FPC的设计原则

FPC的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 原则( FPC的设计原则( 1.FPC的特性：     具有高度曲挠性，可立体配线，依空间限制改变形状;耐高低温，耐燃; 可折叠而不影响讯号传递功能，可防止静电干扰。化学变化稳定，安定性、可信赖度高。有利于产品设计，可减少装配工时及错误，并提高产品的使用寿命。软硬结合的设计也在一定程度上弥补了柔性基材在元件承载能力上的略微不足。 2.基本材料：     绝缘基材、胶粘剂、金属导体层（铜箔）和覆盖层。 HYPERLINK "http://www.1mp.cc/uploadpic/2005/200643111753468.gif" \o "点击图片看全图" \t "_blank"     2.1 挠性板的主体材料，必须是可挠曲的绝缘薄膜，作为载体它应具有良好的机械和电气性能。常规通用的材料有聚脂和聚酰亚胺薄膜。但应用比较多的挠性板的载体是聚酰亚胺薄膜系列。随着新材料的研制和开发，可选择的材料变得多样化，除上述两种类型的常用材料外，还有聚乙烯环烷（PEN）和薄型的环氧树脂/玻璃布结构材料（FR4）。同样原聚脂（PI）材料也有很大的改进，新的聚酰亚胺（PI）具有较高的耐高温性及尺寸稳定性，现在出现的无胶基材价格较高，目前应用较少，除非特殊需求。当进行薄膜基材选用时，必须知道以下几点：     2.1.1聚酰亚胺薄膜：此薄膜材料的主要特性就是有优良的尺寸的稳定性，使用的温度范围比较宽。     2.1.2环氧玻璃布基材料：优越的尺寸稳定性、良好的电气性能和机械性能，有特别宽的温度范围。但最劣的是挠性差。     2.1.3聚脂薄膜基材：介质材料的成本低、较好的机械和电气性能，但使用的温度范围受到制约。有特殊焊接要求时，要特别注意焊接进行过程的控制。在导体表面的覆盖层主要考虑以改善两面机械性能和电气性能，及增加挠性印制电路板的可靠性。     2.2 胶（Adhesive）     一般采用0.025mm厚度     2.3 铜箔材料有压延铜（Rolled Anneal copper Foil）和电解铜（Electro Deposited copper foil）两种，压延铜的机械特性比较好，有挠折要求时大部分均用压延铜。以下为收集的一些参数，供大家参考： HYPERLINK "http://www.1mp.cc/uploadpic/2005/200643112533336.gif" \o "点击图片看全图" \t "_blank"     2.4 覆盖膜由基材+胶组合而成，其材料分为PI和PET两种，可根据铜箔基材的材质来选择。覆盖膜的胶跟铜箔基材的胶相同，厚度在0.012-0.035mm. 3.基本生产工艺：     挠性印制电路板的制造工序与刚性印制板制造工序是相同的。刚性印制电路板制造所使用的工艺装备基本上是相同的，辅助装备和所使用的工模具基本上类同。所谓特殊的部分就是在化学沉铜和电镀时需要有特殊的夹具进行装挂，避免漂浮。在软板进行处理时，很多专用工艺装备对处理挠性薄板就必须有拖架，如进行蚀刻时，就必须采用厚基板作的拖架。 4.价格组成：　     4.1 柔性电路板所用材料不同造成价格的多样性 　　以普通双面板为例，板料一般有PET，PI等，板厚从0.0125mm到0.10mm不等，铜厚从0.018到0.1不同,所有这些在板料一项上就造成了巨大的价格差异;材料的品牌不同也存在着一定的价格差,因而材料的不同造成了价格的多样性.     4.2 柔性电路板所采用生产工艺的不同造成价格的多样性 　　不同的生产工艺会造成不同的成本。如镀金板与喷锡板，制作外形的精度，拼版方式导致的材料利用率，采用丝印线路与干膜线路等都会形成不同的成本，导致价格的多样性。     4.3 柔性电路板本身难度不同造成的价格多样性 　　即使材料相同，工艺相同，但柔性电路板本身难度不同也会造成不同的成本。如两种线路板上都有1000个孔，一块板孔径都大于0.6mm与另一块板孔径均小于0.6mm就会形成不同的钻孔成本；如两种线路板其他相同，但线宽线距不同，一种均大于0.15mm，一种均小于0.15mm，也会造成不同的生产成本，因为难度大的板报废率较高，必然成本加大，进而造成价格的多样性。     4.4 客户要求不同也会造成价格的不同 　　客户要求的高低会直接影响板厂的成品率，如一种板按IPC-A-6013，class1要求有98%合格率，但按class3要求可能只有90%的合格率，因而造成板厂不同的成本，最后导致产品价格的多变。     4.5 柔性电路板厂家不同造成的价格多样性 　　即使同一种产品，但因为不同厂家工艺装备、技术水平不同，也会形成不同的成本，时下很多厂家喜欢生产镀锡板，因为工艺简单，成本低廉，但也有一部分厂家生产镀金板，报废即上升，造成成本提高，所以他们宁愿生产喷锡板或镀锡板，因而他们的喷锡板报价反而比镀金板低。     4.6 付款方式不同造成的价格差异 　　目前柔性电路板板厂一般都会按付款方式的不同调整柔性电路板价格，幅度为5%-10%不等，因而也造成了价格的差异性。     4.7 区域不同造成价格的多样性 　　目前国内从地理位置上来讲，从南到北，价格呈递增之势，不同区域价格有一定差异，因而区域不同也造成了价格的多样性。 　　通过以上论述不难看出，柔性电路板价格的多样性是有其内在的必然因素的，本人仅可提供一个大致的价格范围，以供参考，具体价格当然还是和厂家直接联系。 5.基础设计     5.1 尺寸、几何形状和孔 　　挠性板可以制造成任何几何形状。不过，无论采用何种几何形状，必须更容易加工和控制，出于经济的原因，尽量首先采用矩形构造。以便减少消耗和节约工具成本。同时其它复杂的几何形状最好选用的量最小。在挠性电路板的形状上主要考虑到实用性，特别是长方形，要避免在加过程中，由于受力而发生撕裂现象，以减小昂贵材料的消耗。内角应采用圆弧状，避免撕裂。最大的挠性电路板的几何尺寸的确定，要根据产品设备的功能要求而定。挠性板上的焊盘孔可采用钻孔或冲孔的方法，挠性板孔可以钻孔和冲孔。孔的形状最好选择圆孔，其它有特殊要求的孔可采取模具冲切工艺方法加工。采用长方形孔应该避免尖角，以免撕裂。导电体的宽度的在确定前，针对我们的产品主要考虑其机械性能的稳定性要求。     5.2 焊盘设计上必须确保焊盘的位置有利于弯曲区域。挠性印制电路的结构形式，应按照通用的刚性设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 或原则进行设计，但也可以根据电路上的需要附加若干条件。如许多有关的进行焊接的范围和特定的焊盘的几何形状和尺寸。有时在进行焊接时，由于客观条件铜焊盘弯曲时，很容易产生脆性，通常多数产生在挠性板与刚性板之间的接合点上，直接影响使用的电性能。而且在这点上，由于弯曲变形和移动时导致铜导体开起而剥落。为避免这种现象的产生，挠性电路的设计必须按照规则进行合理的设计，确保连接的可靠性。     在进行焊盘设计时，应采用圆滑的过渡线，应避免死角，如采用这种形式结构的焊盘形状，必然会在需要弯曲的状态下，很容易折断，因为这种形式的结构易造成应力集中的原因所致。所以，在设计时应考虑这种特殊的工作条件，使设计满足挠性板的特殊的技术要求。     5.3 覆盖层的设计 　　挠性板采用绝缘覆盖层除了起到保护导体线路的作用，还必须考虑到达到改善连续弯曲使用的所产生的弯曲疲劳强度。然而设计时还必须考虑到使用的焊接区域的范围。挠性板表面的焊盘是通过覆盖层的通孔形成的。通常多数情况是采用简单的模具对所需覆盖层表面进行冲切而形成的孔，经覆压后露出所需要的焊盘。共用窗口建议使用相邻近的孔。     5.4 弯曲循环次数 　　对弯曲循环次数的技术要求，应适当的考虑到设计状态。因为它决定于挠性基材的类型、基材的厚度、和铜箔的质量及其厚度，其它重要的工艺参数，如挠性电路导线的宽度和弯曲半径。挠性板的弯曲性能是通过多数不同的因素所决定的。特别重要的因素如下：     5.4.1挠性薄膜基材的种类和厚度；     5.4.2铜箔的类型和状态；     5.4.3导线的厚度和宽度，最重要的弯曲半径等。在应用时挠性板的弯曲循环次数在两个方向上要非常高。弯曲半径尽可能要大些，导线宽度最好在0.5－1毫米之间。重要的是改进弯曲状态，使导体与绝缘覆盖层结合的更好。 　　挠性电路薄膜基材几何尺寸变更时，可能会直接影响到机加工尺寸精度，在这种尺寸变更的状态下，充许机械加工公差大些。因为，介质薄膜基材是挠性的，焊盘在进行焊接时就有可能受到高应力的影响，这种应力要比用刚性基材要高。此外，薄膜的低温传导性能，在进行连接时应采用较低温度范围，以免导体与薄膜的强合强度受到热破坏。如在设计上和使用上没有特殊的原因和技术要求，所使用的绝缘覆盖层应与基底材料相同类的材料。 5、关于公差要求 　　对于挠性电路板与刚性印制电路板来说，公差在一般情况下不是关键。然而，完美无缺的电路图形却是非常重要的，孔的定位准确性也是我们要求的。在这种情况下，蚀刻的收缩量必须按照以下技术指标进行有效地的控制： HYPERLINK "http://www.1mp.cc/uploadpic/2005/20064510621701.gif" \o "点击图片看全图" \t "_blank" 六、设计实例 图中为推荐标注公差和设计图形 HYPERLINK "http://www.1mp.cc/uploadpic/2005/20064510642811.gif" \o "点击图片看全图" \t "_blank" 附录 日本工业标准   JIS C 5016—1994                                                   龚永林译 1．适用范围     本标准是规定了电子设备用的单面及双面的挠性印制线路板(以下称挠性印制板)的试验方法，与制造方法无关。 备注：     1)．本标准不包括挠性多层印制板和刚挠印制板。     2)．本标准中引用标准，见附表1所示。     3)．本标准所对应国际标准如下：     IEC 249—1(1982)印制电路基材 第1部分：试验方法     IEC 326—2(1990)印制板 第2部分：试验方法 2．术语定义 本标准用的主要术语的定义，是在JIS C 0010及JIS C 5603中规定。 3．试验状态     3．1 标准状态 在专项标准没有规定时，试验是按JIS C 0010的5．3条[测定及试验的标准大气条件(标准状态)]标准状态下进行(温度15~35℃，相对湿度25~75％，气压86~106Kpa)。但是，对标准状态下判别产生异疑时，或者有特别要求时，按3．2条。     另外，试验在标准状态进行有困难时，对判别不会产生疑问的，可以在标准状态以外的状态下进行。     3．2 判别状态 判别状态是按JIS C 0010的5．2条[判别测定及判别试验的标准大气条件(判别状态)]的判别状态(温度20±2℃，相对湿度60~70％，气压86~106Kpa)。 4．试样     4．1 试样的制作 试样制作方法为(1)和(2)。     而要注意试样表面不可有油类、汗和其它污染。     (1)取样方法 试样是从实际使用的挠性印制板中抽取。在专项标准指定形状和尺寸时，以不影响性能的方法切割试样。而有设计的试验样板时，以此作为试样。     (2)试验图形的方法 以4．2的试验图形为试样，试验对象是以与挠性印制板相同材料和制造方法制作的。     4．2 试验图形的形状和尺寸 试验图形的形状和尺寸是附图1~8。 5．前处理     试样前处理是在标准状态下放置24±4小时。 6．外观     显微切片及其尺寸检验     6．1 外观 外观检验是用目视或3~10倍放大镜，对照专项标准确认挠性印制板的品质，对外观、加工质量、图形等检查。     另外，用显微切片看试样加工质量状态时，用约250倍的显微镜，通常用环氧化树脂、聚脂树脂等填埋入试样，固化，切割试样的观察部分，研磨割切面，检查研磨面。     6．2 显微切片 显微切片是在专项标准中规定，检查镀通孔、导体和挠性印制板的内部状态、外观、尺寸等。     (1)装置 装置是研磨盘以及倍率从100倍到1000倍的显微镜。测定镀层厚度0．001mm以上精度的显微镜或者同等以上精度的物品。     (2)材料 材料是脱模料，填埋用树脂，研磨布(#180、#400、#1000等)、研磨纸(#180、#400、#1000等)，以及研磨料(铝、氧化铬等)．     (3)试样制作 切割适当大小的试样，不可损伤观察部位，埋入填埋树脂。然后，用研磨布纸，从粒度粗到细依次进行精研磨，再在旋转的研磨盘的毛毡面上用流动研磨料进行细研磨。这研磨面必须与层间成85~95°范围。     在测定镀通孔镀层厚度时，显微切片显现的孔径尺寸必须是在事前测定孔直径的90％以上。另外，在必须有明显电镀层分界线时，试样研磨后可进行蚀刻。     (4)试验 试验是按专项标准规定的项目，规定的倍率检查。     6．3 尺寸检验     6.3.1 外形     6.3.1.1装置 装置是JIS B 7153中规定的工具显微镜，或者是具有同等以上精度的器具。     6.3.1.2测定 测量长度和宽度，读数单位0．05mm。     6.3.2 厚度     6.3.2.1装置 装置是JIS B 7503中规定的目视量值0．001mm的千分卡，或者是具有同等以上精度的器具。     6.3.2.2测定 测量板厚或整个板厚，读数单位0．001mm。     6.3.3 孔径     6.3.3.1装置 装置是精度0．01mm以上的读数放大镜，或者是具有同以上精度的器具。     6.3.3.2测定 测量规定孔的直径。     6.3.4 孔位置     6.3.4.1装置 装置是精度0．01mm以上的座标测定仪或者工具显微镜，或者是同等到以上精度的器具。     6.3.4.2测定     (a)当测定孔的位置与座标格对应时，以适当方式固定挠性印制板，从挠性印制板上在座标格上的基准孔或基准点测量到规定孔的距离，这是按X轴与Y轴方向测定。     (b)当测定任意孔的位置时，以适当方式固定挠性印制板，测量需测定的孔与孔之间距离。     6.3.5 导体宽度和最小导体间距     6.3.5.1装置 装置是精度0．01mm以上的读数放大镜，或者是具有同等以上精度的器具。     6.3.5.2测定 以适当方式固定挠性印制板，测量导体宽度与最小导体间距的投影尺寸。     6.3.6 导体缺损和导体残余     6.3.6.1装置 装置是与6．3．3(1)相同     6.3.6.2测定 局部导体上的导体缺损尺寸，以及绝缘部分上导体残余尺寸，是沿着导体的长度方向与垂直方向测量。     6.3.7 连接盘尺寸     6.3.7.1装置 装置是与6．3．4(1)相同。     6.3.7.2测定 测量投影尺寸．     6.3.8 连接盘环宽     6.3.8.1装置 装置是与6．3．4(1)相同。     6.3.8.2测定 测量图1所示的内壁与连接盘边缘之间投影尺寸(w)     图 1  连接盘环宽(如下两图)     （1）非电镀孔 HYPERLINK "http://www.1mp.cc/uploadpic/2005/20064510927195.gif" \o "点击图片看全图" \t "_blank"     （2）电镀孔     6.3.9 覆盖层     6.3.9.1装置 装置是用6．1规定的放大镜     6.3.9.2试样 试样板是挠性印制板上采用覆盖层部分。     6.3.9.3试验 用放大镜全面检查样板。按专项标准规定检验连接盘等导体露出部分与覆盖层的位置偏差，以及覆盖层与导体或者基材膜之间有无残存空隙和异物夹杂。 7．电气性能试验     7.1 导体的电阻     7.1.1 装置 装置是图2所示的电压降下法(四端子法)仪器，或者是同等以上的器具。电流为直流电流。     7.1.2 试样 试验样板是尽可能长且细的导线，在专项标准规定。     7.1.3 前处理 按5．条前处理     7.1.4 试验 测试时要考虑避免受探针接触方法的影响和受测定电流发热的影响，按图3的方法测量电阻值，精度在±5％。     图 2 导体电阻测定装置 HYPERLINK "http://www.1mp.cc/uploadpic/2005/20064794836151.gif" \o "点击图片看全图" \t "_blank"     图（3）导体电阻测定方法 HYPERLINK "http://www.1mp.cc/uploadpic/2005/20064794852436.gif" \o "点击图片看全图" \t "_blank"     A：JIS C 1102中规定的电流表     V：试验电路的电阻比电压表的内部电阻高得多。     7.2 镀通孔的电阻     7.2.1 装置 装置与7．1．1相同     7.2.2 试样 试样板是挠性印制板、测试样板的规定部分，或者附图5的测试图形。     7.2.3 前处理 按5．条前处理     7.2.4 试验 测试时要考虑避免受探针接触方法的影响和受测定电流发热的影响，按图4的方法测量电阻值，精度在±5％。     图 4 镀通孔电阻测定方法 HYPERLINK "http://www.1mp.cc/uploadpic/2005/20064795033940.gif" \o "点击图片看全图" \t "_blank"     7.3 导体的耐电流性     7.3.1 装置 装置是通电能产生7.3.4要求的试验电流的直流或交流电源，电流表以及温度测定装置。     7.3.2 试样 试样是挠性印制板、测试图形等的规定导体部分     7.3.3 前处理 按5．条前处理。     7.3.4 试验 试验是按专项标准规定的交流电流或者直流电流，以及规定的通电时间，在规定的导体上通电，测量导体的上升温度。     7.4 镀通孔的耐电流性     7.4.1 装置 装置是通电能产生7．4．4要求的试验电流的直流或交流电源，以及电流表。     7.4.2 试祥 试样是挠性印制板、测试样板或者附图5的测试图形上的镀通孔。     7.4.3 前处理 按5．条前处理。     7.4.4 试验 试验时在试样的镀通孔上，按专项标准规定的电流连续通电30秒，检查其间有否异常。而孔径与对应的试验电流一例见表1所示。 表 1 孔径与对应的试验电流例 孔径 mm         0.6         0.8        1.0       1.3     1.6       2.0 试验电流A       8            9          11       14       16        20     7.5 表面层耐电压     7.5.1 装置 装置是JIS C 2110的6．2(电路断路器)规定的物品，或者是同等以上的器具。     7.5.2 试样 试样是挠性印制板或者附图1的测试图形。 挠性双面印制板是有上表面和下表面形成的2种类型导体图形。     另外，在此试验中若试样发生机械损伤、飞弧(表面放电)、火花(空中放电)或者击穿(绝缘破坏)，不可再用作其它试验。     7.5.3 前处理 按5．条前处理。     7.5.4 试验 试验是用直流电压，或者是用50Hz或60Hz频率的正弦波交流电压。按专项标准规定的电压值施加于印制板的指定部位。电压施加是在5秒钟间让电压渐渐上升到规定值，并保持1分钟，检查有无机械损伤、飞弧、火花放电、击穿等异常。     7.6 表面层的绝缘电阻     7.6.1 装置 装置是JIS C 1303中规定的高绝缘电阻计或者标准电阻器、万能分流器，以及校正精度±10％的检流计。     7.6.2 试样 试样是用挠性印制板、测试样板或者附图1的测试图形，可以有覆盖层或无覆盖层。而挠性双面印制板是有上表面和下表面形成的2种类型导体图形。     7.6.3 前处理 按5．条进行前处理。     7．6．4 试验 试样上施加直流电压500±5V并保持1分钟后，测定在施加电压状态下绝缘电阻。     7.7 电路完整性     7.7.1 电路的绝缘试验     7.7.1.1装置 装置是由施加试验电压的电压源、电阻测定器，以及与导体图形指定部位电气连接的探针等构成。电压源是具有监视产生的电流，避免发热，限制试验电路的电流值在电流容量范围内之功能的装置。     7.7.1.2试样 试样是挠性印制板的规定部位。     7.7.1.3前处理 按5．条前处理。     7.7.1.4试验 按相关连的规范(照相底图、试验数据、专项标准等)，确认挠性印制板导体图形指定位置间应该不连接的区域是没有电气连接。试验是在导体图形指定部位间施加专项标准规定的试验电压，根据导体间的电流求出电阻值，在最小电阻值以上就认为保持了电路的绝缘性。 试验电压、电压施加时间以及允许最小电阻值是在专项标准中规定。     7.7.2 电路的导通试验     7.7.2.1装置 装置是由施加试验电流的电流源、电阻测定器，以及与导体图形指定部位电气连接的探针等构成。     7.7.2.2试样 试样是挠性印制板的规定部位。     7.7.2.3前处理 按5．条前处理。     7.7.2.4试验 按相关连的规范(照相底图、试验数据、专项标准等)，确认挠性印制板导体图形指定位置间应该是电气导通的。 试验是在导体图形指定部份间施加专项标准规定的试验电流，根据两点间电位差求出电阻值，在最大电阻值以下时就认为保持了电路的导通性。试验电流、电流施加时间以及允许最大电阻值是在专项标准中规定。