PCB軟性板的基礎知識
在國外，軟性pcb在六十年代初已廣泛使用。我國，則在六十年代中才開(kāi)始生產(chǎn)應用。近年來(lái)，隨著(zhù)全球經(jīng)濟一體化與開(kāi)放市嘗引進(jìn)技術(shù)的促進(jìn)其使用量不斷地在增長(cháng)，有些中小型剛性pcb廠(chǎng)瞄準這一機會(huì )采用軟性硬做工藝，利用現有設備對工裝工具及工藝進(jìn)行改良，轉型生產(chǎn)軟性pcb與適應軟性pcb用量不斷增長(cháng)的需要。為進(jìn)一步認識pcb，這里對軟性pcb工藝作一探討性介紹。
一、軟性pcb分類(lèi)及其優(yōu)缺點(diǎn)
1．軟性pcb分類(lèi)
軟性pcb通常根據導體的層數和結構進(jìn)行如下分類(lèi)：
1.1單面軟性pcb
單面軟性pcb，只有一層導體，表面可以有覆蓋層或沒(méi)有覆蓋層。所用的絕緣基底材料，隨產(chǎn)品的應用的不同而不同。一般常用的絕緣材料有聚酯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、軟性環(huán)氧-玻璃布等。
單面軟性pcb又可進(jìn)一步分為如下四類(lèi)：
1）無(wú)覆蓋層單面連接的
這類(lèi)軟性pcb的導線(xiàn)圖形在絕緣基材上，導線(xiàn)表面無(wú)覆蓋層。像通常的單面剛性pcb一樣。這類(lèi)產(chǎn)品是最廉價(jià)的一種，通常用在非要害且有環(huán)境保護的應用場(chǎng)合。其互連是用錫焊、熔焊或壓焊來(lái)實(shí)現。它常用在早期的電話(huà)機中。
2）有覆蓋層單面連接的
這類(lèi)和前類(lèi)相比，只是根據客戶(hù)要求在導線(xiàn)表面多了一層覆蓋層。覆蓋時(shí)需把焊盤(pán)露出來(lái)，簡(jiǎn)單的可在端部區域不覆蓋。要求精密的則可采用余隙孔形式。它是單面軟性pcb中應用最多、最廣泛的一種，在汽車(chē)儀表、電子儀器中廣泛使用。
3）無(wú)覆蓋層雙面連接的
這類(lèi)的連接盤(pán)接口在導線(xiàn)的正面和背面均可連接。為了做到這一點(diǎn)，在焊盤(pán)處的絕緣基材上開(kāi)一個(gè)通路孔，這個(gè)通路孔可在絕緣基材的所需位置上先沖制、蝕刻或其它機械方法制成。它用于兩面安裝元、器件和需要錫焊的場(chǎng)合，通路處焊盤(pán)區無(wú)絕緣基材，此類(lèi)焊盤(pán)區通常用化學(xué)方法去除。
4）有覆蓋層雙面連接的
這類(lèi)與前類(lèi)不同處是表面有一層覆蓋層。但覆蓋層有通路孔，也允許其兩面都能端接，且仍保持覆蓋層。這類(lèi)軟性pcb是由兩層絕緣材料和一層金屬導體制成。被用在需要覆蓋層與周?chē)b置相互絕緣，并自身又要相互絕緣，末端又需要正、反面都連接的場(chǎng)合。
1.2雙面軟性pcb
雙面軟性pcb，有兩層導體。這類(lèi)雙面軟性pcb的應用和優(yōu)點(diǎn)與單面軟性pcb相同，其主要優(yōu)點(diǎn)是增加了單位面積的布線(xiàn)密度。它可按有、無(wú)金屬化孔和有、無(wú)覆蓋層分為：a無(wú)金屬化孔、無(wú)覆蓋層的；b無(wú)金屬化孔、有覆蓋層的；c有金屬化孔、無(wú)覆蓋層的；d有金屬化孔、有覆蓋層的。無(wú)覆蓋層的雙面軟性pcb較少應用。
1.3多層軟性pcb
軟性多層pcb如剛性多層pcb那樣，采用多層層壓技術(shù)，可制成多層軟性pcb。最簡(jiǎn)單的多層軟性pcb是在單面pcb兩面覆有兩層銅屏蔽層而形成的三層軟性pcb。這種三層軟性pcb在電特性上相當于同軸導線(xiàn)或屏蔽導線(xiàn)。最常用的多層軟性pcb結構是四層結構，用金屬化孔實(shí)現層間互連，中間二層一般是電源層和接地層。
多層軟性pcb的優(yōu)點(diǎn)是基材薄膜重量輕并有優(yōu)良的電氣特性，如低的介電常數。用聚酰亞胺薄膜為基材制成的多層軟性pcb板，比剛性環(huán)氧玻璃布多層pcb板的重量約輕1/3，但它失去了單面、雙面軟性pcb優(yōu)良的可撓性，大多數此類(lèi)產(chǎn)品是不要求可撓性的。
多層軟性pcb可進(jìn)一步分成如下類(lèi)型：
1）撓性絕緣基材上構成多層pcb，其成品規定為可以撓曲：這種結構通常是把許多單面或雙面微帶可撓性pcb的兩面端粘結在一起，但其中心部分并末粘結在一起，從而具有高度可撓性。為了具有所希望的電氣特性，如特性阻抗性能和它所互連的剛性pcb相匹配，多層軟性pcb部件的每個(gè)線(xiàn)路層，必須在接地面上設計信號線(xiàn)。為了具有高度的可撓性，導線(xiàn)層上可用一層薄的、適合的涂層，如聚酰亞胺，代替一層較厚的層壓覆蓋層。金屬化孔使可撓性線(xiàn)路層之間的z面實(shí)現所需的互連。這種多層軟性pcb最適合用于要求可撓性、高可靠性和高密度的設計中。
2）在軟性絕緣基材上構成多層pcb，其成品末規定可以撓曲：這類(lèi)多層軟性pcb是用軟性絕緣材料，如聚酰亞胺薄膜，層壓制成多層板。在層壓后失去了固有的可撓性。當設計要求最大限度地利用薄膜的絕緣特性，如低的介電常數、厚度均勻介質(zhì)、較輕的重量和能連續加工等特性時(shí)，就采用這類(lèi)軟性pcb。例如，用聚酰亞胺薄膜絕緣材料制造的多層pcb比環(huán)氧玻璃布剛性pcb的重量大約輕三分之一。
3）在軟性絕緣基材上構成多層pcb，其成品必須可以成形，而不是可連續撓曲的：這類(lèi)多層軟性pcb是由軟性絕緣材料制成的。雖然它用軟性材料制造，但因受電氣設計的限制，如為了所需的導體電阻，要求用厚的導體，或為了所需的阻抗或電容，要求在信號層和接地層之間有厚的絕緣隔離，因此，在成品應用時(shí)它已成形。術(shù)語(yǔ)“可成型的”定義為：多層軟性pcb部件具有做成所要求的形狀的能力，并在應用中不能再撓曲。在航空電子設備單元內部布線(xiàn)中應用。這時(shí)，要求帶狀線(xiàn)或三維空間設計的導體電阻低、電容耦合或電路噪聲極小以及在互連端部能平滑地彎曲成90°。用聚酰亞胺薄膜材料制成的多層軟性pcb實(shí)現了這種布線(xiàn)任務(wù)。因為聚酰亞胺薄膜耐高溫、有可撓性、而且總的電氣和機械特性良好。為了實(shí)現這個(gè)部件截面的所有互連，其中走線(xiàn)部分進(jìn)一步可分成多個(gè)多層撓性線(xiàn)路部件，并用膠粘帶合在一起，形成一條印制電路束。
1.4剛性-軟性多層pcb
該類(lèi)型通常是在一塊或二塊剛性pcb上，包含有構成整體所必不可少的軟性pcb。軟性pcb層被層壓在剛性多層pcb內，這是為了具有特殊電氣要求或為了要延伸到剛性電路外面，以朝代Z平面電路裝連能力。這類(lèi)產(chǎn)品在那些把壓縮重量和體積作為關(guān)鍵，且要保證高可靠性、高密度組裝和優(yōu)良電氣特性的電子設備中得到了廣泛的應用。
剛性－軟性多層pcb也可把許多單面或雙面軟性pcb的末端粘合壓制在一起成為剛性部分，而中間不粘合成為軟性部分，剛性部分的Z面用金屬化孔互連?？砂芽蓳闲跃€(xiàn)路層壓到剛性多層板內。這類(lèi)pcb越來(lái)越多地用在那些要求超高封裝密度、優(yōu)良電氣特性、高可靠性和嚴格限制體積的場(chǎng)合。
已經(jīng)有一系列的混合多層軟性pcb部件設計用于軍用航空電子設備中，在這些應用場(chǎng)合，重量和體積是至關(guān)重要的。為了符合規定的重量和體積限度，內部封裝密度必須極高。除了電路密度高以外，為了使串擾和噪聲最小，所有信號傳輸線(xiàn)必須屏蔽。若要使用屏蔽的分離導線(xiàn)，則實(shí)際上不可能經(jīng)濟地封裝到系統中。這樣，就使用了混合的多層
軟性pcb來(lái)實(shí)現其互連。這種部件將屏蔽的信號線(xiàn)包含在扁平帶狀線(xiàn)軟性pcb中，而后者又是剛性pcb的一個(gè)必要組成部分。在比較高水平的操作場(chǎng)合，制造完成后，pcb形成一個(gè)90°的S形彎曲，從而提供了z平面互連的途徑，并且在x、y和z平面振動(dòng)應力作用下，可在錫焊點(diǎn)上消除應力-應變。
2．優(yōu)點(diǎn) 剛性區域
2.1可撓性
應用軟性pcb的一個(gè)顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)是它能更方便地在三維空間走線(xiàn)和裝連，也可卷曲或折疊起來(lái)使用。只要在容許的曲率半徑范圍內卷曲，可經(jīng)受幾千至幾萬(wàn)次使用而不至損壞。
2.2減小體積
在組件裝連中，同使用導線(xiàn)纜比，軟性pcb的導體截面薄而扁平，減少了導線(xiàn)尺寸，并可沿著(zhù)機殼成形，使設備的結構更加緊湊、合理，減小了裝連體積。與剛性pcb比，空間可節省60~90%。
2.3減輕重量
在同樣體積內，軟性pcb與導線(xiàn)電纜比，在相同載流量下，其重量可減輕約70%，與剛性pcb比，重量減輕約90%。
2.4裝連的一致性
用軟性pcb裝連，消除了用導線(xiàn)電纜接線(xiàn)時(shí)的差錯。只要加工圖紙經(jīng)過(guò)校對通過(guò)后，所有以后生產(chǎn)出來(lái)的繞性電路都是相同。裝連接線(xiàn)時(shí)不會(huì )發(fā)生錯接。
2.5增加了可靠性
當采用軟性pcb裝連時(shí)，由于可在X、Y、Z三個(gè)平面上布線(xiàn)，減少了轉接互連，使整系統的可靠性增加，且對故障的檢查，提供了方便。
2.6電氣參數設計可控性
根據使用要求，設計師在進(jìn)行軟性pcb設計時(shí)，可控制電容、電感、特性阻抗、延遲和衰減等。能設計成具有傳輸線(xiàn)的特性。因為這些參數與導線(xiàn)寬度、厚度、間距、絕緣層厚度、介電常數、損耗角正切等有關(guān)，這在采用導線(xiàn)電纜時(shí)是難于辦到的。
2.7末端可整體錫焊
軟性pcb象剛性pcb一樣，具有終端焊盤(pán)，可消除導線(xiàn)的剝頭和搪錫，從而節約了成本。終端焊盤(pán)與元、器件、插頭連接，可用浸焊或波峰焊來(lái)代替每根導線(xiàn)的手工錫焊。
2.8材料使用可選擇
軟性pcb可根據不同的使用要求，選用不同的基底材料來(lái)制造。例如，在要求成本低的裝連應用中，可使用聚酯薄膜。在要求高的應用中，需要具有優(yōu)良的性能，可使用聚酰亞薄膜。
2.9低成本
用軟性pcb裝連，能使總的成本有所降低。這是因為：
1）由于軟性pcb的導線(xiàn)各種參數的一致性；實(shí)行整體端接，消除了電纜導線(xiàn)裝連時(shí)經(jīng)常發(fā)生的錯誤和返工,且軟性pcb的更換比較方便。
2）軟性pcb的應用使結構設計簡(jiǎn)化，它可直接粘附到構件上，減少線(xiàn)夾和其固定件。
3）對于需要有屏蔽的導線(xiàn)，用軟性pcb價(jià)格較低。
2.10加工的連續性
由于軟性覆箔板可連續成卷狀供應，因此可實(shí)現軟性pcb的連續生產(chǎn)。這也有利于降低成本。
3．缺點(diǎn)
3.1一次性初始成本高
由于軟性pcb是為特殊應用而設計、制造的，所以開(kāi)始的電路設計、布線(xiàn)和照相底版所需的費用較高。除非有特殊需要應用軟性pcb外，通常少量應用時(shí)，最好不采用。
3.2軟性pcb的更改和修補比較困難
軟性pcb一旦制成后，要更改必須從底圖或編制的光繪程序開(kāi)始，因此不易更改。其表面覆蓋一層保護膜，修補前要去除，修補后又要復原，這是比較困難的工作。
3.3尺寸受限制
軟性pcb在尚不普的情況下，通常用間歇法工藝制造，因此受到生產(chǎn)設備尺寸的限制，不能做得很長(cháng)，很寬。
3.4操作不當易損壞
裝連人員操作不當易引起軟性電路的損壞，其錫焊和返工需要經(jīng)過(guò)訓練的人員操作。