FPC設計以及仿真

柔性印刷電路(FPC)是由聚酰亞胺或聚酯薄膜制成的高可靠性和優(yōu)異的柔性印刷電路板。它具有布線(xiàn)密度高、重量輕、厚度薄、可彎曲性好等特點(diǎn)。

概述

FPC，也被稱(chēng)為柔性印刷電路，因其重量輕，厚度薄，自由彎曲和折疊等優(yōu)異特性而受到青睞。隨著(zhù)電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電路板設計越來(lái)越向高精度、高密度方向發(fā)展。傳統的人工檢測方法已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，FPC缺陷自動(dòng)檢測已成為工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

柔性印刷電路(FPC)是20世紀70年代美國為發(fā)展航天火箭技術(shù)而開(kāi)發(fā)的一項技術(shù)。它由聚酯薄膜或聚酰亞胺作為基材制成，可靠性高，柔韌性好。通過(guò)在柔性薄塑料片上嵌入電路設計，可以在狹窄有限的空間內堆疊大量精密元件，形成柔性電路。這種電路可以隨意彎曲、折疊，重量輕，體積小，散熱好，安裝方便，突破了傳統的互連技術(shù)。在柔性電路的結構中，材料有絕緣薄膜、導體和粘合劑。柔性印刷電路是滿(mǎn)足電子產(chǎn)品小型化和移動(dòng)化要求的唯一解決方案。柔性印刷電路可以大大減小電子產(chǎn)品的體積和重量，適合電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠性方向發(fā)展。

FPC合成材料1 絕緣膜, 絕緣膜形成電路的基礎層，膠粘劑將銅箔粘接在絕緣層上。在多層設計中，它被粘合到內層。它們也用作保護蓋，使電路免受灰塵和濕氣的影響，并減少彎曲時(shí)的壓力。銅箔形成導電層。

在一些柔性電路中，使用由鋁或不銹鋼制成的剛性元件，可以提供尺寸穩定性，為元件和導線(xiàn)的放置提供物理支撐，并消除應力。粘合劑將剛性元件和柔性電路粘合在一起。此外，柔性電路中有時(shí)還會(huì )用到另一種材料，那就是粘接層，它是在絕緣膜的兩面涂上粘合劑形成的。粘接層提供環(huán)保和電絕緣功能，并可消除一層薄膜，具有用少量層粘合多層的能力。

絕緣薄膜材料的種類(lèi)很多，但最常用的是聚酰亞胺和聚酯材料。美國所有柔性電路制造商中近80%使用聚酰亞胺薄膜材料，約20%使用聚酯薄膜材料。聚酰亞胺材料不易燃，幾何穩定，撕裂強度高，耐焊接溫度。聚酯，又稱(chēng)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其物理性能與聚酰亞胺相似，介電常數較低，吸濕少，但不耐高溫。聚酯的熔點(diǎn)為250°C，玻璃化轉變溫度(Tg)為80°C，這限制了它們在需要大量端焊的應用中的使用。在低溫應用中，它們表現出剛性。然而，它們適用于手機和其他不需要暴露在惡劣環(huán)境中的產(chǎn)品。聚酰亞胺絕緣膜通常與聚酰亞胺或丙烯酸膠粘劑組合，聚酯絕緣材料一般與聚酯膠粘劑組合。

2 導體, 銅箔適合用在柔性電路中。它可以電沉積(ED)或電鍍。電沉積銅箔的一面表面有光澤，而另一面的加工表面是暗淡的。它是一種柔韌的材料，可以制成許多厚度和寬度。ED銅箔的啞光面往往經(jīng)過(guò)特殊處理，以提高其粘接能力。鍛造銅箔除了具有柔韌性外，還具有剛性和光滑度的特點(diǎn)。適用于需要動(dòng)態(tài)偏轉的應用場(chǎng)合。

3 膠粘劑, 膠粘劑除了將絕緣膜粘接到導電材料上外，還可以作為覆蓋層，作為保護涂層，作為覆蓋涂層。兩者的主要區別在于使用的應用方法。所述覆蓋層與所述覆蓋絕緣膜粘結形成具有層壓結構的電路。網(wǎng)印技術(shù)用于膠粘劑的覆蓋和涂布。并非所有的層壓板結構都含有粘合劑，沒(méi)有粘合劑的層壓板形成更薄的電路和更大的靈活性。與基于膠粘劑的層壓結構相比，具有更好的導熱性。由于無(wú)粘合劑柔性電路的薄結構和消除了粘合劑的熱阻，從而提高了導熱性。它可以用于基于粘接層壓結構的柔性電路不能使用的工作環(huán)境。

FPC生產(chǎn)工藝

FPC的類(lèi)型比較多，有單面FPC，雙面以及多層。

1 雙面或者多層板電路板的工藝流程，切割→鉆孔→PTH→電鍍→預處理→干貼膜→對準→曝光→顯影→圖文電鍍→剝離→預處理→干貼膜→對準曝光→顯影→蝕刻→剝離→表面處理→粘貼蓋板膜→壓制→固化→浸鍍鎳金→印刷文字→剪切→電試→沖孔→終檢→包裝→裝運

2 單面板電路板的工藝流程，切割→鉆孔→粘貼干膜→對準→曝光→顯影→蝕刻→剝離→表面處理→覆蓋膜→壓制→固化→表面處理→浸鎳金→印刷字→切割→電測→沖孔切割→終檢→包裝→裝運

這些工藝并不是一塵不變的，可以根據實(shí)際的情況增減部分流程。

FPC的優(yōu)缺點(diǎn)

1 柔性印刷電路的優(yōu)點(diǎn)

柔性印刷電路板是采用柔性絕緣基板制成的印刷電路，具有剛性印刷電路板所不具備的許多優(yōu)點(diǎn):

1. 可自由彎曲、繞線(xiàn)、折疊，可根據空間布局要求任意排列，并可在三維空間中移動(dòng)、擴展，從而實(shí)現組件裝配與電線(xiàn)連接的一體化。

2. 使用FPC可以大大減小電子產(chǎn)品的體積和重量，適合電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠性方向發(fā)展。因此，FPC已廣泛應用于航空航天、軍事、移動(dòng)通信、筆記本電腦、計算機外圍設備、pda、數碼相機等領(lǐng)域或產(chǎn)品。

3.FPC還具有良好的散熱性和可焊性，易于組裝，整體成本低等優(yōu)點(diǎn)。軟硬結合的設計也在一定程度上彌補了柔性基板在元器件承載能力上的輕微不足。

2 柔性印刷電路的缺點(diǎn)

1. 一次性初始成本高:由于柔性PCB是為特殊應用而設計和制造的，因此初始電路設計，布線(xiàn)和攝影大師需要更高的成本。除非有特殊需要應用柔性PCB，否則通常最好不要在少量應用中使用。

2. FPC的更換和維修困難:柔性PCB一旦制作完成，必須從底圖或編好的繪光程序進(jìn)行更改，因此不容易更改。表面覆蓋一層保護膜，修復前必須將其去除，修復后必須恢復，這是一項相對困難的任務(wù)。

3.尺寸受限制:柔性印制板在尚未普及時(shí)通常采用批量方法制造。因此，由于生產(chǎn)設備的大小，它們不能做得很長(cháng)很寬。

4. 易損壞:安裝和連接人員操作不當，易造成電路損壞，其焊接和返工需要經(jīng)過(guò)培訓的人員操作。

FPC焊接操作步驟

1. 焊接前應先在焊盤(pán)上涂上助焊劑，并用烙鐵進(jìn)行處理，以免焊盤(pán)鍍錫不良或氧化而導致焊接不良。芯片一般不需要加工。

2. 使用鑷子小心地將PQFP芯片放置在PCB板上，以免損壞引腳。將其與pad對齊，并確保芯片放置在正確的方向。將烙鐵的溫度調到300攝氏度以上，在烙鐵的尖端沾上少量焊錫，用工具將對齊好的芯片壓下，在兩個(gè)對角引腳上加入少量焊錫。按住芯片，焊接兩個(gè)對角線(xiàn)位置上的引腳，使芯片固定不動(dòng)。焊接對角后，重新檢查芯片位置的對齊。如有必要，調整或移除并重新調整PCB板上的位置。

3.當開(kāi)始焊接所有引腳時(shí)，在烙鐵的尖端添加焊料，并在所有引腳上涂上助焊劑，以保持引腳濕潤。用烙鐵的尖端觸摸芯片的每個(gè)引腳的末端，直到你看到焊料流入引腳。焊接時(shí)，應使烙鐵的尖端與焊接引腳平行，防止因焊接過(guò)多而重疊。

4. 焊接所有引腳后，用助焊劑濕潤所有引腳以清潔焊料。吸掉多余的焊料，以消除任何短路和重疊。最后用鑷子檢查是否有誤焊現象。檢查完成后，將焊料從電路板上取下，用酒精浸泡硬毛刷，沿引腳方向仔細擦拭，直至焊料消失。

5. SMD電阻-電容元件相對容易焊接?？梢韵劝阉旁诤更c(diǎn)上，然后把元件的一端放上去，用鑷子夾住元件，一端焊好后再看放置是否正確。如果它已經(jīng)對齊，然后焊接另一端。

FPC仿真

FPC上傳輸的信號速率越來(lái)越高，尤其是在一些光模塊或者高速消費類(lèi)產(chǎn)品上，比如手機、筆記本電腦等。對于特別高速的產(chǎn)品，在使用FPC的時(shí)候，為了減少一些網(wǎng)格銅對信號的影響，通常在信號線(xiàn)下采用實(shí)銅作為參考。不管使用什么樣的設計，FPC的仿真就顯得非常重要。下面是在A(yíng)DS中進(jìn)行模塊的FPC仿真：