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軟硬結(jié)合板有很多好處，許多設(shè)計(jì)師們之前并不了解，因?yàn)樗麄兊脑O(shè)計(jì)不是必須使用這個(gè)技術(shù)。然而現(xiàn)在越來越多的設(shè)計(jì)師將要面對(duì)構(gòu)建越來越高密度的電子設(shè)備的壓力，更讓他們頭痛的是還有要不斷地降低制造成本和減少制造時(shí)間。其實(shí)，這真的不是什么新的技術(shù)難題。很多的工程師和設(shè)計(jì)師們已經(jīng)為之頭痛很久，且所面臨的壓力也正不斷驟增。

因此，了解如何制造柔性電路以及軟硬結(jié)合板是非常明智的。這樣，我們可以輕松找設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤隱患，防患于未然?，F(xiàn)在，讓我們認(rèn)識(shí)一下做這些板子需要哪些基礎(chǔ)材料。

柔性電路的材料

基底和保護(hù)層薄膜

首先，我們來考慮一下普通的剛性印刷電路板，它們的基底材料通常是玻璃纖維和環(huán)氧樹脂。實(shí)際上，這些材料是一種纖維，盡管我們稱之為“剛性”，如果單取出一層，你還能感受到它的彈性。由于其中的固化環(huán)氧樹脂，才能使板層更加剛硬。由于它不夠靈活，所以不能應(yīng)用到某些產(chǎn)品上。但是對(duì)于很多簡單裝配的、板子不會(huì)持續(xù)移動(dòng)的電子產(chǎn)品還是合適的。

在更多的應(yīng)用中，我們更需要比環(huán)氧樹脂靈活的塑料薄膜。我們最常用的材質(zhì)是聚酰亞胺(PI)，它非常柔軟、牢固，我們不能輕易地撕裂它或者延展它。而且它還具有難以置信的熱穩(wěn)定性，能夠輕松承受加工中回流焊過程的溫度變化，而且在溫度的起伏變化過程中，我們幾乎不能發(fā)現(xiàn)它的伸縮形變。

聚酯（PET）是另外一種常用的柔性電路材料，與只聚酰亞胺（PI）薄膜比較，它的耐熱性和溫度形變比PI薄膜差。這種材質(zhì)通常用于低成本的電子設(shè)備中，印刷的線路包裹在柔軟的薄膜中。由于PET無法承受高溫，更不用說焊接了，所以，一般采用冷壓的工藝制作這種柔性線路板 。我記得這個(gè)時(shí)鐘收音機(jī)的顯示部分采用的是這種柔性連接電路，所以這臺(tái)收音機(jī)經(jīng)常工作不正常，根本原因就是這個(gè)質(zhì)量差的連接件。所以我們建議軟硬結(jié)合板還是選擇PI薄膜，其他材料也有但不經(jīng)常使用。

PI膜、PET膜、薄環(huán)氧樹脂和玻璃纖維芯，是柔性電路的常用材質(zhì)。除此之外，電路還需要使用其他保護(hù)膜，通常是PI或PET膜，有時(shí)會(huì)采用掩膜阻焊油墨。與在硬質(zhì)板上組焊層保護(hù)線路相同，保護(hù)膜可以把導(dǎo)體與外界絕緣，保護(hù)其免受腐蝕和損壞。PI和PET膜的厚度在?密耳至3密耳范圍內(nèi)，其中1密耳或2密耳厚度的比較常用。玻璃纖維和環(huán)氧樹脂材質(zhì)較厚，一般是從2密耳到4密耳。

導(dǎo)體

在上面提到的省錢的電子產(chǎn)品中使用了印刷導(dǎo)線，通常是碳膜或銀基油墨，但是銅導(dǎo)線還是普遍的選擇。根據(jù)不同的應(yīng)用，我們要選擇不同的銅箔的形式。如果僅僅為了代替導(dǎo)線和接插件，從而減少制造時(shí)間和成本，那么良好應(yīng)用于應(yīng)性線路板的電解銅箔就是最好的選擇。電解銅箔同樣會(huì)應(yīng)用于通過增加的銅的重量來提高電流的承載能力，從而得到可以實(shí)現(xiàn)的銅皮寬度的場(chǎng)合，例如平面電感器。

眾所周知，銅在加工硬化和應(yīng)力疲勞方面一直比較差勁的。如果最終的應(yīng)用中柔性電路需要反復(fù)折疊或者重復(fù)移位，那么高等級(jí)的軋制韌化銅箔（RA）是更好的選擇。顯而易見，多了軋制韌化這一步驟勢(shì)必增加成本，但是軋制韌化銅箔在出現(xiàn)疲勞斷裂前能夠被更多次的彎曲、折疊。而且它在Z偏轉(zhuǎn)方向彈性增加了，這是我們需要的，在經(jīng)常彎曲和滾動(dòng)的應(yīng)用中，它回報(bào)給我們更長的壽命。因?yàn)檐堉祈g化過程拉長了在平面方向的晶粒結(jié)構(gòu)。

圖2：夸張版的軋制韌化過程插圖，非比例構(gòu)圖。銅箔通過高壓輥輪后，可以在平面方向上延伸它的晶粒結(jié)構(gòu)，使銅更柔軟并且增加了z軸的彈性。

典型的例子就是臺(tái)架與銑刀刀頭的鏈接，或者藍(lán)光驅(qū)動(dòng)器中的激光頭（如下圖所示）。

圖3：在藍(lán)光機(jī)器中，柔性電路應(yīng)用與激光與主電路板之間的連接。請(qǐng)注意，激光頭上線路板上的柔性電路有需要彎曲成直角，這里用了一顆膠珠來增強(qiáng)柔性電路的聯(lián)接。

膠粘劑

通常，我們需要膠粘劑來粘合銅箔和PI膜（或其他膜），因?yàn)榕c傳統(tǒng)的FR-4剛性板不同，軋制韌化后的銅箔表面沒有很多的毛刺，因此高溫、高壓不能實(shí)現(xiàn)良好的粘合。制造商，例如杜邦公司提供了單、雙面的，可腐蝕的覆銅箔層壓膜。它使用了厚度為½密耳或1密耳的丙烯酸或者環(huán)氧基膠的粘合劑。這個(gè)粘合劑是為柔性線路板專門開發(fā)的。

由于像直接在PI薄膜上涂鍍和沉積銅皮這樣新的加工工藝的引入，“無膠”層壓板正變得越來越普遍。在需要更細(xì)的間距和更小的過孔的HDI電路中，這樣薄膜就可以大派用場(chǎng)了。

當(dāng)需要在軟硬結(jié)合部添加保護(hù)膠珠時(shí)，我們會(huì)使用到硅樹脂、熱熔膠或者環(huán)氧樹脂。這樣會(huì)增強(qiáng)軟硬結(jié)合部機(jī)械強(qiáng)度，確保在重復(fù)使用的過程中不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力疲勞或者撕裂。圖3中就是最好的例子。

圖4：典型單層柔性電路板堆疊。

總結(jié)

清楚了解在柔性電路板或者軟硬結(jié)合電路板中使用的材料是非常重要的。我們也可以放手給的制造商，由他們可以根據(jù)應(yīng)用自由選擇材料，但是這就為最終產(chǎn)品的失敗埋下了隱患。

了解材料的性能還可以幫助我們?cè)O(shè)計(jì)、評(píng)估和測(cè)試產(chǎn)品的機(jī)械部分。如果研發(fā)的是應(yīng)用于汽車的產(chǎn)品，那么散熱、防潮、化學(xué)腐蝕、沖擊等情況都需要仔細(xì)模擬，從而采用正確的材料來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高可靠性以及最小允許彎曲半徑。諷刺的是，驅(qū)使我們選擇柔性后者軟硬結(jié)合板應(yīng)用實(shí)際，往往會(huì)暴露在惡劣的環(huán)境中。例如，低成本的消費(fèi)類個(gè)人電子設(shè)備經(jīng)常會(huì)受到振動(dòng)、跌落、汗水等困擾。

構(gòu)建柔性板

乍一看，典型的柔性板或者軟硬結(jié)合板看起來很平淡無奇。然而，把它們制造出來需要一些額外的步驟。制造任何一款軟硬結(jié)合板，都是從制造單面或雙面的柔性板開始的。正如上周提到過的，制造可以從預(yù)壓制的軟板開始，也可能從PI膜開始，然后在原始的裸板上層壓銅板，或者鍍上銅皮。層壓工藝需要在薄膜上刷涂一層薄薄的粘貼劑，無膠工藝則要在薄膜上種鍍銅的“種子”。通常使用汽體淀積技術(shù)（如濺射法）種“種子”，為接下來的化學(xué)沉淀流程種下凝結(jié)核。接下來單面或者雙面的柔性板的鉆孔、鍍通以及蝕刻的過程，大體上與雙面硬質(zhì)板的加工過程類似。