华为柔性印制电路板(FPC)设计规范 47页 0.8M.pdf

DKBA 华为技术有限公司内部技术规范 DKBA1338-2004.07 柔性印制电路板（FPC）设计规范 2004 年 11 月 1 日发布 2004 年 11 月 1 日实施 华为技术有限公司 Huawei Technologies Co.,Ltd.版权所有 侵权必究 All rights reserved 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第2页,共47页Page 2,Total47 修订声明 Revision declaration 本规范拟制与解释部门：本规范拟制与解释部门：本规范的相关系列规范或文件：无 相关国际规范或文件一致性：本规范参考了“IPC-2223 Sectional Design Standard for Flexible Printed Boards”及其他相关规范和技术文件。它和这些规范及技术文件的关系为非等效。主要差异为：按照公司实际应用情况和业界技术状况，对部分内容做了补充和修正。替代或作废的其它规范或文件：无 相关规范或文件的相互关系：本规范版本升级更改主要内容：第一版，无升级更改信息。本规范主要起草专家：中央硬件部互连设计部：本规范主要评审专家：中央硬件部互连设计部：制造技术中心工艺技术管理部：手机开发部：采购策略中心：本规范历次修订情况：规范号规范号 Doc No.主要起草专家主要起草专家 主要评审专家主要评审专家 DKBA1338-2004.07 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第3页,共47页Page 3,Total47 目 录 Table of Contents 1 柔性板介绍.8 1.1 柔性板定义.8 1.2 柔性板的优缺点.8 1.3 柔性板的应用场合.9 1.4 柔性板层压结构.9 1.4.1 普通柔性板层压结构.9 1.4.2 软硬结合板(RIGID FLEX)层压结构.10 2 柔性板材料.11 2.1 介质(Dielectrics).12 2.1.1 聚酰亚胺(Polyimide).13 2.1.2 聚酯(Polyester).13 2.2 导体.13 2.2.1 铜箔(Copper foil).13 2.2.2 其它导体.14 2.3 胶(Adhesive).14 2.3.1 丙烯酸胶(Acrylic)、改良丙烯酸胶(Modified Acrylic).15 2.3.2 改良环氧树脂胶(Modified Epoxy Adhesives).15 2.3.3 酚丁缩醛胶(Phenolic Butyrals Adhesives).16 2.3.4 增强胶(Reinforce Adhesives).16 2.3.5 压敏胶(Pressure Sensitive Adhesive).16 2.4 无胶压合材料(Adhesiveless Laminates).16 2.5 覆盖层(Cover Layer).16 2.5.1 覆盖膜(Cover Film).16 2.5.2 阻焊油墨(Solder Mask).17 2.5.3 覆盖膜与油墨的区别.17 2.6 补强板(Stiffener).17 3 柔性板设计特点和流程.18 3.1 柔性板设计特点.18 3.2 柔性板设计流程.18 4 设计要求分析.19 4.1 柔性要求.19 4.2 安装方式.19 4.3 阻抗、屏蔽要求.19 4.4 时序分析、信号质量要求.20 4.5 导电能力要求.20 4.6 环保要求.20 5 成本分析.20 5.1 柔性板的成本构成.20 5.2 实现方案成本分析.21 5.3 拼板方式.23 6 结构设计.23 6.1 准备工作.23 6.2 结构布局效率（考虑最终拼版方式）.23 6.3 应力抵消设计.24 6.4 FPC 弯曲应力类型.25 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第4页,共47页Page 4,Total47 6.5 弯曲半径计算.26 6.5.1 单面板弯曲半径计算.26 6.5.2 双面板弯曲半径计算.27 6.5.3 弯曲半径粗略估算方式.28 6.6 各层弯曲长度不同设计方法.28 6.7 结构其它考虑点.30 7 电气设计.31 7.1 原理图设计注意事项.31 7.2 导电能力.31 7.3 阻抗控制.32 7.3.1 参考柔性板层叠结构及材料厚度.32 7.3.2 阻抗控制方式.34 7.4 屏蔽控制.35 7.5 电源地设计基本要求.36 7.6 串扰控制.36 7.7 时序控制.36 8 布局、布线和覆盖膜设计.37 8.1 厂家加工能力.37 8.2 布局设计.38 8.3 布线设计.38 8.3.1 布线基本要求.38 8.3.2 布线对柔性的影响.38 8.3.3 镀金、镀铅锡对布线和焊盘位置要求.39 8.3.4 布线抵抗撕裂方法.39 8.4 覆盖膜设计.40 8.4.1 覆盖膜设计要求.40 8.4.2 覆盖膜加工能力.40 8.4.3 覆盖膜覆压焊盘设计.41 8.5 银浆屏蔽层设计方法.42 8.5.1 银浆屏蔽层的层压设置和各层命名方式.42 8.5.2 银浆层的接地方式和过孔设置.42 9 柔性板加工.43 9.1 加工周期.43 9.2 FPC 加工对柔性影响.44 9.3 柔性板常用表面处理方式.44 9.3.1 化学镍金ENIG.44 9.3.2 电镀铅锡 Tin Lead Plating.45 9.3.3 选择性电镀金SEG.45 9.3.4 有机可焊性保护层 OSP.45 9.3.5 热风整平HASL.45 9.4 器件组装对加工要求.46 10 柔性板标注.46 11 参考实例.46 12 参考文献 Reference Document.47 表目录 List of Tables 表 1 几种常用基材特性比较.12 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第5页,共47页Page 5,Total47 表 2 金属薄膜的特性比较.14 表 3 常用粘胶的特性比较（一）.14 表 4 常用粘胶的特性比较（二）.15 表 5 0.5oz 和 1.0oz 铜厚常用走线宽度在允许 10C 温升时的载流能力表.31 表 6 单面 FPC 层叠结构及材料厚度.32 表 7 双面 FPC 层叠结构及材料厚度.33 表 8 双面 FPC+双面银浆层叠结构及材料厚度.33 表 9 双面 FPC+单面银浆层叠结构及材料厚度.33 表 10 带状线阻抗计算例子.34 表 11 厂家加工能力表.37 表 12 银浆设计各层命名和物理结构表.42 表 13 柔性板加工周期表.43 图目录 List of Figures 图 1 柔性板在手机中应用图例.9 图 2 N 层柔性板层压结构示意图.10 图 3 软硬结合板层压结构.11 图 4 电解铜和压延铜微粒结晶结构示意图.13 图 5 柔性板设计流程图.18 图 6“软板连接器硬板”实现方式图例.21 图 7“软板Hotbar硬板”实现方式图例.22 图 8“全部软板”实现方式图例.22 图 9 合理的结构外形设计提高拼版利用率.23 图 10 FPC 结构设计准备工作示意图.23 图 11 用折叠方式提高结构布局效率.24 图 12 用折叠方式延长柔性板长度的方法.24 图 13 FPC 板边内角最小半径要求示意图.25 图 14 FPC 上的裂缝或开槽终止于圆孔要求的示意图.25 图 15 FPC 板边转角除加走线以防撕裂.25 图 16 FPC 弯曲应力类型示意图.25 图 17 单面 FPC 最小弯曲半径示意图.26 图 18 双面 FPC 最小弯曲半径示意图.27 图 19 弯曲半径粗略估算示意图.28 图 20 各层弯曲长度不同设计示意图.28 图 21 弯曲区域尽量安排在 FPC 宽度均匀区域.30 图 22 用点胶方式固定 FPC 和硬板、补强板.30 图 23 用加固条的方式来固定 FPC.30 图 24 良好的信号排序使得过孔减少、走线顺畅.31 图 25 铜皮的横截面积与载流量的关系.32 图 26 采用“Coated Microstrip”微带线模型计算阻抗.34 图 27 网格屏蔽层示意图.35 图 28 弯曲区域内走线方向和密度.39 图 29 弯曲区域的轴线和交错走线方式.39 图 30 沿转弯地方加走线抗撕裂方法.40 图 31 焊盘示意图.40 图 32 覆盖膜最小间距和整体开窗示意图.41 图 33 覆盖膜覆压焊盘设计.41 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第6页,共47页Page 6,Total47 图 34 盘趾设计形式.41 图 35 银浆层接地方式示意图.43 图 36 银浆层非接地过孔处理方式示意图.43 图 37 过孔焊盘泪滴处理示意图.44 图 38 三层板表面覆银浆层的设计实例.46 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第7页,共47页Page 7,Total47 柔性印制电路板(FPC)设计规范 范范 围围 Scope:本规范规定了我司互连设计开发人员参与柔性印制电路板的设计过程和必须遵守的设计原则。本规范适用于我司设计生产的所有柔性印制电路板（简称 FPC）。简简 介介 Brief introduction：随着产品向小型化方向发展，柔性板因其固有的轻、薄、柔性等优点，获得越来越广泛的应用。相对于普通硬板而言，柔性板的设计难度更大。因为在比较薄的情况下获得相同的电气性能难度就较大；而且设计时除了考虑电性互连实现方式外，也要关注柔性、可靠性等结构要求。另外，柔性板选材、加工方式和精度等对最终成品的价格、供货周期影响很大。这样要求设计者在设计时也要非常关注成本分析。既要考虑电气性能，又要考虑结构，还要考虑价格和供货周期等等。对互连设计者提出了更高的要求。本规范介绍了柔性板的构成和选材方式；说明了设计过程和需要关注的方面；规定了结构设计、电气设计的基本要求；还做了成本分析等等。关键词关键词 Key words：FPC PCB 引用文件：引用文件：下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。序号序号 No.文件编号文件编号 Doc No.文件名称文件名称 Doc Title 1 IPC-2223 Sectional Design Standard for Flexible Printed Boards 2 Q/DKBA3128.2-2003 柔性 PCB 工艺设计规范 术语和定义术语和定义 Term&Definition：缩略语缩略语 Abbreviations 英文全名英文全名 Full spelling 中文解释中文解释 Chinese explanation FPC Flexible Printed Circuit 柔性印制电路板 PCB Printed Circuit Board 印制电路板 PI Polyimide 聚酰亚胺 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第8页,共47页Page 8,Total47 1 柔性板介绍柔性板介绍 1.1 柔性板定义 柔性电路板，又称挠性板，是由在柔性介质表面制作有导体线路来组成，可以包含或不包含覆盖层。一般导体与柔性介质之间是用胶粘接的，尽管目前也有无胶铜箔材料。柔性板介质的介电常数比较低，可以给导体提供良好的绝缘和阻抗性能。同时柔性介质很薄并具有柔性，它同样具有良好的抗拉力、多功能性和散热性能。不像普通 PCB（硬板），FPC 能够以很多种方式进行弯曲、折叠或重复运动。为了挖掘 FPC的全部潜能，设计者可以使用多种结构来满足各种需求，如单面板、双面板，多层板和软硬结合板等。目前市场上存在两种类型的柔性板：印制（蚀刻）的和丝印的。丝印的柔性板又称聚合物厚膜（Polymer Thick Film，简称 PTF）柔性板。与普通的印制蚀刻技术不一样，PTF 技术是采用其它工序直接在介质薄膜上丝印导电油墨作为导体。虽然 PTF 柔性板的应用场合不断扩大（如很流行的薄膜开关），但是印制的柔性板还是这两种中使用最广的。本设计规范中主要关注印制的柔性电路板（Flexible Printed Circuit，简称 FPC）的结构和设计方法。本规范中提到的柔性板也就是指柔性印制电路板。1.2 柔性板的优缺点 相对于普通 PCB（硬板）、导线或电缆而言，柔性板具有下列优点：柔性，可以满足三维立体、动态需求 厚度薄，体积小，重量轻 加工成本低，组装方便 特别地，相对于普通电缆或屏蔽电缆的其它优点是：机械特性、电气特性一致性高（相对于电缆）高密度 良好阻抗控制能力 连接点比较少 同时它的不足是：难以维修 需要额外支撑 阻抗一致性较差 尺寸稳定性不够好（相对硬板）文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第9页,共47页Page 9,Total47 1.3 柔性板的应用场合 在不同的应用场合，柔性板设计也是不一样的。在设计文件中，最好规定着计划的用途和设计验证需要的测试条件。下面是一些典型的应用类型：类型 A：能够承受安装时的柔性需要（安装时柔性）。类型 B：能够承受设计文件中规定的连续柔性弯曲次数（动态柔性）。类型 C：高温环境（高于 105C）。类型 D：UL 认证。类型 E：轻、小、薄的设计需要。上面几种类型可以单独也可以组合使用。因为柔性板特有的特性，它在汽车、便携机、手机、通信、医疗、航天等众多领域获得了广泛的应用。比如手机中用到柔性板的部分如下图所示：图1 柔性板在手机中应用图例 1.4 柔性板层压结构 1.4.1 普通柔性板层压结构 通常 N 层柔性板的定义是指柔性板中包含了 N 层铜箔构成的线路，不包含银浆等用丝印方式形成的导电层数。为了方便说明起见，若不考虑基材和介质的组合方式，而是只分析柔性板的横截面图，则 N 层柔性板（N=n1）可以表示为在单面板（1 层）结构的中间插入 n 层压合了胶和介质的铜箔。当 n0 时，N1，表示单面板。当 n1 时，N2，表示双面板，依次类推。层压结构如下图所示：文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第10页,共47页 Page 10,Total47 图2 N 层柔性板层压结构示意图 注：1，当印刷有银浆层时，再在上图的层压结构最外面增加银浆层和带胶的覆盖膜层。2，在某些场合表面覆盖膜可以换成油墨阻焊层，这种情况下与覆盖膜相邻的胶可以没有。3，还有一些称为“假多层板”或者是“分层板”的 FPC，是指铜箔层之间少了某层胶，或者只是局部有胶。这样铜箔层没有完全压合粘在一起，而是分开着的。这种设计也叫“air cap”设计。从上图中也可以看出，柔性板和硬板从层压结构上的区别是前者的介质和铜箔间多了胶合层。当然，它们最大区别应该是所采用的材料特性不同。另外，因为材料和加工工艺不一样，柔性板可以做成单数层，如 3，5 层等。在“air cap”设计时，因为胶层少了，单板的厚度下降了，提高了 FPC 的柔性。另外假多层方式还可以降低单板加工层数，同时降低了加工成本。比如在双面板外面粘一个单面铺铜接地板做屏蔽层，构成假三层板。1.4.2 软硬结合板(RIGID FLEX)层压结构 在大多数情况下，柔性板主要是用来与不共面的硬板进行连接。柔性板与硬板之间常见的连接方式有：连接器，HOTBAR 等。在一些高性能应用场合，可以把硬板和软板直接做在一起，构成软硬结合板(RIGID FLEX)。它的层压结构如下图所示：文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第11页,共47页 Page 11,Total47 图3 软硬结合板层压结构 软硬结合板加工难度大。它对加工厂家的要求很高，既要求有硬板加工能力，又要有柔性板加工能力。目前国内能加工的厂家比较少，我司的供应商中苏州佳通是其中之一。需要采用该方法设计的时候需要与加工厂家认真沟通，共同完成。2 柔性板材料柔性板材料 在柔性板设计中，材料的类型和结构非常重要。它主要决定着柔性板的柔软性、电气特性和其它机械特性等；对柔性板的价格起着重要的作用。我们必须在设计图纸中规定好所有的材料。为了起到更好的说明作用，建议用横截面示意图来表示柔性板的层压结构。FPC 加工厂家可选的柔性覆铜介质和带胶的介质薄膜应该符合 IPC-MF-150，IPC-FC-231 和IPC-FC-232，或者符合 IPC-FC-241 和 IPC-FC-232 规定。这些 IPC 规范把各种材料按照自然特性分类出来。从众多材料中选择适合的材料必须考虑下列几点：潮敏特性 阻燃特性 电气特性 机械特性 热冲击特性 设计者和 FPC 加工厂家必须依据成本、性能和可制造性来选择材料。文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第12页,共47页 Page 12,Total47 2.1 介质(Dielectrics)根据需求的不同，柔性电路板使用的板材也不一样。可以从应用的场合及成本等方面加以综合考虑。常用的有 Polyimide（聚酰亚胺，分有胶和无胶）和 Polyester（聚酯）。这几种材料的特性比较如下表所示：表1 几种常用基材特性比较 Polyester（有胶）Polyimide（有胶）Polyimide（无胶）机械特性 柔软性（半径约2.0mm）一般 好 优 热成型 可以 不行 不行 MODULUS 2800MPa5500 MPa 2500MPa 4000MPa 撕裂力度 800g 500g 500g 剥离强度（空气中）1050N/M 1750N/M 1225N/M 化学/环境特性 蚀刻（20%）优 差 好 UV PET：差 PEN：一般 好 优 UL认证/最大工作温度 85165 85165 105200 阻燃 VTM-0（用FR胶）VTM-0（用FR胶）VTM-0 电气特性 介电常数（1MHz）3.4 3.5 3.3 绝缘强度 4-5KV/25m 3-5KV/25m 5KV/25m 绝缘阻抗 103cm 103cm 103cm 热特性 焊接 5秒246260 5秒288（需要预烘烤）5秒288（不需要预烘烤）加工、装配特性 通孔成型 有限制 优 优 表面安装（IR回流焊）PEN-可以 PET-不可以 好优 优 Wire bonding 不行 某些胶可以 优 Chip(直接粘附)差 一般优 优 注：表中只是一些典型值，不同供应商的材料可能有差异。具体值请咨询加工厂家。文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第13页,共47页 Page 13,Total47 2.1.1 聚酰亚胺(Polyimide)聚酰亚胺（简称 PI）是柔性电路加工中最常用的热固化绝缘材料。材料的厚度范围一般是12.5m（0.5mil）至 125m（5mil），部分厂家可以提供 7mil 厚度的。常用的规格是 25m(1mil)和 12.5m(0.5mil)。Polyimide 薄膜，比如 DuPont（杜邦）公司的“Kapton”薄膜，具有优异的柔软性能，良好的尺寸稳定性，可以工作在很宽的温度范围。而且，它还是阻燃材料，具有突出的抵抗焊接温度性能，在焊接条件下电性能丝毫无损。2.1.2 聚酯(Polyester)Polyester 是由 polyethylene terephthalate（简写 PET，聚对苯二甲酸乙二醇酯）来制成的，比如 DuPont（杜邦）公司的“Mylar”薄膜。它应用于柔性板的厚度范围一般是 25m（1mil）125m（5mil）。它和 Polyimide 一样具有极好的柔软性和电气性能。但是它在制程过程的尺寸稳定性比 Polyimide 的稍微差些。另外，它的抗撕裂能力也较差，对焊接温度也比较敏感。2.2 导体 柔性板导体材料的选择主要取决于特定应用条件下的材料性能。特别是在动态使用情况下，柔性板不停地折叠或伸展，就需要具备有长疲劳寿命的薄的材料。柔性板导体一般有铜箔、铜镍合金和导电涂料等。2.2.1 铜箔(Copper foil)在柔性板中最常用、最经济的导体材料是铜箔。铜箔主要分为电解铜箔（ED，Electrodeposited copper）和压延铜箔（RA，RolledAnnealed copper）。电解铜箔电解铜箔，是采用电镀方式形成。其铜微粒结晶状态为垂直柱状，易在蚀刻时形成垂直的线条边缘，有利于精细线路的制作；但因为柱状结构易发生断裂，所以在经常弯曲时容易断裂。压延铜箔压延铜箔，是柔性板制造中使用最多的铜箔。其铜微粒结晶呈水平轴状结构，它比电解铜更能适应多次重复挠曲。但是因为压延铜表面比较光滑，在粘胶的那一面需要特殊处理。图4 电解铜和压延铜微粒结晶结构示意图 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第14页,共47页 Page 14,Total47 2.2.2 其它导体 除了铜箔以外，柔性板的其它导体材料还有铜镍合金（比如 Constantan）和导电涂料。导电涂料是导电材料（如银，碳等）混合聚合物粘接剂（如树脂）构成的浆状物。导电涂料印刷在介质表面，然后再覆盖起来。例如银浆，如果覆盖绝缘好的话，它的导电性能也是非常不错的。导电涂料与铜箔相比电气性能稍逊，阻抗系数也比较高，在某些应用柔性场合不适合用它做导体。下表列出各种金属薄膜的特性比较。表2 金属薄膜的特性比较 Metal Foils Resistance cm*106 Temperature Coefficient Of Resistance Thermal Conductivity W/m*K Tensile Strength(psi)Elongation(annealed)%压延铜 1.67 0.00393 393 32000 20 电解铜 1.77 0.00382 393 25000 12 铝 4.33 0.0039 255 16000 30 不锈钢 75-6 90000 40 铍铜(Beryllium Copper)1.72-83 60000*200000*35-60*1-4*-Annealed Dead Soft*-Heat Treated Full Hard 2.3 胶(Adhesive)在柔性板设计时，选择合适的胶来粘接导体和介质也是非常重要的。它必须保证 FPC 在加工时不脱胶或不过多地溢胶。柔性板常用的胶有丙烯酸（acrylic），改良环氧树脂（modified epoxy），酚丁缩醛（Phenolic Butyrals），增强胶，压敏胶等等。下表列举了几种胶的特性。表3 常用粘胶的特性比较（一）Adhesive Type Peel Strength Post solder Adhesive Flow Mils/mil Moisture Absorption Max%Surface Resistivity Min Dissipation Factor 1MHz Dielectric Constant 1MHz Polyester N/A*10mils max 2.0 104 0.02 4.0max Acrylic 7.01b/in min 5mils max 6.0 105 0.05 4.0max Epoxy 8.01b/in min 5mils max 4.0 104 0.06 4.0max 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第15页,共47页 Page 15,Total47 Polyimide 5.01b/in min 5mils max 3.0 105 0.010 4.0max Butyral:Phenolic 5.01b/in min 5mils max 2.0 104 0.025 3.0max*Because polyester is considered not suitable for soldering the requirement does not apply.Nominal value for minimum peel strength of polyester adhesives is 4.01b/in.表4 常用粘胶的特性比较（二）2.3.1 丙烯酸胶(Acrylic)、改良丙烯酸胶(Modified Acrylic)丙烯酸胶(Acrylic adhesives)及其改良胶(Modified Acrylic Adhesives)是一种热固化材料。材料厚度一般有 12.5m（0.5mil）至 100m（4mil），常用的是 0.5mil 和 1mil。它广泛应用于高温柔性场合（如需要铅锡焊接操作），保证在这些应用场合下不脱胶或起泡。它还具有优良的抗化学作用特性，可以抵抗加工过程中化学物质和溶剂的影响。与传统的丙烯酸胶不一样，改良丙烯酸胶具有部分类似热塑性材料的特性。它是用局部横向耦合的方式来改良材料的。当温度大于它的玻璃转化温度时（Tg），胶就粘到铜或介质上。因为材料的局部横向耦合结构，胶可以在需要时重复粘接。像 Rogers 公司的“R/Flex 2005”或 Dupont公司的“Pyralux LF”材料中用的胶就用了改良丙烯酸胶。2.3.2 改良环氧树脂胶(Modified Epoxy Adhesives)改良环氧树脂胶具有低的温度膨胀系数，经常应用于多层柔性板或软硬结合板。环氧树脂是一种热固化材料，在它里面加入其它聚合物来得到增加柔性的改良环氧树脂胶。改良环氧树脂胶具有极好的 Z 轴膨胀系数特性，还具有高的粘合力，低的潮湿吸收率，以及抵制加工过程化学溶剂的抗化学作用特性。文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第16页,共47页 Page 16,Total47 2.3.3 酚丁缩醛胶(Phenolic Butyrals Adhesives)酚丁缩醛，如 Rogers 公司的“R/Flex 10000”胶，与环氧树脂一样的也具有热固化特性。除此之外，它的柔性特性增强了，更适合于动态柔性应用。但是它不能粘接聚酰亚胺介质和环氧树脂胶。2.3.4 增强胶(Reinforce Adhesives)增强胶是在玻璃纤维中注入环氧树脂或聚酰亚胺树脂来构成的。它最常用于多层 FPC 或软硬板的层间粘合。注入环氧树脂的玻璃纤维注入环氧树脂的玻璃纤维，又称半固化片，在软硬结合板中可以用作胶或用作基材薄膜。它与改良丙烯酸胶不同的是因为它的低热膨胀系数（thermal expansion coefficient，简写 CTE）和高玻璃转化温度（Tg），显著改善了多层 FPC 中的 Z 轴稳定性。注入聚酰亚胺树脂的玻璃纤维注入聚酰亚胺树脂的玻璃纤维，更加增加了软硬结合板金属化孔的 Z 轴稳定性。它的 CTE 和Tg比注入环氧树脂的还要好。但是它价钱更贵，生命周期也较短。2.3.5 压敏胶(Pressure Sensitive Adhesive)压敏胶（Pressure sensitive adhesives，简称 PSA），可能是 FPC 加工中最简单和最便宜的胶。正如名字代表的一样，压敏胶不需要特殊的压合过程，可以手工粘贴到介质表面。因为它对温度和多种化学物质敏感，所以它不能用来胶合介质和铜箔。因此压敏胶的主要用途是粘接补强板或把硬板粘到软板上。2.4 无胶压合材料(Adhesiveless Laminates)随着高密度 FPC 的发展，对可靠性和尺寸稳定性要求也越来越高。一些主要的材料供应商如Dupont，Nippon Steel 等提供了一种称为无胶压合的材料。无胶压合材料解决了生产过程中与胶相关的问题（如压合时容易出现胶厚度不均匀、溢胶等），而且厚度减薄了。2.5 覆盖层(Cover Layer)覆盖层一般是介质薄膜和胶的压合体，或者是柔性介质的涂层。非导体薄膜或涂层可以选择地覆盖到 FPC 表面，起到避免玷污、潮湿、刮痕等保护作用。常见的保护层有覆盖膜（cover film）和阻焊(Solder mask)。2.5.1 覆盖膜(Cover Film)覆盖膜是介质薄膜和胶的压合体。它所用的胶与前面介绍的一样，厚度一般是 25m。当然也有无胶覆盖膜材料。而介质薄膜和基材介质的一样，主要有下面两种:文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第17页,共47页 Page 17,Total47 1.聚酰亚胺（Polyimide），介质厚度范围一般有 25m，50m125m。它的特性与基材介质中介绍的一样，主要是柔软性好，耐高温。2.聚脂（Polyester），介质厚度范围一般有（25m/50m/75m）。它的特性与基材介质中介绍的一样，主要是相对便宜，柔曲度好，但不耐高温。2.5.2 阻焊油墨(Solder Mask)在某些特定的应用场合，柔性板可以和普通硬板一样使用阻焊油墨来做导体的保护、绝缘层。油墨的颜色多种多样，适合多种使用环境。如摄像头连接的柔性板用黑色油墨避免反光。另外油墨价格便宜，可以采用印刷方式加工，总成本很低。但是它柔性没有覆盖膜的高。2.5.3 覆盖膜与油墨的区别 1，覆盖膜 优点：弯曲性能好；厚度较厚，保护、绝缘强度较高。缺点：含有胶的覆盖膜压合时会溢胶，不适合于小焊盘。焊盘阻焊开窗一般都是钻孔方式；对于实现直角、方形等开窗需要额外开模或用镭射切割等方式，难度较大。总成本比较贵。2，油墨 优点：厚度薄，适合于要求薄而且柔性要求不是很高的场合。颜色多种多样。采用印刷方式加工，简单。不存在溢胶的问题，适合细间距焊盘。总成本便宜（是 PI 覆盖膜 1/4 或更少）。缺点：因为比较薄，绝缘强度没有 PI 覆盖膜的高。弯折性能较差，一般少于 1 万次，对于动态要求很高的场合就不太适合。2.6 补强板(Stiffener)在有器件焊接等很多应用场合中，柔性板需要用补强板（Stiffener，又称加强板）来获得外部支撑。补强板材料有 PI 或 Polyester 薄膜，玻璃纤维，聚合物材料，钢片，铝片等等。1，PI 或 Polyester 薄膜，它们是柔性板补强板常用材料。常用的厚度是 125m(5mil)，可以获得一些硬度。2，玻璃纤维（如 FR4），它们也是补强板常用材料。玻璃纤维补强板的硬度比 PI 或 Polyester的高，用于要求更硬一些的地方。厚度范围一般是 125m（5mil）3.175mm（125mil）。但是它的加工相对 PI 的困难，而且可能不是某些柔性板加工厂家的常备材料。3，聚合物(Polyetherimide)，如塑料等。它的吸水率低，耐高压和高温。4，钢片、铝片，支撑硬度高，而且还可以散热。设计中的硬度或散热是主要的关心指标。文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第18页,共47页 Page 18,Total47 3 柔性板设计特点和流程柔性板设计特点和流程 3.1 柔性板设计特点 相对于普通硬板而言，柔性板的设计难度更大。因为在比较薄的情况下获得相同的电气性能难度就较大，而且设计时除了考虑电性互连实现方式外，也要关注柔性、可靠性等结构要求。另外，柔性板选材、加工方式和精度等对最终成品的价格、供货周期影响很大。这要求设计者也要非常关注成本分析。既要考虑电气性能，又要考虑结构，还要考虑价格和供货周期等等。对互连设计者提出了更高的要求。3.2 柔性板设计流程 互连设计工程师活动内容：根据柔性要求和应用场合，提供恰当的互连设计方案，与原理图设计者、结构工程师和工艺工程师一起确定单板的原理图连线、结构要素图和器件安装要求，完成布局布线工作并投板。柔性板回板以后一般都要进行验证。设计流程如下图所示：图5 柔性板设计流程图 是否需要调整 FPC 设计要求分析 成本分析 原理图、结构要素初稿 预布局、布线 确定原理图、结构要完成布局、布线设计 投板加工 结构是否符合完成设计 重新确定结构要素图 Y Y N N 文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第19页,共47页 Page 19,Total47 4 设计要求分析设计要求分析 进行设计要求分析，主要是了解产品对折叠次数、弯曲最小半径、应用环境、固定方式、器件组装类型和电路信号类型、性能要求的要求。以便确定柔性板材料选型、层压结构和加工方式等等。4.1 柔性要求 根据应用需要，确定适合的柔性要求。部分柔性板只是满足不共面连接等的需要，只需要在安装时弯曲一次，安装好以后就固定了。而在部分产品中，比如翻盖手机中通过转轴的柔性板，柔性板就要求一定的弯曲次数。而要求最高的是在硬盘磁头等场合中使用的柔性板，需要更长时间往复弯曲运动。综合起来看，柔性要求可以概括成下列四种：弯曲一次(flex one time)弯曲安装(flex to install application)动态柔性(dynamic flex application)碟机驱动头应用场合(disk driver application)柔性要求不一样，选择不同的设计方案、加工板材和加工方式。4.2 安装方式 柔性板与硬板之间的互连方式主要有下面几种：板对板连接器 连接器加金手指 Hotbar 软硬结合板 考虑采用哪种方式时，需要综合考虑互连高度、有效面积和连接器、加工和组装等成本。还有不同的互连对加工精度的要求。一般最常用的是板对板连接器，连接器可用表贴、插件和压接型等等。但是该方式 FPC 需要贴补强板；组装后比较高；而且连接器价格、组装成本也不低。连接器加金手指方式可以提高互连密度，一般也比较薄；但是金手指加工精度要求较高。而 HOTBAR 尽管需要特殊的组装设备，它应用得也越来越普遍了。4.3 阻抗、屏蔽要求 根据应用需要，确定是否需要进行阻抗控制和屏蔽。阻抗、屏蔽的实现方式也应与柔性要求综合考虑。当柔性要求不高时，可以采用实心铜皮、厚介质来实现。而柔性要求较高时，需要用铜皮网格、银浆网格等来实现。文档密级：内部公开 DKBA1338-2004.2004-10-12 华为机密，未经许可不得扩散 第20页,共47页 Page 20,Total47 4.4 时序分析、信号质量要求 当柔性板中走线长度足够长时，就需要分析柔性板的走线延迟；或者因为信号传输过程引起的衰减、失真等问题。有些时候需要增加驱动、匹配或均衡、隔离等技术来保证信号质量要求。在安排连接器上管脚的信号排序时，需要考虑大电流信号、高速信号、高压信号等对其它信号的影响。同时需要合理安排地管脚，使得回流路径合理。4.5 导电能力要求 设计 FPC 时，需要对信号的电流大小进行充分的评估。FPC 走线宽度、铜皮厚度必须满足载流能力及其裕量要求。特别是电源、地等大电流，需要适当安排连接器管脚个数和走线根数、宽度等。当 FPC 上导线或器件温升较高时，可以考虑把 FPC 贴到铝基板、钢片等上面，使其充分散热。4.6 环保要求 欧盟 2003 年 1 月 27 日正式颁布 RoHS 指令(Restriction of Hazardous Substances)，限制了相关产品对有毒材料的使用。并将于 2006 年 7 月 1 日要求制造商开始执行。