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柔性电路板FPC表面电镀知识

作者:  来源:PCB在线  时间:2017/4/15 11:58:55

通常,用软性绝缘基材制成的PCB称为软性PCB或挠性PCB,刚挠复合型的PCB称刚挠性PCB。它适应了当今电子产品向高密度及高可靠性、小型化、轻量化方向发展的需要,还满足了严格的经济要求及市场与技术竞争的需要。 

    FPC柔性线路板基础知识 

    软性PCB通常根据导体的层数和结构进行如下分类: 

    1.1单面软性PCB 

    单面软性PCB,只有一层导体,表面可以有覆盖层或没有覆盖层。 

    所用的绝缘基底材料,随产品的应用的不同而不同。 

    一般常用的绝缘材料有聚酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、软性环氧-玻璃布 
   
    单面软性PCB又可进一步分为如下四类: 

    1)无覆盖层单面连接的 

    这类软性PCB的导线图形在绝缘基材上,导线表面无覆盖层。 

    像通常的单面刚性PCB一样。 

    这类产品是最廉价的一种,通常用在非要害且有环境保护的应用场合。 

    其互连是用锡焊、熔焊或压焊来实现。它常用在早期的电话机中。 
  
    2)有覆盖层单面连接的 

    这类和前类相比,只是根据客户要求在导线表面多了一层覆盖层。 

    覆盖时需把焊盘露出来,简单的可在端部区域不覆盖。 
 
    要求精密的则可采用余隙孔形式。 

    它是单面软性PCB中应用最多、最广泛的一种,在汽车仪表、电子仪器中广泛使用。 

    3)无覆盖层双面连接的 

    这类的连接盘接口在导线的正面和背面均可连接。 

    为此在焊盘处的绝缘基材上开一个通路孔,这个通路孔可在绝缘基材的所需位置上先冲制、蚀刻或其它机械方法制成。 

    它用于两面安装元、器件和需要锡焊的场合,通路处焊盘区无绝缘基材,此类焊盘区通常用化学方法去除。 

    4)有覆盖层双面连接的 

    这类与前类不同处是表面有一层覆盖层。但覆盖层有通路孔,也允许其 

    两面都能端接,且仍保持覆盖层。 

    这类软性PCB是由两层绝缘材料和一层金属导体制成。 

    被用在需要覆盖层与周围装置相互绝缘,并自身又要相互绝缘,末端又需要正、反面都连接的场合。 

    1.2双面软性PCB 

    双面软性PCB,有两层导体。 

    这类双面软性PCB的应用和优点与单面软性PCB相同,其主要优点是增加了单位面积的布线密度。 

    它可按有、无金属化孔和有、无覆盖层分为:a无金属化孔、无覆盖层的;b无金属化孔、有覆盖层的;c有金属化孔、无覆盖层的;d有金属化孔、有覆盖层的。无覆盖层的双面软性PCB较少应用。 

    1.3多层软性PCB 

    软性多层PCB如刚性多层PCB那样 

    采用多层层压技术,可制成多层软性PCB。 

    最简单的多层软性PCB是在单面PCB两面覆有两层铜屏蔽层而形成的三层软性PCB。 

    这种三层软性PCB在电特性上相当于同轴导线或屏蔽导线。 

    最常用的多层软性PCB结构是四层结构,用金属化孔实现层间互连,中间二层一般是电源层和接地层。 
   
    多层软性PCB的优点是基材薄膜重量轻并有优良的电气特性,如低的介电常数。用聚酰亚胺薄膜为基材制成的多层软性PCB板,比刚性环氧玻璃布多层PCB板的重量约轻1/3,但它失去了单面、双面软性PCB优良的可挠性,大多数此类产品是不要求可挠性的。 

    1.柔性电路板FPC电镀 

    (1)FPC电镀的前处理柔性印制板FPC经过涂覆盖层工艺后露出的铜导体表面可能会有胶黏剂或油墨污染,也还会有因高温工艺产生的氧化、变色,要想获得附着力良好的紧密镀层必须把导体表面的污染和氧化层去除,使导体表面清洁。但这些污染有的和铜导体结合十分牢固,用弱的清洗剂并不能完全去除,因此大多往往采用有一定强度的碱性研磨剂和抛刷并用进行处理,覆盖层胶黏剂大多都是环氧树脂类而耐碱性能差,这样就会导致粘接强度下降,虽然不会明显可见,但在FPC电镀工序,镀液就有可能会从覆盖层的边缘渗入,严重时会使覆盖层剥离。在最终焊接时出现焊锡钻人到覆盖层下面的现象。可以说前处理清洗工艺将对柔性印制板F{C的基本特性产生重大影响,必须对处理条件给予充分重视。 

    (2)FPC电镀的厚度电镀时,电镀金属的沉积速度与电场强度有直接关系,电场强度又随线路图形的形状、电极的位置关系而变化,一般导线的线宽越细,端子部位的端子越尖,与电极的距离越近电场强度就越大,该部位的镀层就越厚。在与柔性印制板有关的用途中,在同一线路内许多导线宽度差别极大的情况存在这就更容易产生镀层厚度不均匀,为了预防这种情况的发生,可以在线路周围附设分流阴极图形,吸收分布在电镀图形上不均匀的电流,最大限度地保证所有部位上的镀层厚薄均匀。因此必须在电极的结构上下功夫。在这里提出一个折中方案,对于镀层厚度均匀性要求高的部位标准严格,对于其他部位的标准相对放松,例如熔融焊接的镀铅锡,金属线搭(焊)接的镀金层等的标准要高,而对于一般防腐之用的镀铅锡,其镀层厚度要求相对放松。 

    (3)FPC电镀的污迹、污垢刚刚电镀好的镀层状态,特别是外观并没有什么问题,但不久之后有的表面出现污迹、污垢、变色等现象,特别是出厂检验时并未发现有什么异样,但待用户进行接收检查时,发现有外观问题。这是由于漂流不充分,镀层表面上有残留的镀液,经过一段时间慢慢地进行化学反应而引起的。特别是柔性印制板,由于柔软而不十分平整,其凹处易有各种溶液“积存?,而后会在该部位发生反应而变色,为了防止这种情况的发生不仅要进行充分漂流,而且还要进行充分干燥处理。可以通过高温的热老化试验确认是否漂流充分。 

    2.柔性电路板FPC化学镀 

    当要实施电镀的线路导体是孤立而不能作为电极时,就只能进行化学镀。一般化学镀使用的镀液都有强烈的化学作用,化学镀金工艺等就是典型的例子。化学镀金液就是pH值非常高的碱性水溶液。使用这种电镀工艺时,很容易发生镀液钻人覆盖层之下,特别是如果覆盖膜层压工序质量管理不严,粘接强度低下,更容易发生这种问题。 

    置换反应的化学镀由于镀液的特性,更容易发生镀液钻入覆盖层下的现象,用这种工艺电镀很难得到理想的电镀条件。 

    3.柔性电路板FPC热风整平 

    热风整平原本是为刚性印制板PCB涂覆铅锡而开发出来的技术,由于这种技术简便,也被应用于柔性印制板FPC上。热风整平是把在制板直接垂直浸入熔融的铅锡槽中,多余的焊料用热风吹去。这种条件对柔性印制板FPC来说是十分苛刻的,如果对柔性印制板FPC不采取任何措施就无法浸入焊料中,必须把柔性印制板FPC夹到钛钢制成的丝网中间,再浸入熔融焊料中,当然事先也要对柔性印制板FPC的表面进行清洁处理和涂布助焊剂。 

    由于热风整平工艺条件苛刻也容易发生焊料从覆盖层的端部钻到覆盖层之下的现象,特别是覆盖层和铜箔表面粘接强度低下时,更容易频繁发生这种现象。由于聚酰亚胺膜容易吸潮,采用热风整平工艺时,吸潮的水分会因急剧受热蒸发而引起覆盖层起泡甚至剥离,所以在进行FPC热风整平之前,必须进行干燥处理和防潮管理。 

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