PCB焊盘的处理方式及FPC材料的使用
FPC柔性印刷电路是一种在柔性切割表面上制作的电路形式可以覆盖或不覆盖(通常用于保护FPC电路)由于FPC可以各种方式弯曲折叠或重复移动因此它的使用越来越广泛
FPC的基膜通常由聚酰亚胺(聚酰亚胺PI)制成(简称)和聚酯
(涤纶简称PET)材料厚度为12.5/25/50/75/125um常用12.5和25um如果FPC需要在高温下焊接则材料通常由PI制成PCB的基板通常为FR4
FPC的覆盖层由电介质薄膜和胶水薄膜或柔性介质涂层制成可防止污染潮湿划痕等主要材料与基材相同即聚酰亚胺胺(聚酰亚胺)和聚酯(涤纶)常用材料厚度为12.5um
FPC设计需要将各层粘合在一起此时需要使用FPC胶(胶粘剂)柔性板通常用于丙烯酸改性环氧树脂酚醛缩丁醛增强塑料压敏粘合剂等而单层FPC不使用胶粘剂粘合
在许多应用中例如焊接器件柔性板需要加强件以获得外部支撑主要材料有PI或聚酯薄膜玻璃纤维高分子材料钢板铝板等 PI或聚酯薄膜是柔性板增强的常用材料厚度一般为125um玻璃纤维(FR4)增强板的硬度高于PI或聚酯并用于较硬的地方
有多种方法可以处理FPC的焊盘相对于PCB焊盘的处理方式以下是常见的
1化学镍金也被称为化学浸金或浸金通常PCB的铜金属表面上使用的化学镀镍层的厚度为2.5um-5.0um浸金(99.9%纯金)层的厚度为0.05um-0.1um(之前为PCB)工厂工人使用替换方法替换pcb池中的金币技术优势表面光滑储存时间长易焊接;适用于细间距元件和更薄的PCB对于FPC它更合适因为它更薄缺点不环保
2锡铅电镀优点可直接在焊盘上添加扁铅锡具有良好的可焊性和均匀性对于某些处理过程(如HOTBAR)必须在FPC上使用此方法缺点铅易氧化储存时间短;需要拉电镀线;不环保
3选择性电镀金(SEG)选择性电镀金意味着PCB的局部区域镀有金而其他区域则用另一种表面处理进行处理电镀金是指在PCB的铜表面上施加镍层然后电镀金层镍层的厚度为2.5μm至5.0μm金层的厚度通常为0.05μm至0.1μm优点镀金层较厚具有很强的抗氧化性和耐磨性 金手指一般采用这种治疗方式缺点不环保氰化物污染
4有机可焊性保护层(OSP)此过程是指具有特定有机物质的裸PCB铜表面的表面覆盖层优点提供非常平坦的PCB表面满足环境要求适用于细间距元件的PCB
缺点需要采用传统波峰焊和选择性波峰焊工艺的PCBA不允许进行OSP表面处理
5热风平整(HASL)此过程是指覆盖PCB裸露金属表面的63/37铅锡合金热风整平铅锡合金涂层的厚度为1um-25um热空气整平工艺难以控制镀层的厚度和焊盘图案不推荐用于具有细间距元件的PCB因为细间距元件需要焊盘的高平坦度;热风整平过程适用于薄FPC
在设计中FPC经常需要与PCB一起使用在两者之间的连接中板对板连接器连接器和金手指HOTBAR软和硬键合板以及手动焊接通常用于不同的应用环境方面设计人员可以使用相应的连接方法
在实际应用中根据应用要求确定是否需要ESD屏蔽当FPC柔韧性要求不高时可以通过实心铜皮和厚介质实现当灵活性要求很高时
由于FPC的柔软性它是在受到压力时易于破裂因此FPC保护需要一些特殊的手段
常用方法有
1柔性型材上的内角的最小半径为1.6 mm半径越大可靠性越高抗撕裂性越强在形状的角落可以添加靠近板边缘的线以防止FPC被撕裂
2 FPC上的裂缝或槽必须以直径不小于1.5 mm的圆孔结束这在FPC的相邻两个部分需要单独移动的情况下也是必需的
3为了获得更好的柔韧性需要在均匀的宽度区域中选择弯曲区域并且尽可能在弯曲区域中FPC宽度变化和迹线密度不均匀
4加强筋(Stiffener)又称加强筋主要用于获得外部支撑材料的使用有PI聚酯玻璃纤维高分子材料铝钢等合理设计加强板的位置面积和材料对避免FPC撕裂有很大的作用
5在多层FPC设计中需要在产品使用期间经常弯曲的区域进行气隙分层设计尝试使用薄材料PI材料来增加FPC柔软度防止FPC在反复弯曲过程中破裂
6当空间允许时应在金手指和连接器之间的接合处设计双面胶固定区域以防止金手指和连接器在弯曲过程中脱落
7 FPC定位丝网应设计在FPC和连接器之间的连接处以防止FPC在装配过程中歪斜
由于FPC的特殊性在路由时应注意以下几点
路由规则优先级是确保信号路由平滑短直穿孔少的原则尽量避免长而细的圆线主要是水平垂直和45度线避免任意角度线弯曲部分的弧线以上细节如下
1线宽考虑到数据线和电源线的线宽要求不一致保留的线间距平均为0.15mm
2线间距根据大多数制造商目前的生产能力设计线间距(间距)为0.10mm
3线边距最外线与FPC轮廓之间的距离设计为0.30mm空间越大越好
4圆角FPC轮廓上圆角的最小值设计为半径R = 1.5mm
5导线垂直于弯曲方向
6电线应均匀地穿过弯曲区域
7导线应尽可能厚以使区域弯曲
8弯曲区域不得有额外的电镀金属(弯曲区域电线未镀)
9线宽一致
10双面板迹线不能重叠形成I形
11最小化弯曲区域中的层数
12弯曲区域必须没有通孔和金属化孔
13弯曲中心轴应位于导线的中心导线两侧的材料系数和厚度尽可能均匀这在动态弯曲应用中非常重要
14水平面扭转遵循减小弯曲截面的原则以增加柔韧性或部分增加铜箔面积以增加韧性
15垂直表面弯曲是为了增加弯曲半径减少中心区域的层数等
16对于有EMI要求的产品如果FPC上有USB和MIPI等高频辐射信号线则应根据EMI测量条件将导电银箔层添加到FPC中并将导电银箔接地以防止EMI
随着FPC应用环境的扩展上述内容将继续丰富或不适用但只要您在工作中仔细设计请多考虑总结一下我相信设计FPC并不困难而且很容易使用