FPC 流程簡介

1. FPC流程簡介 2008-9

2. FPC基礎知識及流程簡介 • 什麼是FPC?---英文全名Flexible Printed Circuit Board • 中文意思:柔性印刷電路板

3. *FPC特性—轻薄短小 • 轻:重量比 PCB (硬板)轻 • 可以减少最终产品的重量 • 薄:厚度比PCB薄 • 可以提高柔软度.加强再有限空间內作三度空间的组装 • 短:组装工时短 • 所有线路都配置完成.省去多余排线的连接工作 • 小:体积比PCB小 • 可以有效降低产品体积.增加携带上的便利性 1

4. PCB大约为1.6mm FPC大约为0.13mm. 只有PCB1/10的厚度而已 *FPC到底有多薄 2

5. *FPC的产品应用 • CD随身听 • 著重FPC的三度空间组装特性与薄的厚度. 将庞大的CD化成随身携带的良伴 3

6. *FPC的产品应用 • 行动电话 • 著重FPC轻的重量与薄的厚度.可以有效节省产品体积, 轻易的连接电池, 话筒, 与按键而成一体. 4

7. *FPC的产品应用 • 磁碟机 • 无论硬碟或软碟, 都十分依赖FPC的高柔软度以及0.1mm的超薄厚度, 完成快速的读取资料. 不管是PC或NOTEBOOK. 5

8. *FPC的产品应用 • 电脑与液晶荧幕 • 利用FPC的一体线路配置,以及薄的厚度.将数位讯号转成画面, 透过液晶荧幕呈现 6

9. 机械强度小.易龟裂 制程设计困难 重加工的可能性低 检查困难 无法单一承载较重的部品 容易产生折,打,伤痕 产品的成本较高 *FPC特性的缺点 7

10. *FPC的基本结构--材料篇铜箔基板(Copper Film) • 铜箔:基本分成电解铜(ED)与压延铜(RA)两种. 厚度上常见的为1oz(1.4mil)与1/2oz(0.7mil).1/3oz(0.45 mil) • 基板胶片(PI):常见的厚度有1mil与1/2mil两种. • 接着剂:厚度依客戶要求而決定 單面板基材 雙面板基材 8

11. FPC銅箔基礎知識 • 分類: S----單面板:只有一層銅箔的為單面板 D----雙面板:有兩層銅箔的為雙面板 RA---壓延銅:延展性較好 ED---電解銅:延展性較差,耐曲撓性較差 多層板---三層(含) 以上銅箔的板為多層板

12. *FPC的基本結构--材料篇 保护胶片(Coverlay) • 保护胶片:表面绝缘用. 常见的厚度有1mil与1/2mil. • 接着剂:厚度依客戶要求而決定. • 离形纸:避免接着剂在压着前沾附异物;便于穴拔作业. 9

13. *FPC的基本結构--材料篇补强胶片(PI Stiffener Film) • 补强胶片: 补强FPC的机械强度, 方便表面实装作业.常见的厚度有5mil与9mil. • 接着剂:厚度依客戶要求而決定. • 离形纸:避免接着剂在压着前沾附异物. 10

14. *FPC的基本結构--材料篇 接着剂胶片(Adhesive Sheet) • 离形紙:避免接着剂在压着前沾附异物. • 接着剂:厚度依客戶要求而決定. 功能在于贴合金属或树脂补强板 11

15. 材料 寬幅固定為250mm,一卷材料的長度通常為100m

16. *FPC基本制造流程 單面板基本流程: 發 料 線路成形 CCD打拔 壓 著 防 焊 表面處理 中 檢 印 刷 電 測 粘 貼 形狀加工 最終檢查 包 裝 出貨 14

17. *FPC基本制造流程 雙面板基本流程: 發 料 鑽 孔 鍍 銅 線路成形 壓 著 CCD打拔 防 焊 表面處理 表面處理 印 刷 中 檢 電 測 粘 貼 形狀加工 最終檢查 包 裝 出 貨 14

18. 發料 • 依OP要求將整卷的基材或輔材裁成規定大 小的尺寸,以便後工程作業.通常Panel Size 愈大則生產愈經濟。

19. 發料品質管控重點 • 發料尺寸:依OP要求,一般公差為±0.02mm. • 方正度:一般公差為±3mm. • 板邊平整度:板邊須平整無毛邊且不可有下彎之情形. • 基材外觀:不可有折痕,凹陷，刮伤，异物，氧化等不良现象. • 保膠外觀:不可有缺膠,髒異物,刮傷,壓傷等不良.

20. 鑽 孔 利用機械式鉆針高速旋轉鉆透之方式，將基材依設計鑽成孔. 設計上孔的種類有下列几种： • 導通孔(Via Hole)：導通双面板之兩面 • 零件孔:零件插件用 • 定位孔或工具孔:後工具作業時定孔用

21. 鑽孔品質管控重點 1.孔徑:孔大,孔小,孔未透,依孔徑資料規格,用量針作判定, 2.孔數:多孔,少孔,漏鑽,不可有 3.孔位:偏孔,移位,依公差要求 4.孔變形:不可有孔損,孔變形情形 5.燒焦:不可有 6.毛邊:不可有 • 品質管控重點： 火山口孔變形 孔環上金 鑽孔偏移

22. PTH(Plated Through Hole)鍍通孔 • 是指雙面板以上，用以當成各層導體互連的管道，也是早期零件在板子上插裝焊接的基地，一般規範即要求銅孔壁之厚度至少應在1mil以上。近年來零件之表面黏裝盛行，PTH多數已不再用於插裝零件。因而為節省板面表面積起見，都儘量將其孔徑予以縮小(20um以下)，只做為“連”(Interconnection)的用途，特稱為“導通孔”(Via Hole).

23. 電鍍銅 • Panel Plating全板鍍銅- -正片製程當板子完成鍍通孔 (PTH)製程後，即可實施全板鍍銅，讓各孔銅壁增厚到0.2~0.3mil以保證板子能安全通過後續的“影像轉移”製程，而不致出現差錯。此種Panel Plating, 在台灣業界多俗稱為”一次銅”.

24. 鍍銅品質管控重點 • 1.背光級數：至少要達到９級以上 • 2.銅成粗糙度:銅面不可有顆粒,不均,針孔,凹陷 • 3.厚度:依OP指示 • 4.銅面氧化:不可有 • 5.刮傷:不可有 • 6.折痕:不可有V形折痕 • 7.孔破:不可有環狀孔破,點狀孔破不超過3點 針孔 銅面粗糙 銅顆粒

25. 線 路 成 型 • 簡易流程: 前處理 壓 膜 靜 止 曝 光 靜 止 顯 影 蝕 刻 去 膜

26. 前處理和壓膜 • 前處理:使用物理或化學的方式增加銅面粗糙度,以便在幹膜壓合時銅面與幹膜緊密的結合. • 壓膜:幹膜是一種做為電路影像轉移用的乾性感光薄膜阻劑，另有PE及PET兩層皮膜將之夾心保護。現場作業時可將PE的隔離層撕掉，讓中間的感光阻劑膜壓貼在板子的銅面上，在經過底片感光後即可再撕掉PET的保護膜，進行沖洗顯像而形成線路圖形的局部阻劑，進而可再執行蝕刻，最後在蝕銅及剝膜後，即得到有裸銅線路的板面。

27. 曝 光 • Exposure曝光--利用紫外線(UV)的能量，使乾膜中的光敏物質進行光化學反應，以達到選擇性局部架橋硬化的效果，而完成影像轉移的目的，稱為曝光。

28. 顯 像 • Developing 顯像-- 用以沖洗掉未感光聚合的膜層，而留下已感光聚合的阻劑層圖案,即感光影像轉移過程中，對下一代像片或乾膜圖案的顯現作業,就是由底片上的“影”轉移成為板面的“像”.

29. 蝕刻及去膜 • 蝕刻:利用特定藥液之化性，將顯像露出多餘的銅層氧化剝離(腐蝕)掉. • 去膜:利用鹼性氫氧化鈉(或氫氧化鉀)之氫氧根，將乾膜與銅面之黏合成份予以破壞，再利用水壓將之剝除 。

30. 蝕刻因子

31. 線路成型品質管控重點(一) • 1.對位偏移:不可造成導通孔破 • 2.斷線缺口:斷線不可有;缺口單面板不可超過導體寬度的1/3, 雙面板不可超過導體寬度的1/2,且長度不可超過 2mm. • 3.線路針孔:判定同缺口 針 孔 對位偏移 斷 線 缺 口

32. 線路成型品質管控重點(二) • 4.短路銅殘:短路不可有,銅殘單面板不可超過導體間距的1/3, 雙面板不可超導體間距的1/2,且長度不可超過2mm,板邊的 銅殘長度不可超過0.2mm. • 5.蝕刻不良:文字需清晰可辨認,有不可影響其線寬線距 • 6.線寬線距:不可超過原稿的±20%. 短路 銅殘 文字模糊 導體過粗 導體過細

33. 壓 著 • 流程: 前 處 理 保膠假接 本 接 PI補強貼合 本 接 熟 化

34. 壓 著 覆蓋膜Coverlay • 軟板的外層線路，其防焊不易採用硬板所用的綠漆，因在彎折時可能會出現脫落的情形。需改用一種軟質的“壓克力”層壓合在板面上，既可當成防焊膜又可保護外層線路，及增強軟板的抵抗力及耐用性. • 貼保膠的基本作用: 1.保護線路防止刮傷及氧化 2.起絕緣的作用 3.美化外觀

35. 壓著 壓合(Lamination) • 在軟板之基材上Coating 一層複合黏著材料(Epoxy 或壓克力材質)其特性為高溫硬化材質，但在硬化過程中之某個階段，將會出現短暫之黏性，此時就在此區間內，給予一定之壓力，以達到兩材質黏合所需之結合力,即將保膠與基材通過高溫緊密的結合在一起.

36. 壓著品質管控重點 • 1.保膠偏移:QK孔偏移切齊OK,且不可造成相鄰兩導體露銅 • 2.導體剝離:導體剝離按缺口規格判定 • 3.導體變色:指紋印NG,不明顯點狀變色按板面積的1/10判定 • 3.保膠不良(皺折\破損\毛邊\穴未打):按規格書判定 • 4.保膠異物:非導電性透明異物未跨越兩導體,距保膠開口 0.2mm以上,長度小於2cm. 板與板之間未隔PP墊會造成導體剝離 保膠偏移蓋位孔環SMT無法上錫 保膠偏移PAD變小影響SMT焊錫 基板前處理未淨會造成導體變色

37. 壓著品質管控重點 保膠未開口 保膠破損 保膠皺折 保膠異物 保膠異物

38. 壓著品質管控重點 • 5.保膠氣泡:氣泡不可在開口處,不可加架橋,長度小於10mm • 6.接著劑溢出:不可超過0.3mm,焊點有效面積至少75% 以上 • 7.銅露:壓著時溢膠超出規格或保膠毛屑附著在PAD上會造成 銅露. 從波峰往上量測不可超過0.3mm 保膠氣泡 銅露

39. CCD打拔 • 利用光學反射原理,將後制程(防焊,形狀加工等制程)定位所需之孔位,鑽孔無法滿足其精准度的打拔出來. • 品質管制重點: 1.偏移:依標識線判定,公差±0.02mm. 2.孔內毛邊:不可有. 打拔偏移 孔內毛絲會造成形狀加工時沖偏

40. 防 焊 • 在FPC開口較小處(如BGA),貼合保膠無法滿足公差需求時,利用聚合感光型油墨阻劑,通過顯像轉移,使其達到絕緣的效果,防焊的作用與保膠相同,成本相對較低,但其本身有如下缺點: 1.耐折性,撓曲性較差. 2.制程長,複雜度,良率不易掌控. 3.技術層次高,設備投資大.

41. 防　　　焊 • 流程: 前 處 理 油墨攪拌 油墨印刷 靜 止 預 烤 對 位 曝 光 顯 影 靜 止 後 烤

42. 防 焊 • 前處理:利用磨刷或微蝕的方式增加銅面粗糙度,使油墨的附著力更佳. • 油墨印刷:利用網版上的圖案,使油墨準確的印在板面上. • 預烤:趕走油墨內的溶劑,使部分油墨硬化,避免對位時粘底片.(此工序管控重點是警報器後響後立即將板從烤箱內拿出,否則會致便油墨硬化而顯影不潔)

43. 防 焊 • 曝光:即影像轉移,將需要覆蓋油墨的部分使用UV光照使之發生聚合反應. • 顯影:將多餘的未聚合的油墨利用鹹性藥液沖洗掉,即圖案的顯像作業. • 後烤:主要讓油墨中的環氧樹脂快速硬化,使油墨緊密的附著在板面上

44. 防焊品質控重點 • 1.對位偏移:不讓相鄰兩導體銅露出,且PAD可焊面積在75% 以上,且偏移小於0.3mm. • 2.油墨氣泡:氣泡不可在相鄰兩導體邊緣,且不可因氣泡致使 露出銅面. • 3.油墨異物:異物在PAD上NG,附著在板面時長度不可超過 1mm. • 4.油墨龜裂\脫落:不可因龜裂造成目視導體露金或露銅,點狀脫 落至少需距離焊接PAD 1mm. • 5.油墨漏印:不可有 • 6.附著力:用3M600膠帶呈90度角測試不可用脫落現象. • 7.顯影不潔:不可有,顯影不潔會導致表面處理時無法上鎳金而 銅露.

45. 防焊品質管控重點 偏移上PAD且線上金,會造成焊接時短路 油墨脫落造成相鄰兩導體上金,SMT時易產生短路 油墨漏印 油墨脫落外觀不良 油墨龜裂外觀不良 油墨異物外觀不良,如導電性物質會造成短路

46. 表面處理 • 為避免板面某些需焊接的部位銅面與空氣長期接觸而發生氧化反應,並適應FPC在應用中的可焊性,防蝕性,耐磨性等,故需在銅表面利用化學反應的方式使其它金属物質或有機防锈膜附著在銅表面上以達到目的,以上制程統稱為表面處理,其常見的有如下幾種方式 : 鍍金,化金,噴錫,鍍錫,化錫,化銀,OSP等,現工廠內常用的主要是鍍金及化金.

47. 表面處理 • 鍍化金 化金:是在銅面上利用置換反應形成一層很薄的鎳金層,厚度一般以2-4um. 鍍金:是在銅面上通過電流使其鍍上鎳金,其金厚依客戶需求,一般金厚在5um以上會使用鍍金,其耐磨性較好,通常手指部分會采用鍍金的方式. 鍍(化)金前處理 鍍 (化) 金 鍍(化)金後處理

48. 鍍化金品質管控重點 • 金面變色(氧化,紅斑,白點,白霧等):須擦拭掉 • 金面剝離:用3M600膠帶呈90度測試剝離不可有 • 金面粗糙:依銅露規格判定 • 滲鍍:0.3mm以下 • 針孔:按導體寬度的1/3判定 • 厚度:依OP要求 • 銅露:PAD按鍍金面積的1/10,手指按寬度的1/3,長度不超過2mm,有效焊接面積75%以上 • 鍍金殘留:依銅殘規格判定

49. 鍍化金品質管控重點 金面剝離 金面變色影響焊接 金面粗糙 露鎳 金面發黑 針孔

50. 文字印刷 • 是指將一般標示用油墨或絕緣用油墨(導電的 銀漿)等 ，利用網版將油墨均勻塗佈於基材 上，再利用烘烤的方式，將油墨乾燥聚合附 著完成.