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柔性电路板挠曲性及孔加工的三种方式

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人气：621发布日期：2023-07-17 09:54【大中小】

挠曲性可以说是柔性电路板与生俱来的特性，随着技术的不断发展，FPC的挠曲性要求必然会越来越高，而制约FPC挠曲性的因素是什么呢？今天我们从三个方面来了解下FPC的挠曲性：

1、从FPC的材料本身来分析其对FPC挠曲性的影响

①铜箔的分子结构及方向（铜箔的种类）：压延铜的耐弯折性能明显优于电解铜箔；

②铜箔的厚度：就同一品种而言铜箔的厚度越薄其耐弯折性能会越好；

③FCCL所用胶的种类：一般来说环氧树脂的胶要比压克力胶系的胶柔软性要好，所以在要求高挠曲性材料的选择时以环氧系为主；

④FCCL所用胶的厚度：胶的厚度越薄FCCL的柔软性越好，对FPC的挠曲性也越好；

⑤FCCL所用绝缘介质层：绝缘介质层PI的厚度越薄FCCL的柔软性越好，对FPC的挠曲性也越好。

2、从FPC的工艺方面分析其对FPC挠曲性的影响

①FPC组合的对称性：在FCCL贴合覆盖膜后，铜箔两面材料的对称性越好其挠曲性也越好，因为其在挠曲时所受到的应力一致。

FPC两边的PI厚度趋于一致，FPC两边胶的厚度也趋于一致；

②FPC压合工艺的控制：在覆盖膜压合时要求胶完全填充到线路中间，不可有分层现象。若有分层现象在挠曲时相当于裸铜在挠曲会降低FPC的挠曲次数；

③FPC孔金属化的控制：对需要动态挠曲的FPC来说，孔金属化尽量不采用整版电镀方式而采用图形电镀（只镀孔）的方式。

3、从FPC的设计方面分析其对FPC挠曲性的影响

①避免通孔设计在挠曲区域：FPC对挠曲区域的设计，若需要动态挠曲则必须避免让电镀通孔配置在挠曲区域，若只是静态挠曲有时候有良好的覆盖膜且挠曲半径够大，可以将通孔设计在挠曲区域，但还是尽量避免；

②绕线以90°穿过挠曲区域：导体线路应该要90°通过挠曲区域，这是一个直观的规则应用，不过这个规则有时候也是可以调整的，尤其是需要面对特殊组装需求时，可以为方便配置而适度改善；

③需要挠曲的线路设计在单层区域：如果可能，需要挠曲的线路设计为单层线路以提高其挠曲性，当无法达到时导体应该要边对边进行阶梯性设计，避免出现正反面线路同一处有导体影响其挠曲性；

④将铜保持在几何中心：几何中心的观念对FPC尤为重要，理论上任何结构的中心位置在挠曲时都几乎保持在不动的状态，这样应力就被外层材料所吸收，因此将铜保持在设计的中心，挠曲性是可以提升的；

⑤保持小的曲率半径：在动态设计中为了保持FPC最大挠曲寿命，最佳方式是保持挠曲曲率半径在比较小的范围或者让总的运动角度比较小，这对于用在碟片驱动器的应用相当关键，这种概念可以让它们达到相当高的挠曲寿命循环；

⑥尽可能提供最大的挠曲半径：建议设计者提供最大的挠曲半径给挠曲区域，这个设计对动态挠曲FPC和静态挠曲FPC都相当重要，挠曲半径越大，FPC的挠曲性就会越优秀。

FPC孔加工的三种方式

FPC的通孔与PCB一样也可以用数控钻孔，但不适用于卷带双面金属化孔电路的孔加工。随着电路图形的高密度化和金属化孔的小孔径化，加上数控钻孔的孔径有一定界限，现在许多新的钻孔技术已付诸于实际应用。这些新的钻孔技术包括等离子体蚀孔、激光钻孔、微小孔径的冲孔、化学蚀孔等，这些钻孔技术比数控钻孔更容易满足卷带工艺的成孔要求。下面我们简单介绍下FPC通孔加工的三种方式：

1.数控钻孔：双面FPC中钻的通孔现在大部分仍然是用数控钻床钻孔，数控钻床与PCB使用的数控钻床基本上相同，但钻孔的条件有所不同。

由于FCCL很薄，能够把多片重叠钻孔，如果钻孔条件良好的话甚至可以把10～15片重叠在一起进行钻孔。垫板和盖板可以使用纸基酚醛层压板或玻纤布环氧层压板，也完全可以使用厚0.2～0.4mm 的铝板。

FPC钻孔所用钻头市场上有售，PCB钻孔用的钻头及铣外形用的铣刀也可以用于FPC。钻基材孔、铣覆盖膜和补强板的外形等的加工条件基本相同，但由于FCCL所使用的胶黏剂柔软,所以十分容易附着在钻头上,需要频繁地对钻头状态进行检验,而且要适当提高钻头的转速，对于多层FPC或R-FPC的钻孔要特别细心。

2.冲孔：冲微小孔径不是新技术，作为大批量生产已有使用。

由于卷带工艺是连续生产，利用冲孔来加工卷带的通孔也有不少实例，但是批量冲孔技术仅限于冲直径0.6～0.8mm的孔，与数控钻机钻孔相比加工周期长且需要人工操作；由于最初工序加工的尺寸都很大，这样冲孔的模具也相应要大，因而模具价格就很贵，虽然大批量生产对降低成本有利，但设备折旧负担大，小批量生产及灵活性无法与数控钻孔相竞争，所以至今仍无法普及。

但在最近数年里，冲孔技术的模具精密化和数控钻孔两方面都取得了很大的进步，冲孔在FPC上的实际应用已十分可行；最新的模具制造技术可制造能够冲切基材厚25um的无胶型FCCL的直径75um的孔，冲孔的可靠性也相当高，如果冲切条件合适甚至还可以冲直径50um的孔。冲孔装置的数控化和模具小型化能很好地应用于FPC冲孔，但是数控钻孔和冲孔都不能用于盲孔加工。

3.激光钻孔：用激光可以钻最微细的通孔，用于FPC钻通孔的激光钻孔机有受激准分子激光钻、冲击式二氧化碳激光钻机、YAG(钇铝石榴石)激光钻机、氩气激光钻机等。

冲击式二氧化碳激光钻机仅能够对FCCL的绝缘层进行钻孔加工，而YAG激光钻机可以对FCCL的绝缘层和铜箔进行钻孔加工，钻绝缘层的速度要明显比钻铜箔的速度快，仅用同一种激光钻孔机进行所有的钻孔加工生产效率不可能很高；一般是首先对铜箔进行蚀刻，先形成孔的图形，然后去除绝缘层从而形成通孔，这样激光就能钻极其微小孔径的孔，但此时上下孔的位置精度可能会制约钻孔的孔径，如果是钻盲孔，只要把一面的铜箔蚀刻掉，不存在上下孔位置精度问题。目前受激准分子激光加工的孔是最微细的，受激准分子激光是紫外线，直接破坏基底层树脂的结构，使树脂分子离散，产生的热量极小，所以可以把热对孔周围的损伤程度限制在最小范围内，孔壁光滑垂直。

如果能把激光束进一步缩小的话就能够加工直径10～20um的孔，当然板厚孔径比越大，湿式镀铜也就越难。受激准分子激光技术钻孔的问题是高分子的分解会产生炭黑附着于孔壁，所以必须采取某些手段在电镀之前对表面进行清洗以除去炭黑。

另外激光加工盲孔时，激光的均匀性也存在一定的问题，会产生竹子状残留物，受激准分子激光最大的难点就是钻孔速度慢，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。冲击式二氧化碳激光一般是用二氧化碳气体为激光源，辐射的是红外线，与受激准分子激光因热效应而燃烧分解树脂分子不同，它属于热分解，加工的孔形状要比受激准子激光差得多，可以加工的孔径基本上是 70～100um，但加工速度明显比受激准分子激光速度快得多，钻孔的成本也低得多，冲击式二氧化碳激光要注意的是加工盲孔时，激光只能发射至铜箔表面，对表面的有机物完全不必去除，为了稳定清洗铜表面，应以化学蚀刻或等离子体蚀刻作为后处理。

软板厂了解到，从技术的可能性来考虑，激光钻孔工艺用于卷带工艺基本上没有什么困难，但考虑到工序的平衡及设备的投资所占的比例，它就不占优势。

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