柔性印制電路板 (FPC) 是以撓性覆銅板為基材制成的一種具有高度可靠性,絕佳可撓性的柔性印制電路板,是用于連接電子零件用的基板,也是電子產(chǎn)品信號傳輸?shù)拿浇椤W鳛橛≈齐娐钒澹?/span>PCB)的一種重要類別,FPC 具有配線密度高、重量輕、厚度薄、耐彎曲、結(jié)構(gòu)靈活、耐高溫等優(yōu)勢,符合下游行業(yè)中電子產(chǎn)品智能化、便攜化的發(fā)展趨勢,被廣泛運用于筆記本電腦、手機、平板電腦、數(shù)碼相機等消費電子產(chǎn)品。
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按照基材和銅箔的結(jié)合方式劃分,柔性電路板可分為兩種: 有膠柔性板和無膠柔性板。 其中無膠柔性板的價格比有膠的柔性板要高得多,但是它的柔韌性、銅箔和基材的結(jié)合力、焊盤的平面度等參數(shù)也比有膠柔性板要好。所以它一般只用于那些要求很高的場合,如:COF(CHIP ON FLEX,柔性板上貼裝裸露芯片,對焊盤平面度要求很高)等。 由于其價格太高,在市場上應(yīng)用的絕大部分柔性板還是有膠的柔性板。由于柔性板主要用于需要彎折的場合,若設(shè)計或工藝不合理,容易產(chǎn)生微裂紋、開焊等缺陷。
FPC 制造工業(yè)出現(xiàn)于20 世紀60 年代,美國等電子技術(shù)發(fā)達的國家最早將FPC 應(yīng)用于航天及軍事等高精尖電子產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。冷戰(zhàn)結(jié)束后,F(xiàn)PC 開始用于民用產(chǎn)品。21 世紀初,消費類電子產(chǎn)品市場迅速發(fā)展,推動FPC 產(chǎn)業(yè)進入高速發(fā)展期。但由于歐美國家的生產(chǎn)成本不斷提高,F(xiàn)PC 生產(chǎn)重心逐漸轉(zhuǎn)向亞洲,形成了第一次FPC 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移浪潮。此浪潮使得具備良好制造業(yè)基礎(chǔ)及生產(chǎn)經(jīng)驗的日本、韓國、中國臺灣等國家和地區(qū)FPC 產(chǎn)業(yè)迅速成長。近年來,日本、韓國和中國臺灣同樣面臨生產(chǎn)成本持續(xù)攀升的問題,F(xiàn)PC 產(chǎn)業(yè)開始了新一次的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。發(fā)達國家的FPC 制造商紛紛在中國投資設(shè)廠,中國作為FPC 產(chǎn)業(yè)主要承接國,在新一次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移浪潮中受益。
中國內(nèi)地FPC 行業(yè)發(fā)展稍晚,20 世紀80 年代末開始出現(xiàn)零星的FPC 工藝研發(fā),產(chǎn)品主要用于軍工和高端電子生產(chǎn)。90 年代早期中國大陸電子產(chǎn)品發(fā)展較慢,F(xiàn)PC 產(chǎn)業(yè)發(fā)展遲緩。90 年代末期,受到FPC 技術(shù)進步加快、電子產(chǎn)品工業(yè)不斷向中國大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移等因素的影響,F(xiàn)PC 需求迅速旺盛,產(chǎn)業(yè)開始爆發(fā)。
按層數(shù)劃分,F(xiàn)PC 可分類為單層FPC、雙層FPC、多層FPC;相關(guān)制造技術(shù)以單層FPC 制造技術(shù)為基礎(chǔ),通過迭層壓合技術(shù)實現(xiàn),具體如下:
FPC分類與特點
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20 世紀90 年代后,電子產(chǎn)品向輕薄化方向發(fā)展,F(xiàn)PC 產(chǎn)品特性與之相符,得以伴隨電子產(chǎn)業(yè)快速成長,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展,被廣泛應(yīng)用于大部分電子產(chǎn)品中,成為電子產(chǎn)品領(lǐng)域最重要的元器件之一。
FPC 的應(yīng)用領(lǐng)域
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21世紀以來,隨著歐美國家的生產(chǎn)成本提高,以及亞洲地區(qū)FPC下游市場不斷興起,F(xiàn)PC生產(chǎn)重心逐漸轉(zhuǎn)向亞洲。具備良好制造業(yè)基礎(chǔ)及生產(chǎn)經(jīng)驗的日本、韓國、中國臺灣等國家和地區(qū)FPC產(chǎn)業(yè)迅速成長,并成為全球FPC的主要產(chǎn)地。隨著日本、韓國和中國臺灣生產(chǎn)成本持續(xù)攀升,發(fā)達國家的FPC廠商紛紛在中國投資設(shè)廠,制造中心由國外移至中國大陸,國際知名的FPC廠商如日本NOK、日東電工和住友電工等均在中國投資設(shè)廠。近年來,中國逐漸成為FPC主要產(chǎn)地,中國地區(qū)FPC產(chǎn)值占全球的比重不斷提升。由于重要的上游原材料和下游電子產(chǎn)品制造商多為國外廠家,國內(nèi)未形成完整的民族產(chǎn)業(yè)鏈條,內(nèi)資廠商受限于設(shè)備和原材料等產(chǎn)業(yè)的配套不足,在國際市場上競爭力較弱,局限于國內(nèi)市場,整體市場占有率偏低。但部分內(nèi)資企業(yè)受益于近幾年本土電子產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,通過自身技術(shù)改進、產(chǎn)能提升,依托同國內(nèi)客戶良好的合作關(guān)系,國內(nèi)市場份額隨之增長,技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模與外資企業(yè)的差距正在不斷縮小。
FPC生產(chǎn)工藝流程
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FPC具有非標化的特點,是PCB中技術(shù)含量較高的品類,工序非常復(fù)雜,60多道大工序,一個大制程又包含30-40道小工序,每個工序?qū)ψ罱K產(chǎn)品的穩(wěn)定性和良品率都至關(guān)重要,對廠商的設(shè)計、設(shè)備、品控等能力都有高要求、需要穩(wěn)定可靠的制程能力。
FPC 生產(chǎn)方法主要有減成法、全加成法、半加成法: 減成法是傳統(tǒng) FPC 生產(chǎn)的主要方法,減層法的極限定格在 20m 線寬; 全加成法是利用絕緣基材直接加工形成電路圖形,全加成法能制作出目前最精細的線路,但此方法需要用到半導(dǎo)體制造用的裝臵,工藝復(fù)雜,成本高,推廣起來很有難度;
全加成法:利用絕緣基材直接加工形成電路圖形,工藝流程如下:
全加成法工藝流程
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半加成法是基材多選用 5m 的薄銅箔,有時也可把常規(guī)銅箔通過蝕刻減薄后使用,能夠制作 20m 以下的線路,是一種比較有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒?,工藝流程如下?/p>
半加成法工藝流程
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減成法是傳統(tǒng)FPC生產(chǎn)的主要方法,但所能達到的線寬間距跟感光抗蝕層的分辨率密切相關(guān),而感光抗蝕層分辨率取決于抗蝕層厚度,再加上蝕刻中不可避免的側(cè)蝕現(xiàn)象,使減層法的極限定格在20m線寬;若想得到更細的線路,必須配合更薄的9m,5m,甚至3m超薄銅箔,然而這些厚度的銅箔和相關(guān)工藝目前尚無法量產(chǎn)。
全加成法能制作出目前最精細的線路,據(jù)報道稱目前已有公司試制成功線寬間距都為3m的線路;此方法另一個好處在于能運用厚的光敏干膜,把線路厚度做大,抑制直流電阻增大的問題。但此方法需要用到半導(dǎo)體制造用的裝置,工藝復(fù)雜,成本高,推廣起來很有難度。
半加成法介于減成法與全加成法之間。此種方法中,光線散射對線路圖形沒有不良影響,可以使用較厚的抗蝕層,能夠制作20m以下的線路, 是一種比較有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ā?/p>
相比于普通PCB,F(xiàn)PC 具有輕薄、體積小、低成本、裝連一致性和可控性強的優(yōu)勢。普通的PCB 原材料為電解銅箔、玻纖布等,基材為覆銅板;FPC 的原材料為壓延銅箔和聚酰亞胺(PI)薄膜或聚酯(PET)薄膜,基材為撓性覆銅板。而原材料和基材的不同造就了FPC 優(yōu)異的性能,相比于普通的PCB,F(xiàn)PC 具有輕薄、體積小、低成本、裝連一致性和可控性強的特點,在相同的載流量下,F(xiàn)PC 是普通的剛性PCB 重量的10%,空間為普通PCB 的10-40%,在裝連接線時不會發(fā)生接錯的情形,同時各種參數(shù)如電容、電感、特性阻抗、延遲和衰減可控性強,端口的更換方便和結(jié)構(gòu)簡化也使得成本大大降低。
FPC這些優(yōu)點推動了其應(yīng)用的普及,也拉動了市場規(guī)模不斷增長。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2017年我國柔性印制電路板行業(yè)銷售市場規(guī)模約338億元,同比2016年的315億元增長了7.3%,近幾年我國柔性印制電路板行業(yè)市場規(guī)模情況如下圖所示:
2013-2017年我國柔性印制電路板市場規(guī)模統(tǒng)計(億元)
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