PCB焊盤的處理方式及FPC材料的使用
FPC柔性印刷電路是一種在柔性切割表面上制作的電路形式可以覆蓋或不覆蓋(通常用于保護FPC電路)由于FPC可以各種方式彎曲折疊或重復移動因此它的使用越來越廣泛
FPC的基膜通常由聚酰亞胺(聚酰亞胺PI)制成(簡稱)和聚酯
(滌綸簡稱PET)材料厚度為12.5/25/50/75/125um常用12.5和25um如果FPC需要在高溫下焊接則材料通常由PI制成PCB的基板通常為FR4
FPC的覆蓋層由電介質薄膜和膠水薄膜或柔性介質涂層制成可防止污染潮濕劃痕等主要材料與基材相同即聚酰亞胺胺(聚酰亞胺)和聚酯(滌綸)常用材料厚度為12.5um
FPC設計需要將各層粘合在一起此時需要使用FPC膠(膠粘劑)柔性板通常用于丙烯酸改性環氧樹脂酚醛縮丁醛增強塑料壓敏粘合劑等而單層FPC不使用膠粘劑粘合
在許多應用中例如焊接器件柔性板需要加強件以獲得外部支撐主要材料有PI或聚酯薄膜玻璃纖維高分子材料鋼板鋁板等 PI或聚酯薄膜是柔性板增強的常用材料厚度一般為125um玻璃纖維(FR4)增強板的硬度高于PI或聚酯并用于較硬的地方
有多種方法可以處理FPC的焊盤相對于PCB焊盤的處理方式以下是常見的
1化學鎳金也被稱為化學浸金或浸金通常PCB的銅金屬表面上使用的化學鍍鎳層的厚度為2.5um-5.0um浸金(99.9%純金)層的厚度為0.05um-0.1um(之前為PCB)工廠工人使用替換方法替換pcb池中的金幣技術優勢表面光滑儲存時間長易焊接;適用于細間距元件和更薄的PCB對于FPC它更合適因為它更薄缺點不環保
2錫鉛電鍍優點可直接在焊盤上添加扁鉛錫具有良好的可焊性和均勻性對于某些處理過程(如HOTBAR)必須在FPC上使用此方法缺點鉛易氧化儲存時間短;需要拉電鍍線;不環保
3選擇性電鍍金(SEG)選擇性電鍍金意味著PCB的局部區域鍍有金而其他區域則用另一種表面處理進行處理電鍍金是指在PCB的銅表面上施加鎳層然后電鍍金層鎳層的厚度為2.5μm至5.0μm金層的厚度通常為0.05μm至0.1μm優點鍍金層較厚具有很強的抗氧化性和耐磨性 金手指一般采用這種治療方式缺點不環保氰化物污染
4有機可焊性保護層(OSP)此過程是指具有特定有機物質的裸PCB銅表面的表面覆蓋層優點提供非常平坦的PCB表面滿足環境要求適用于細間距元件的PCB
缺點需要采用傳統波峰焊和選擇性波峰焊工藝的PCBA不允許進行OSP表面處理
5熱風平整(HASL)此過程是指覆蓋PCB裸露金屬表面的63/37鉛錫合金熱風整平鉛錫合金涂層的厚度為1um-25um熱空氣整平工藝難以控制鍍層的厚度和焊盤圖案不推薦用于具有細間距元件的PCB因為細間距元件需要焊盤的高平坦度;熱風整平過程適用于薄FPC
在設計中FPC經常需要與PCB一起使用在兩者之間的連接中板對板連接器連接器和金手指HOTBAR軟和硬鍵合板以及手動焊接通常用于不同的應用環境方面設計人員可以使用相應的連接方法
在實際應用中根據應用要求確定是否需要ESD屏蔽當FPC柔韌性要求不高時可以通過實心銅皮和厚介質實現當靈活性要求很高時
由于FPC的柔軟性它是在受到壓力時易于破裂因此FPC保護需要一些特殊的手段
常用方法有
1柔性型材上的內角的最小半徑為1.6 mm半徑越大可靠性越高抗撕裂性越強在形狀的角落可以添加靠近板邊緣的線以防止FPC被撕裂
2 FPC上的裂縫或槽必須以直徑不小于1.5 mm的圓孔結束這在FPC的相鄰兩個部分需要單獨移動的情況下也是必需的
3為了獲得更好的柔韌性需要在均勻的寬度區域中選擇彎曲區域并且盡可能在彎曲區域中FPC寬度變化和跡線密度不均勻
4加強筋(Stiffener)又稱加強筋主要用于獲得外部支撐材料的使用有PI聚酯玻璃纖維高分子材料鋁鋼等合理設計加強板的位置面積和材料對避免FPC撕裂有很大的作用
5在多層FPC設計中需要在產品使用期間經常彎曲的區域進行氣隙分層設計嘗試使用薄材料PI材料來增加FPC柔軟度防止FPC在反復彎曲過程中破裂
6當空間允許時應在金手指和連接器之間的接合處設計雙面膠固定區域以防止金手指和連接器在彎曲過程中脫落
7 FPC定位絲網應設計在FPC和連接器之間的連接處以防止FPC在裝配過程中歪斜
由于FPC的特殊性在路由時應注意以下幾點
路由規則優先級是確保信號路由平滑短直穿孔少的原則盡量避免長而細的圓線主要是水平垂直和45度線避免任意角度線彎曲部分的弧線以上細節如下
1線寬考慮到數據線和電源線的線寬要求不一致保留的線間距平均為0.15mm
2線間距根據大多數制造商目前的生產能力設計線間距(間距)為0.10mm
3線邊距最外線與FPC輪廓之間的距離設計為0.30mm空間越大越好
4圓角FPC輪廓上圓角的最小值設計為半徑R = 1.5mm
5導線垂直于彎曲方向
6電線應均勻地穿過彎曲區域
7導線應盡可能厚以使區域彎曲
8彎曲區域不得有額外的電鍍金屬(彎曲區域電線未鍍)
9線寬一致
10雙面板跡線不能重疊形成I形
11最小化彎曲區域中的層數
12彎曲區域必須沒有通孔和金屬化孔
13彎曲中心軸應位于導線的中心導線兩側的材料系數和厚度盡可能均勻這在動態彎曲應用中非常重要
14水平面扭轉遵循減小彎曲截面的原則以增加柔韌性或部分增加銅箔面積以增加韌性
15垂直表面彎曲是為了增加彎曲半徑減少中心區域的層數等
16對于有EMI要求的產品如果FPC上有USB和MIPI等高頻輻射信號線則應根據EMI測量條件將導電銀箔層添加到FPC中并將導電銀箔接地以防止EMI
隨著FPC應用環境的擴展上述內容將繼續豐富或不適用但只要您在工作中仔細設計請多考慮總結一下我相信設計FPC并不困難而且很容易使用