撓曲區(qū)域的設(shè)計，若需要動態(tài)撓曲則必須避免讓電鍍通孔配置在撓曲區(qū)域，若只是靜態(tài)撓曲有時候有良好的覆蓋膜且撓曲半徑夠大，可以將通孔設(shè)計在撓曲區(qū)域，但還是盡量避免；

②繞線以90°穿過撓曲區(qū)域：導(dǎo)體線路應(yīng)該要90°通過撓曲區(qū)域，這是一個直觀的規(guī)則應(yīng)用，不過這個規(guī)則有時候也是可以調(diào)整的，尤其是需要面對特殊組裝需求時，可以為方便配置而適度改善；

③需要撓曲的線路設(shè)計在單層區(qū)域：如果可能，需要撓曲的線路設(shè)計為單層線路以提高其撓曲性，當(dāng)無法達(dá)到時導(dǎo)體應(yīng)該要邊對邊進(jìn)行階梯性設(shè)計，避免出現(xiàn)正反面線路同一處有導(dǎo)體影響其撓曲性；

④將銅保持在幾何中心：幾何中心的觀念對FPC尤為重要，理論上任何結(jié)構(gòu)的中心位置在撓曲時都幾乎保持在不動的狀態(tài)，這樣應(yīng)力就被外層材料所吸收，因此將銅保持在設(shè)計的中心，撓曲性是可以提升的；

⑤保持小的曲率半徑：在動態(tài)設(shè)計中為了保持FPC最大撓曲壽命，最佳方式是保持撓曲曲率半徑在比較小的范圍或者讓總的運動角度比較小，這對于用在碟片驅(qū)動器的應(yīng)用相當(dāng)關(guān)鍵，這種概念可以讓它們達(dá)到相當(dāng)高的撓曲壽命循環(huán)；

⑥盡可能提供最大的撓曲半徑：建議設(shè)計者提供最大的撓曲半徑給撓曲區(qū)域，這個設(shè)計對動態(tài)撓曲FPC和靜態(tài)撓曲FPC都相當(dāng)重要，撓曲半徑越大，F(xiàn)PC的撓曲性就會越優(yōu)秀。

FPC廠講FPC的通孔與PCB一樣也可以用數(shù)控鉆孔，但不適用于卷帶雙面金屬化孔電路的孔加工。隨著電路圖形的高密度化和金屬化孔的小孔徑化，加上數(shù)控鉆孔的孔徑有一定界限，現(xiàn)在許多新的鉆孔技術(shù)已付諸于實際應(yīng)用。這些新的鉆孔技術(shù)包括等離子體蝕孔、激光鉆孔、微小孔徑的沖孔、化學(xué)蝕孔等，這些鉆孔技術(shù)比數(shù)控鉆孔更容易滿足卷帶工藝的成孔要求。

下面我們簡單介紹下FPC軟板通孔加工的三種方式：

1、數(shù)控鉆孔：

雙面FPC中鉆的通孔現(xiàn)在大部分仍然是用數(shù)控鉆床鉆孔，數(shù)控鉆床與PCB使用的數(shù)控鉆床基本上相同，但鉆孔的條件有所不同。由于FCCL很薄，能夠把多片重疊鉆孔，如果鉆孔條件良好的話甚至可以把10～15片重疊在一起進(jìn)行鉆孔。

墊板和蓋板可以使用紙基酚醛層壓板或玻纖布環(huán)氧層壓板，也完全可以使用厚0.2～0.4mm 的鋁板。

FPC鉆孔所用鉆頭市場上有售，PCB鉆孔用的鉆頭及銑外形用的銑刀也可以用于FPC。鉆基材孔、銑覆蓋膜和補強(qiáng)板的外形等的加工條件基本相同，但由于FCCL所使用的膠黏劑柔軟,所以十分容易附著在鉆頭上,需要頻繁地對鉆頭狀態(tài)進(jìn)行檢驗,而且要適當(dāng)提高鉆頭的轉(zhuǎn)速，對于多層FPC或R-FPC的鉆孔要特別細(xì)心。

2、沖孔：

沖微小孔徑不是新技術(shù)，作為大批量生產(chǎn)已有使用。由于卷帶工藝是連續(xù)生產(chǎn)，利用沖孔來加工卷帶的通孔也有不少實例，但是批量沖孔技術(shù)僅限于沖直徑0.6～0.8mm的孔，與數(shù)控鉆機(jī)鉆孔相比加工周期長且需要人工操作；由于最初工序加工的尺寸都很大，這樣沖孔的模具也相應(yīng)要大，因而模具價格就很貴，雖然大批量生產(chǎn)對降低成本有利，但設(shè)備折舊負(fù)擔(dān)大，小批量生產(chǎn)及靈活性無法與數(shù)控鉆孔相競爭，所以至今仍無法普及。

在最近數(shù)年里，沖孔技術(shù)的模具精密化和數(shù)控鉆孔兩方面都取得了很大的進(jìn)步，沖孔在FPC上的實際應(yīng)用已十分可行；最新的模具制造技術(shù)可制造能夠沖切基材厚25um的無膠型FCCL的直徑75um的孔，沖孔的可靠性也相當(dāng)高，如果沖切條件合適甚至還可以沖直徑50um的孔。沖孔裝置的數(shù)控化和模具小型化能很好地應(yīng)用于FPC沖孔，但是數(shù)控鉆孔和沖孔都不能用于盲孔加工。

3、激光鉆孔：

用激光可以鉆最微細(xì)的通孔，用于FPC鉆通孔的激光鉆孔機(jī)有受激準(zhǔn)分子激光鉆、沖擊式二氧化碳激光鉆機(jī)、YAG(釔鋁石榴石)激光鉆機(jī)、氬氣激光鉆機(jī)等。沖擊式二氧化碳激光鉆機(jī)僅能夠?qū)CCL的絕緣層進(jìn)行鉆孔加工，而YAG激光鉆機(jī)可以對FCCL的絕緣層和銅箔進(jìn)行鉆孔加工，鉆絕緣層的速度要明顯比鉆銅箔的速度快，僅用同一種激光鉆孔機(jī)進(jìn)行所有的鉆孔加工生產(chǎn)效率不可能很高；一般是首先對銅箔進(jìn)行蝕刻，先形成孔的圖形，然后去除絕緣層從而形成通孔，這樣激光就能鉆極其微小孔徑的孔，但此時上下孔的位置精度可能會制約鉆孔的孔徑，如果是鉆盲孔，只要把一面的銅箔蝕刻掉，不存在上下孔位置精度問題。

目前，受激準(zhǔn)分子激光加工的孔是最微細(xì)的，受激準(zhǔn)分子激光是紫外線，直接破壞基底層樹脂的結(jié)構(gòu)，使樹脂分子離散，產(chǎn)生的熱量極小，所以可以把熱對孔周圍的損傷程度限制在最小范圍內(nèi)，孔壁光滑垂直。如果能把激光束進(jìn)一步縮小的話就能夠加工直徑10～20um的孔，當(dāng)然板厚孔徑比越大，濕式鍍銅也就越難。受激準(zhǔn)分子激光技術(shù)鉆孔的問題是高分子的分解會產(chǎn)生炭黑附著于孔壁，所以必須采取某些手段在電鍍之前對表面進(jìn)行清洗以除去炭黑。

另外，激光加工盲孔時，激光的均勻性也存在一定的問題，會產(chǎn)生竹子狀殘留物，受激準(zhǔn)分子激光最大的難點就是鉆孔速度慢，加工成本太高，所以只限于用在高精度、高可靠性微小孔的加工。

沖擊式二氧化碳激光一般是用二氧化碳?xì)怏w為激光源，輻射的是紅外線，與受激準(zhǔn)分子激光因熱效應(yīng)而燃燒分解樹脂分子不同，它屬于熱分解，加工的孔形狀要比受激準(zhǔn)子激光差得多，可以加工的孔徑基本上是 70～100um，但加工速度明顯比受激準(zhǔn)分子激光速度快得多，鉆孔的成本也低得多，沖擊式二氧化碳激光要注意的是加工盲孔時，激光只能發(fā)射至銅箔表面，對表面的有機(jī)物完全不必去除，為了穩(wěn)定清洗銅表面，應(yīng)以化學(xué)蝕刻或等離子體蝕刻作為后處理。從技術(shù)的可能性來考慮，激光鉆孔工藝用于卷帶工藝基本上沒有什么困難，但考慮到工序的平衡及設(shè)備的投資所占的比例，它就不占優(yōu)勢。

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