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1剛撓結合多層板的工程設計要點

R-FPCB的工程設計與傳統的剛性PCB和撓性PCB的工程設計都不同，這是因為絕緣介質是將玻纖布和聚酰亞胺這兩種的不同物質組合在一起，由于這些材料各具不同特性，在工程設計時就要考慮到生產工藝的調整和設計的配合。

1.1材料的選擇

在R-FPCB的材料選擇中包括基材和半固化片及覆蓋膜，而基材又分為PCB基材和FPC基材，半固化片中就是PP和純膠AD。因此工程設計需了解清楚所選擇的材料特性。

1.1.1剛性PCB基材的特點

剛性PCB基材的Tg溫度或耐熱性能主要是由基材中所采用的樹脂類型來決定的，一般說來，高的Tg溫度有好的耐熱性。隨著PCB厚度或層數的增加，所選用的基材的Tg溫度也隨之提高。普通Tg的溫度為130℃~150℃，高Tg的溫度為150℃~200℃。

1.1.2PP的特點

PP是由玻纖布和環氧樹脂組成的半固化狀態物質，在高溫高壓的狀態下壓合多層板，此時PP中的環氧樹脂開始融化和流動。PP有低流動量和高流動量兩種，低流量的流膠小于1mm，高流量的流膠大于10mm。因此，在使用時必須考慮到樹脂流動量的影響，在R-FPCB中需選擇低流量的PP，以防止因流動量過大而導致撓性區變硬。

1.1.3FPC基材的特性

FPC的基材一般分為有膠基材和無膠基材兩種。無膠聚酰亞胺基材的綜合性能優于有膠聚酰亞胺基材，為確保產品的可靠性，R-FPCB多使用無膠聚酰亞胺基材。

1.1.4FPC純膠的特點

FPC純膠只是半固化狀態的丙烯酸樹脂膠，特點是無其它介質，厚度在0.013mm到0.05mm之間，膠的流動性小于0.2mm，在使用過程中只起到連結的作用，無任何絕緣的效果。

1.1.5不同材料的組合

R-FPCB其材料搭配不同，所產生的問題和效果也不一樣。（1）PCB板材與FPC純膠、覆蓋膜及FPC有膠板材的組合。（2）PCB板材與FPC純膠、覆蓋膜及FPC無膠板材的組合。（3）PCB板材與PCB半固化片、覆蓋膜及FPC有膠板材的組合。（4）PCB板材與PCB半固化片、覆蓋膜及FPC無膠板材的組合。方式4的綜合性能是最好的，為確保產品的可靠性，R-FPCB的材料組合上應使用方式4。

1.2線路圖形的設計

R-FPCB的線路圖形設計對于生產時有極為重要的影響，可以說是決定于每一個工序能否生產的基礎，因為很多的信息是依靠在線路圖形上反映出來的。

1.2.1FPC邊框的設計

由于FPC的基材是柔軟性，不能用剛性PCB的方式設計生產工藝邊框。通常剛性PCB的邊框是用圓點狀的銅面設計給予壓合是樹脂充分的流膠和增強結合力，而FPC是將邊框設計成45°角的銅面，并且每塊基材的兩面銅面剛好形成網格狀。因為FPC柔軟性的特點，若是設計成圓點狀的銅面，FPC就會缺銅面的支撐力而收縮變形；若是兩面的銅面設計成同一方向，FPC也會有變形的現象；而將兩面銅面剛好形成網格狀，剛好將兩面的表面張力平衡，從而減少了FPC的變形。邊框設計為45°角銅面的綜合效果。

1.2.2FPC與PCB連接位的線路設計

R-FPCB測試時是好的，但經客戶安裝后使用時卻發現有開路的現象，在表面上看不出問題，拆卸后檢測又沒有開路的情況。究其原因，是因為撓性區與剛性區連接點正好是FPC線路的轉角位置，在安裝時FPC部分需彎折，彎折產生應力的作用將FPC的線路拉斷所致。當拆卸后，FPC不再彎折時，已斷開的線路又接觸在一起，故重新檢測又沒有開路現象。因此，在撓性區與剛性區連接點位置的線路盡可能與彎折方向垂直，這樣有利于減少應力對線路的影響。

1.2.3覆蓋膜的定位標識設計

由于R-FPCB的剛性部分沒有覆蓋膜，因此，在貼合時覆蓋膜的定位將成為關鍵。這就需要在線路設計出覆蓋膜的定位點，同時，此定位點不能在交貨板內，以免改變了客戶的原始設計要求。

1.3覆蓋膜的設計

覆蓋膜開窗的目的是為了滿足孔化的需要，由于覆蓋膜與撓性板之間是靠覆蓋膜底層的丙烯酸樹脂粘結在一起的，但丙烯酸樹脂不耐堿，而且其穩定性也不如環氧樹脂和聚酰亞胺。通過開窗將剛性區域的覆蓋膜切除掉這樣剛性區域的材料構成就少了覆蓋膜的聚酰亞胺和丙烯酸樹脂層給機械鉆孔和孔化帶來非常多的利好。

1.3.1覆蓋膜在有效區（即交貨給客戶部分）的設計

基于覆蓋膜具有優良的耐彎折性，所有撓性部分均需進行覆蓋膜的保護，同時又不能將剛性部分全部覆蓋，否則會對R-FPCB的可靠性帶來影響。因此，在剛性和撓性的連接部分就需要達到既能保護FPC又不影響PCB的效果，影響此連接位的關鍵因素是覆蓋膜從撓性區延伸到剛性區的尺寸是多少才是最合適。將覆蓋膜對位偏差和PP的流膠量考慮后，設計連接部分的交接尺寸為0.4mm，這樣就能到達理想的效果。

1.3.2覆蓋膜在無效區（即非交貨給客戶部分）的設計

由于覆蓋膜在R-FPCB中的剛性部分容易產生氣泡和分層現象，為避免生產過程中產生不必要的缺陷，在非交貨給客戶部分的區域盡可能不要覆蓋膜，以增強整體的結合力。

1.4半固化片的設計

半固化片在傳統的多層板中只需按生產板的尺寸開料即可使用，而在R-FPCB即需要有一定的加工過程后才能使用。低流動性半固化片開窗的目的是為了將R-FPCB撓性區域的半固化片去掉，避免壓合時將剛性板和撓性板壓合在一起。

1.4.1半固化片的定位孔設計

由于PP需要進行開窗和疊合時的定位，就需要設計相應的定位孔。開窗時的定位孔需靠近開窗位的原則，一般設計成2.0mm，這樣可以盡可能避免開窗時的偏差和做成PP操作上折痕；在疊合時需使用的工裝定位孔和卯釘定位孔，需統一設計成3.25mm（使用的工裝銷釘為3.2mm，卯釘的尺寸為3.175mm），這樣可以增加對位的精度。

1.4.2半固化片開窗位置的設計

PP的開窗主要是避讓撓性區，以免壓合時有PP與FPC結合在一起，從而失去柔軟性。開窗的大小需根據覆蓋膜的開窗和剛性區的位置去確定，這與PP的流膠量有極大關系。PP的第一個開窗是與覆蓋膜完全對應，也就是使用同一個模具即可；而第二個開窗需比第一個開窗整體小0.4mm。

1.5剛性板的開窗

R-FPCB的剛性基材在撓性部分開窗有兩種，一種是先開窗再做板，另一種是成品再開窗。

1.5.1成品時再開窗的特點

將R-FPCB設計為成品再開窗具有生產簡單，但撓性區存在隱患的風險。若是使用激光去除撓性區的剛性基材，在激光的剛性板上會殘留碳化的現象，同時成本比較高；若是使用Milling（磨削）的方式，由于高度差的問題，在剛性板的底部會殘留鋸齒狀的FR-4現象。這樣的殘留物在使用過程中會對撓性板做成損傷，甚至會因此而斷裂。

1.5.2先開窗再做板的優缺點

將R-FPCB設計為先銑去撓性區的剛性基材，在生產時開窗區域沉鍍銅時容易產生銅粉、銅渣污染銅缸，同時對疊合和銑板的要求較高，不存在后續的風險，外觀上較為漂亮。

2結語

R-FPCB的工程設計，需考慮的因素是多方面的。包括材料的選擇，線路圖形的設計，覆蓋膜的設計，半固化片的設計，剛性板的開窗等。這些因素影響著R-FPCB生產的難易和產品良品率。由于R-FPCB的類型比較多樣化，同時整體的制作工藝還不是很成熟，要根據各公司自有設備的基礎上進行選擇設計制作方式，根據自身的生產工藝能力選擇設計合適的參數，以達到操作控制容易、生產效率高和成本低為目的。

作者：劉鎮權單位：廣東成德電路股份有限公司