软性线路板 - FPC

金属基印制板简史 

金属基印制板作为印制板的一个门类，60年代初开始采用，美国首创。1963年美国Ves Ierm Electrico公司作成了铁基夹芯印制板，在继电器上应用，1964年美国的金属基印制板已达到100万块。全国覆铜板行业协会编写出版的《印制电路用覆铜箔层压板》一书（2001.10）说1969年日本三洋公司首先发明了铝基覆铜板的制造技术，1974年开始应用于STK系列功率放大混合集成电路上，这一点同我查找的文献说法不一样。不管如何，是60年代美日首先使用金属基印制板的。
日本六七十年代通产省作了很多调查，认可PCB使用面临的难题是高密度组装时，元器件装配密度高，散热性是个大问题。普通的纸质、玻璃布、环氧覆铜板属绝缘材料，热传导率小，不宜作散热用，多层板层数多、密度高、功率大时，热量必定排除不出去。因此，必须使用金属基印制板。日本住友、松下电工等公司推出了很多商品化了的金属基覆铜板。
80、90年代，金属基板在全球各国被广泛采用，估计全球金属基印制年产值约二十亿美元。日本1991年产值为25亿，1996年为60亿，2001年增长到80亿日元。美国贝格斯（Bergquist）是专门作铝基覆铜板的公司，声称每年销售这类板材3000万美元，在美国占有市场份额过一半以上。美国德克萨斯（Texax）、克里夫兰（Cleveland）TechTrade等公司对金属基板都作过很多研究，并也出有产品。中国1986年开始，由国营704厂开发了铁基覆铜板，用于军工上。但我查阅过历届全国印制电路学术会上的论文，发现最早的一篇文章是成都1010所1983年11月在第二届全国印制电路学术年会上发表的，题目是“金属基印制电路板制造工艺试验小结”，产品也是用在军品上的。相隔四后后，在1987.9成都全国印制电路第三届学术年会上电子部10所又发表另一篇论文“铝基芯印制板设计、制造和应用”，说明10所和704厂早年对铝基板都作了大量工作。
随着中国信息电子产业发展的突飞猛进，在电子、电信、汽车、摩托车、电源、音响等产品上近年来会越来越多地应用金属基印制板。由于市场、技术形势的发展，散热问题已得到了非解决不可的地步，金属基印制正可大显身手。

为什么使用金属基印制板？
（1）散热性
目前，很多双面板、多层板密度高、功率大，热量散发难。常规的印制板基材如FR4、CEM3都是热的不良导体，层间绝缘，热量散发不出去。电子设备局部发热不排除，导致电子元器件高温失效，而金属基印制板可解决这一散热难题。
（2）热膨胀性
热胀冷缩是物质的共同本性，不同物质CTE(Coefficient of thermal expansion)即热膨胀系数是不同的。
印制板是树脂+增强材料（如玻纤）+铜箔的复合物。在板面X-Y轴方向，印制板的热膨胀系数（CTE）为13~18 PPM/℃，在板厚Z轴方向为80~90PPM/℃，而铜的CTE为16.8PPM/℃。片状陶瓷芯片载体的CTE为6PPM/℃，印制板的金属化孔壁和相连的绝缘壁在Z轴的CTE相差很大，产生的热不能及时排除，热胀冷缩使金属化孔开裂、断开，这样机器设备就不可靠了。
SMT（表面贴装技术）使这一问题更为突出，成为非解决不可的问题。因为表面贴装的互连是通过表面焊点的直接连接来实现的，陶瓷芯片载体CTE为6，而FR4基材在X-Y向CTE为13~18，因此，贴装连接焊点由于CTE不同，长时间经受应力会导致疲劳断裂。
金属基印制板可有效地解决散热问题，从而使印制板上的元器件不同物质的热胀冷缩问题缓解，提高了整机和电子设备的耐用性和可靠性。
（3）尺寸稳定性
金属基印制板，显然尺寸要比绝缘材料的印制板稳定得多。铝基印制板、铝夹芯板，从30℃加热至140~150℃，尺寸变化为2.5~3.0%.
（4）其它原因
铁基印制板，具有屏蔽作用；替代脆性陶瓷基材；放心使用表面安装技术；减少印制板真正有效的面积；取代了散热器等元器件，改善产品耐热和物理性能；减少生产成本和劳力。

(to be continued…)

最近接到一客人的询盘,起初看过去像普通的多层板(三层板),但打开结构层一看,哇,不得了,这个板可不普通! 需要盲埋孔!

它一层和二层在A处钻孔连接, 二层三层在B处连接, 最后,一二三层又在C处钻通连接.而且钻孔的距离要求也是非常之精密.线宽线距自然是不必说了.

细想一下,大陆市场上能做者恐怕只有伟创达等少数不多的工厂吧. 但有镭射钻孔的一般是硬板板,同时做FPC应是更少的吧. 像超声这样的企业用一个手指头都能数得过来. 香港这边有两家,但工艺尚不太成熟,做出来的良品率较低,单价自然是要加在客人身上,那价格便可谓是天价了. 再看看台湾, 似乎也没有听说哪家做得比较好. 环望东南亚,可能日本韩国能做到这些吧.

不知各位还知道哪些企业能做呢? 一起交流,共同进步.

一直以来都较少接触无胶铜，有的也只是常规的规格。近日，一客人要求此种规格比较特殊，不知道哪们同仁知道哪里买的，或者您就是此种材料的代理，那请联系我们。

 客人原用的是新日铁的，规格如下：

Espanex.
Single sided:  Part number: SC35-25-00FR (35 microns copper, 25 microns polyimide)
Double sided: Part number: SB35-25-35FR (35 microns copper, 25 microns polyimide, 35microns copper)

但大陆市场上似乎新日铁没有做这种。在台虹网站上看到有类似的一款类似 2LPSE-1010 ，却被告知只是曾开发过，但因市场需要量的原因并没有再生产。台湾总部亦没有。18um  铜厚的倒是有，可客人要的是35的呢…

最近接到一个FPC的单，其他方面都是常规，什么双面、沉金、被强、3M胶等，这些都是比较简单的要求，但客人却是需要高碳油（Carbon Ink)，45-55k Ω,这个难度就大了。怎么说呢？

一般在软板中，用到碳油的时候并不多见，就算用到了，也一般是低于1kΩ的，属于低阻抗碳油。这属于一种常规的参数，因为并不难做到。但如果大于1kΩ, 则就要归属于高阻抗碳油系列了。FPC中用得不多，但硬板中似乎就应用得相对多一些。但对于45-55k Ω的数值，无论是对FPC还是PCB而言,都得归类于超高阻抗了。而且，这款板的碳油很长，约有10mm, 测量起来又是一个难度。

目前工程师们正在解决这个问题，主要重点就落在寻找45-55k Ω碳油上了，不知道有哪位同仁知道哪有这种碳油卖？或者曾做过类似的软板呢？欢迎大家与我交流。

我在想，估计在大部分产品中，这里的专业名词与普通名词意义不一样的情况是比较多的了。不过，或许电子产品类的都是如此吧。

举个简单的例子吧：”绿油“. 看到这个词，你想到了什么，“绿色的油”？看看产品，好像确实如此。绿油指的是FPC或PCB的表面处理，肉眼看上去就是一层绿色的油。这是软板或硬板中最普通的一种表面处理工艺，因此它的英文名也是比较普通的：专业名词与普通名词之间不同的体现。

但是如果是不太清楚，可能会把它译成或想成：”Green Oil“, 绿色：Green；油：Oil, 合在一起就是”Green Oil”. 但你真要这样译那恐怕就错了哟。在线路板里对应的专业名词叫：”Soldermask“, 呵呵，没想到了吧。不过，如果你真把“绿油”弄成Green Oil, 专业人术我想也是能弄明白你的意思的，但就显得不够专业了，对不？

像这样的名词还有许多，像PAD啊（不要以为是电子词典哟）,还需要以后慢慢地学习与研究。

其实一件很简单的产品，就会有各种不同的叫法。就拿这几天看到的这个软板(Flex Cable)来说吧, 客人简单地说叫Flex Cable, 但问工厂呢，有多种叫法，或许是因为他们只看到图片从而不能作出准确的判断吧：

1，单面漏空板
2，双面漏空板
3，假双面

那再来看看老外叫什么吧：Dual Access Flexible Circuit. or Flex Cable.

不知道还有没有其他的叫法呢？

晚上看的这个关于电路板Printed Circuit Boards的加工成本的文章，觉得挺不错的，初学者都要了解这个。为什么呢，做为一个良好的业务员来说，对于价格，心里得需要有个最基本的概念。当然，掌握得越准确，越有利于业务的开展与成功的进展。
对中国电路板设计和制造工程师来说，掌握电路板制造业的加工成本衡量基准，有利于控制成本和电路板安装的品质，加快产品上市时间。本文介绍电路板安装过程中，成本的衡量基准，如总产量、批量和地区等因素。

印刷电路板(Printed Circuit Boards)的制造业对印刷电路安装(PCA)的加工成本有诸多种定义，通常加工成本(cost of conversion)定义为PCA的价格与每批订购 单所购置材料的成本之差。加工成本则包括所有费用，如材料、安装与测试、SG＆A(销售、综合和管理)、所有的日常开支以及合同电子制造商的利润。

一、成本明细

将加工成本具体到每个元件并不一定能提供可靠成本数据。即使工厂是彻底按照经营活动计算成本，个别成本也可能很难核算，与其他款项也不是泾渭分明。安装和测试成本不能估量设计对生产成本的影响，但可以采用基于物理单元的更简单、更可靠的尺度。

单项计算加工成本的不全面之处还在于，无论是消费者还是销售商支付的都是加工总费用，而不是单项付款。即便在工厂或组织机构内部可能存在一些随意设置的部门，但是从元件到PCB成品的制造链是浑然一体的，而不是一连串的离散事件。

每个引脚的成本

在市场上，客户通常都按每个PCA来付费，所以加工成本通常也以此为基准进行衡量。为便于分析，加工成本通常用元件数来计算，它提供了每种元件放置的成本 或每个元件所承担的PCA加工成本。但这种度量标准的问题在于，它不能将电容、QFP—208和过孔连接器加以区分。如果为了便于比较，了解每个元件的成 本很重要，要选择PCA设计相当、安装工艺类似且安装与测试所需运行时间也很接近的实例。

为了衡量成本基准、预算和工厂管理总费用，以每个引脚的成本，即每个引脚或每个焊点分摊的PCA加工成本，作为衡量尺度最可靠。

八十年代中期以来随着表面安装技术的普及，在计算每个引脚成本的过程中，允许将多引脚封装及相关的安装复杂度、测试和修复的影响加以考虑。每个引脚的成本也是每个I／O材料成本的组成部分，它是优化设计及元件选择工艺的重要指标。

二、成本的驱动力

此外，我们还要计算每个故障可能性的加工成本(OFD)，这个衡量尺度将成本与加工品质联系起来，并反映了设计的复杂度，它有利于详细评估工厂的业绩。全 面计算加工成本要区分不同层次，因为加工成本会随电路板加工工艺、数量、批号和生产地区的差异而有显著变化。

每种因素引起的成本变化都是重要的参考依据。每种不同电路板加工工艺的加工成本，是工厂业绩评估或加工成本预算的重要基准。

成本变化主要受数量和批量(表1、表2和图1)的影响，后者的影响尤其严重。尽可能地增加数量有助于提高效益，比如：每年安装的元件数少于一百万，则每个 元件及每个引脚的平均成本分别是0．300美元和0．059美元；如果每批少于5万个元件，则加工成本将会变为每个元件0．479美元和每个引脚0． 036美元；然而当每批元件在5万至25万之间时，则成本又降至每个元件0．098美元及每个引脚0．023美元。

小 每年每个PCA合同<1M元件 0.300 0.059

中 每年每个PCA合同1M到10M个元件 0.184 0.031

大 每年每个PCA合同>1M元件 0.073 0.011

数量大小 定 义 每个元件（美元） 每个引脚（美元）

小 每批<50,000元件 0.479 0.036

中 每批50,000到250,000个元件 0.098 0.023

大 每批>250,000元件 0.073 0.011

乍一看，可能会得出这样的结论：小量PCA必须按照中等批量方式加工，如工序很少改变，这种方案还可行。事实上，加工成本包括材料采购、安装及测试工作， 其中材料采购是加工总成本的主要部分，换句话说，小批量安装并不是转换加工工艺的主要推动力，改进安装流程才是关键所在。

对于每年安装元件数量超过1千万的大量PCA，通常需要分成批次来安装，每批要超过25万个元件。这时，平均成本为每一个元件0．073美元以及每一个引脚0．011美元。

三、战略地理位置

在不同地区，每个元件及引脚的加工成本的确存在很大的差异，它反映出安装环境、成本结构、效率、服务水平、历史沿革、利润目标和定价能力的区别。我们已经对不同地区的生产成本进行了比较。目的是根据地理位置的不同确定成本的差异。

由图2可见，材料总价值为282美元、复杂程度中等(平均每个元件有5．5个引脚)的电路板的加工成本，图中四个工厂并不一定都能生产较为复杂的电路板。低成本运营的工厂并非都拥有美国的管理能力、技术经验和服务水平。

对于同种PCA，比较两个相互竞争且具有相当生产能力的美国公司可见，其生产成本为每个引脚0．012美元和0．018美元。在墨西哥，生产成本通常只有 美国的三分之二。而在亚洲，成本只有墨西哥的50%。以上所述定价是美国的到岸价格(CIF)，因而货运不会造成成本计算的偏差。

因为存在地区性差异，是否所有的印刷电路都应该在美国安装呢？除必须考虑罢工、火灾、地震、社会动荡及通货膨胀等风险，交付周期短、产量高仍然是美国的优势所在。只要供应链管理的矛盾持续发展下去，这种状况也就会一直延续下去。

美国调节额外成本的优势在于，它具有先进的管理和技术，如加工过程的供应线、工厂的流水线安装以及先进的封装设计技术。

四、结束语

同一地区加工成本存在差异的原因多种多样，例如工厂及其客户之间已经签定的合同、为争取新客户而降价以及增加新功能等等，都有可能促进价格的下调。但是， 我们还要看到，同种PCA产品在全球不同地区，其加工成本仍存在很大差异，而这种现象并非美国所特有。有些地区降低成本甚至只是为了购买安装设备，但仍能 获利，还有一些公司甚至能在很低的利润空间内运作。

伴随着Internet中的商对商交易模式的加速发展，出价最低的竞标商不仅可以获取PCA的订单，同时还附有材料清单(BOM)。争取到合同的厂商将会自动从元件零售商以及分销商处购货，而那些销售商又会因此而调整其对原材料供应商的需求。

PCB(Printed Circuit Boards)安装工业尚未开始简化，业已存在的问题就已经变得更为复杂。

怎么样，看完了，有收获没？应当是有的哟，对于印刷电路板 PCB(Printed Circuit Boards)的成本有了解了吧?