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1、FPCB材料知识,(张腾飞 V.12012-5-28),1.FPCB常用单位换算2.FPCB常用表面处理方式3.FPCB结构4.关键性能参数和测试方法5.工序中的FPCB6.FPCB供应商情况简介,一、FPCB常用单位换算,1.FPCB常用单位可分为公制和英制两种：公制：英制：dm 分米 ft 英尺cm 厘米 in 英寸mm 毫米 mil 密尔um 微米 uin 微英寸2.换算进制：1dm=10cm 1ft=12in1cm=10mm 1in=1000mil1mm=1000um 1mil=1000uin 3.公制英制互换进制：1in=2.54cm=25.4mm=25400um 1mil=25.4
2、um 1mil=0.0254mm 1uin=0.0254um1mm=39.37mil 1um=39.37uin,4.铜箔厚度单位换算：铜箔厚度常用单位：oz（Ounce 盎司）重量单位1oz定义为：1平方英尺面积上单面覆盖重量1oz（28.35g）的铜箔厚度1 oz=35um=1.35mil2 oz=70um=2.7 mil常用铜箔厚度会用分数表示：1/2 oz=17.5um=0.7mil1/3 oz=11.7um=0.5mil1/4 oz=8.8um=0.35mil注：目前Truly常用铜箔为1/2 oz,二、FPCB常用表面处理方式,表面处理作用：防止铜面氧化，保持表面的可接合性。FPCB
3、常用表面处理方式主要有以下几种：1.OSP（Organic Surface Protection）2.喷锡（Hot Air Solder Leveling）3.沉金（Immersion Gold）4.镀金（Plating Gold）5.镍钯金（Ni-Pd-Au）6.沉银（Immersion Silver）7.直接镀金：应该是新技术，只听说过，没有见过。,1.OSP（有机可焊保护膜）：将铜面清洗干净后，通过化学反应方法，在铜面上生成一种有机膜，通过隔离空气来保护铜面不被氧化。优点：价格便宜、厚度薄、表面平整；缺点：低活性助焊剂难以破坏其表面、存储条件较严；但其环境亲和性好，因为是水基保护膜，不会
4、污染环境，另外也有 其缺点，不能过多次回流焊。此类处理方式适合于板子整体要求较为一致的情况，因我司FPCB各部分要求不一样，有些部位需要厚金打线，有些部分需要硬金插拔，所以供应商操作难度较大，不适用。,2.喷锡（HASL）：将整块板浸入锡炉中，然后用热空气通过风刀整平，后清洁水洗。优点：可焊性好、工艺简单；缺点：价格较高、平整度不高；喷锡（又称：热风整平）属粗放式处理，仅适用于较大线路间距的产品，如电脑主机板、电视板等，不适合精密线路处理。我司产品所使用FPCB均是精密线路，此种不适合我司使用，且鉴于焊接性能、可靠性等原因，我司FPCB所使用的表面处理材料大多为金。,3.沉金（ENIG）：先在
5、铜面上化学沉积一层镍磷层，再通过置换反应增加一层金层。优点：可焊性好、可以进行COB金线邦定；缺点：价格最高、制程控制困难；沉金是化学反应，存在反应速率不一致的问题，如果沉金药水活性太高，药水会攻击镍磷层，导致金层与镍层之间结合力变小，SMT后产生黑焊盘不良。按照行业内要求，0.08um以下称为薄金，0.3um以上称为厚金；一般不会采用在0.080.3um之间的厚度值，薄金主要用于焊盘、热压金手指、插拔金手指等，作用主要是防止铜面氧化，增加焊盘表面的可焊性；厚金主要用于金线邦定，增加金线与PAD点之间的结合力；,4.镀金（Plating Gold）：通过电镀的方式，先镀上镍层，再镀金层。优点：
6、金层致密、金层表面光亮、可用于插拔金手指；缺点：可焊性不如沉金；镀金可分为：镀软金和镀硬金，区别在于软金镀的是纯金，硬金镀的是金和钴的合金；软金（可焊性良好）主要应用于焊接、金线邦定，硬金（耐磨）主要应用于插拔金手指；镀软金和镀硬金我司都有应用。不管是沉金还是镀金，都需要有镍层作屏障层，否则金直接跟铜接触后会迁移，金层在1小时之内就会消失。,5.镍钯金（Ni-Pd-Au）：镍钯金属于化学沉积方式生产。优点：价格便宜、可用于COB金线邦定；缺点：工艺复杂、国内仅少数厂家有做；镍钯金是一种新的表面处理方式，它的出现主要为了解决COB厚金价格偏高问题，COB厚金需要的金层厚度规格为0.3um，而镍钯
7、金的金层厚度要求仅为：0.05um，可以节省很多成本。目前此种表面处理方式我司的板也有使用。6.沉银（Immersion Silver）：沉银是一种落后工艺，基本已被淘汰。,表面处理方式对比表,二.FPCB的结构：1.FPC结构：一般常见FPC外观如下图所示：,Mark点,IC焊盘,1PCS,SMT行进方向,定位孔,微连点,白字油,连接器焊盘,两层FPC切片如下图所示：主要材料有：基材、铜箔、覆盖膜、油墨、屏蔽膜、补强(FR4、SUS钢片、PI)等：,2.FPC分类及区别：FPC根据在我司的作用可分为以下类型：a.CSP类型：主要用于CSP封装类型模组，特点是CSP类型IC直接焊接，因此FPC
8、头部 会有BGA焊盘区域。焊盘表面处理要求较低，尺寸、可焊性OK即可；b.COB类型：COB类型FPC主要用于热压结构模组，特点是头部无补强钢片，尾部一 般是BTB类型或ZIF类型连接器PIN；要求主要有两点：1.头部透光性好，不能影响热压对位；2.头部弯折性好，热压后不能发生断裂；c.COF类型：此类FPC直接用于金线邦定，因此对FPC性能要求较高，特点是FPC头部 设置有打金线的PAD点；要求：1.PAD点金线邦定情况良好，厚金0.3um，镍钯金0.05um；2.FPC头部表面平整，不能影响IC搭载及Holder搭载；,3.PCB结构：一般常见PCB外观如下图所示：,邦定PAD,电容PAD
9、,Mark点,行进方向,切片结构与FPC类似，不再赘述。,PCB同样可分为CSP和COB类型，但CSP类型较少使用；另根据PCB的叠层结构，可以把PCB分为：普通型和HDI型；普通型PCB指的是仅仅包含通孔的PCB，一般用于较简单线路设计；所谓HDI类型，指的就是High Density Interconnect（高密度互联）直观来说就是包含埋孔和盲孔的PCB，如下图所示：,FPCB原材料介绍：1.FPC基材：FPC基材主要有以下几种：根据铜箔分类：电解铜、压延铜；电解铜适合精细线路制作，压延铜适合有动态弯折要求的产品；根据铜箔与胶的结合方式：有胶基材、无胶基材；有胶基材较硬，不适合弯折，无胶
10、基材较软，透明度好，适合热压 根据介质层分类：PI、PET；我司多使用的是PI介质层，PET难以加工，一般不会使用；FPC基材厂家主要有：新扬、新日铁、台虹、生益等；,2.PCB基材：PCB基材主要可以按以下分类：根据介质层分类：普通FR4、高TG FR4、BT基材等；我司使用高TG材料较多，因为金线邦定时会产生高温，TG值较低的基材会 软化变形，不利于生产；随着电子产品的要求日益严格，高TG材料的应用也在逐渐增多；BT基材是小日本研发的一种材质，性能优异，强度很好，TG值高，但同时价 格也很高，除非特殊产品，一般不会使用；根据环保分类：有卤、无卤；有卤基材主要是添加了卤素阻燃剂，但燃烧时会产
11、生致癌物质，因此被欧盟 禁用，无卤基材添加的是非卤素阻燃剂，燃烧时不会产生致癌物质。为适合欧盟的要求，无卤基材的使用也在日益增多；根据玻纤密度：1080、2160等；PCB基材厂家主要有：建滔、南亚、生益等；,3.铜箔：铜箔主要用于多层板制造，多层板在生产过程中会使用铜箔进行压合增层，所以，多层板也叫：增层板或积层板；单纯的铜箔一般都是电解铜薄，分为光面和毛面，光面用于线路蚀刻制作，毛面主要用于增强铜箔与介质层的结合力；,4.屏蔽膜：屏蔽膜主要用在FPC中，起到电磁屏蔽的作用，防止线路信号受到电磁干扰；屏蔽膜一般要求接地处理，只有进行接地处理，才能将屏蔽产生的电荷导出 不至于影响正常信号；电磁
12、屏蔽膜主要有：绝缘保护层、金属层、导电层三部分构成；绝缘保护层作用在于保护金属层不被外力损坏；金属层用于屏蔽外部电磁干扰；导电层用于导出电荷；,5.补强板：补强板，顾名思义作用在于给FPC补强，为的是能够顺利在FPC上面贴装 元器件，补强板有维持FPC外形稳定性的作用；补强板材质一般可分为：FR4、PI、钢片等；FR4材质也可分为有卤和无卤材质，一般FPC采用冲压成型，FR4边缘易产生 毛刺不良，部分改良产品可较好改善此不良；PI补强一般用于ZIF金手指位补强，为了便于金手指插入连接器内部；补强钢片一般采用SUS304材质，此种材质具有以下两个特点：a.弱磁性，不会对我司AF产品马达产生影响；
13、b.不锈性，表面光亮，不会氧化变色；补强钢片一般可分为：普通补强钢片、镀镍补强钢片；普通补强钢片用于一般产品，无补强接地要求的产品；镀镍补强钢片用于有接地要求的产品，镍稳定性好，能够保证较低的电阻值；,三.关键性能参数及测试方法：1.外观：因为我司所用FPCB均是用于摄像模组相关，外观上要求较为严格，外观测试方法为：40X显微镜下观察，要求：a.油墨不易产生粉尘，以免造成污点不良；b.邦定PAD表面颜色一致，不能有任何可见不良；c.冲切或铣边边缘不能有毛刺等不良；2.尺寸：尺寸为通用测试中最为重要的一点，因为FPCB尺寸直接影响IC搭载精度、Holder搭载精度、金手指接触精度、成品全尺寸等数
14、据。尺寸测试方法为：对照冲模图测量所有重点尺寸；使用工具主要有：游标卡尺、千分尺、投影仪、STM6等 尺寸要求不能超上下公差，部分三星型号要求长宽厚的Cpk值必须1.33,三.关键性能参数及测试方法：3.性能：性能测试也是FPCB测试中非常重要的一部分，它决定着使用性能上 的一些性质，如：弯折、接地、可焊性、附着力等；测试方法为：使用专用工具进行测试；使用的工具有：弯折测试仪、万用表、锡炉、3M600#胶带等；以上功能测试标准，我司内部要求主要如下：a.弯折：0.5mm弯折半径，30次无断裂；b.接地：补强钢片、屏蔽膜接地电阻值5 c.可焊性：260锡炉，浸泡35秒，要求95%以上润湿；d.附
15、着力：3M600#胶带粘贴后垂直拉起，油墨、镀层无脱落；,弯折测试简要介绍：所谓FPC，就是Flexible Print Circuit（柔性印刷电路）因此，FPC是肯定有弯折要求的，我司内部的弯折测试方法如下所示：,三.关键性能参数及测试方法：4.其它：其它测试还包括如：环保、镀层厚度、孔铜厚度等测试；环保测试需要根据客户需求，对样品按照相应的环保级别进行测试 镀层厚度测试需到PCB部使用专用仪器测试；镀层厚度，孔铜厚度因需到其它部门测试，所以一般在客户指定 需要的情况下才进行测试。环保测试：分为A、B、C类等级要求；镀层厚度：根据客户需求，一般我司按照1015um管控；孔铜厚度：我司要求1
16、0um；,四.工序使用情况介绍：FPCB不仅属于主材，而且是基础材料，如果把整个模组看做是一个 人体的话，那么FPCB就是骨骼和血管，不仅是支撑身体的基础，还 是传输信号的通道；因此，整个模组的制造过程，从投料到出货，都有FCPB身影的存在 下面，我们就简要介绍一下各工序的使用情况：1.SMT：SMT是投料生产的第一站，从这一站开始，就要把FPCB作为一个 地基在上面构建出有生命的模组；此时需要加在FPCB上的元器件主要有以下几种：电容、电阻、连接器、LED等所有需要使用锡膏焊接的元件；对于CSP模组，甚至连IC就已经搭载在FPCB上了。,2.COB：COB车间需要在FPCB上进行Die邦和W
17、ire邦，继而搭载Holder和Lens 的组合，从而完成模组的组装；所谓邦定，就是固定的意思，Die就是COB裸芯片的意思，Wire就是 金线的意思，那么Die邦和Wire邦就是固晶和打金线的意思；Die邦：需要先在FPCB上画胶，一般有“十”字和“米”字两种方式，然后将IC贴在FPCB上，通过低温固化完成搭载，一般需要控制的参数为：IC推力、搭载精度等；Wire邦：通过瓷嘴使用金丝球焊机焊接，连接FPCB和IC上的焊点，一般需要控制弧高、金线拉力等参数；,2.COB：Die邦和Wire邦后就是Holder和Lens的搭载了（镜头组），Lens旋入是在IR车间完成的，这里咱们就不介绍了，镜头
18、组搭载时首先需要在FPCB上画胶，此时画的是Holder搭载胶，FPCB起到的是承载镜头组的作用，此时对FPCB的要求主要如下：1.平整度：如果FPCB平整度不好，则会导致镜头组搭载后倾斜，最终在检测车间发现会无法对焦（MN）；2.焊盘距边公差：焊盘距边公差决定着IC与镜头组的相对位置，如果公差控制的不好，将会导致暗角不良（shading）；,3.热压：热压车间作用是把LU和FPC组合在一起，当然，CSP产品、Socket结构和COF类型产品是不经过热压的；热压主要需要考虑以下因素：1.FPCB热压金手指的位置精度：如果位置精度太差，会影响到成品 模组的尺寸，甚至会影响LU热压对位；2.FPC
19、的透光性：如果FPC透光性太差，会影响热压对位，降低生产 效率；3.FPC柔软度：FPC如果太硬，在高温高压下会发生金手指断裂不良 即使不断裂，也会有微裂存在。可能在我司检测OK的模组，到 客户端装机使用时就出现问题了。热压的问题还有很多，跟工艺相关度较大，因为在此制程中有高温 高压，会存在很多意想不到的隐患。,4.检测：检测车间作用是调焦、检测、OQC等，调焦检测与FPCB的关系较小，主要是后面的OQC，OQC检查时，会查 外观，FPCB的一些外观不良会在这里检出；主要有以下：1.缺口、撕裂、折痕等外观可见的不良；,五.常用工具介绍：测试FPCB常用到的工具主要有以下几种：1.游标卡尺 用于
20、FPCB外围尺寸的测量；,2.千分尺：用于FPCB厚度的测量；,3.投影仪：用于FPCB焊盘等PAD点尺寸的测量；,4.显微镜：用于FPCB外观的测量；,5.万用表：用于FPC接地电阻的测量；,6.弯折测试仪：用于FPC弯折性能的测试；,五.供应商情况简介：我司FPCB的供应商可分为韩系和国内，一般情况下韩系供应商的 报价会比国内贵很多，但相应的，品质也会比国内供应商要好；1.韩系：我司主要的韩系供应商有以下几家：进星：PCB和软硬结合板供应商，不生产FPC，相对品质较为稳定 沟通良好，问题总能消灭在萌芽阶段；DDE：PCB供应商，反应较慢，配合度不是很良好；GDS：FPC、PCB、软硬结合板
21、供应商，品质较好；NewFlex：FPC、软硬结合板供应商，沟通较为困难，因沟通不良已 导致多次样品问题，已增加会汉语人员进行配合；,2.国内：我司主要的国内供应商有以下几家：爱升：FPC和PCB供应商，产品较大，制程能力较差，对我司的配合 也逐步变差，制程方面的问题难以改善；三德冠：FPC供应商，支持免费做样，因半导体单量较大，对我司 配合还算可以，品质较差；华大：FPC供应商，是舜宇等模组行业的主要供应商，品质较好 但由于我司需要量较小，配合较差；华盟：FPC供应商，品质较差，目前已很少样品开模，应是我司淘汰 供应商；,以上就是FPCB在整个模组制作过程中的流程信息，如果有什么不明白的，请随时咨询。增加FPCB供应商技术能力比较谢谢！,
