软性线路板 – FPC

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?

(继上篇柔性电路的特性和功效1)
2.柔性电路的优点及功效　

　
2.1柔性电路的挠曲性和可靠性

　　 目前盛行四种柔性电路：单面，双面，多层和刚-挠组合型。Friedman说：”单面柔性板(Single Side Flexible Circuit)的成本最低。当对电性能要求不高，而且可以单面布线时，应当选用单面柔性板。”这种最常见的形式已经得到了商业应用，如打印机的喷墨盒和计算机的存储器。单面柔性板具有一层化学蚀刻出的导电图形，在柔性绝缘基材面上的导电图形层为压延铜箔。用作柔性装配的绝缘基材可以是聚酰亚胺（Kapton），聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），芳酰胺纤维纸（Nomex）和聚氯乙烯（PVC）。

　　 双面柔性板(Double Sided Flexible Circuits)是在基膜的两个面各有一层蚀刻制成的导电图形。金属化孔将绝缘材料两面的图形连接起来形成导电通路，以满足挠曲性的设计和使用功能。而覆盖膜可以保护单、双面导线并指示元件安放的位置。

　　 多层柔性板(Multi-Layer Flexible Circuits)是将三层或更多层的单面柔性电路或双面柔性电路层压在一起，通过钻孔、电镀形成金属化孔，在不同层间形成了导电的通路。这样，不需采用复杂的焊接工艺。位于加里弗尼亚Garden Grove 的Basic Electronics 公司副总裁，总经理Al Balzano说：”多层电路在更高可靠性，更好的热传导性和更方便的装配性能方面具有巨大的功能差异”。尽管设计成这种柔性类型导电层的数量可以是无限的，但是，在设计布局时，为了保证装配方便，应当考虑到装配尺寸、层数与柔性的相互影响。

　　 传统的刚-挠板(Rigid-Flex Circuit Boards)是由刚性和柔性基板有选择地层压在一起的组成的。结构紧密，以金属化孔形成导电连接。位于加里弗尼亚Torrance 的Aero Flexible Ciruitry公司国际销售经理Mario Amalfitano评论说：”如果您的板正、反面都有元件，刚-挠板是一种很好的选择。但如果所有的元件都在一面的话，就要选用双面柔性板，并在其背面层压上一层FR-4增强材料，会更经济。FR-4不会和金属化孔或有效的柔性电路形成电气连接，只是起加固作用。这样既增强了可靠性，又减少了制造过程或安装元件过程，或安装组件后的破损.”Amalfitano建议考虑到可靠性和价格因素，生产厂应试图保持尽可能少的层数。

　　 柔性电路工业正处于规模小但迅猛发展之中。聚合物厚膜法（PTF）是一种高效、低成本生产线路板的工艺。该工艺是在的廉价的柔性基材上，选择性地丝印导电聚合物油墨。其代表性的柔性基材为PET。PTF导体包括丝印金属填料或碳粉填料。PTF本身很清洁，使用无铅的SMT 粘接剂，不必蚀刻。位于R.I. Cranstom的 Poly-Flex公司的技术总监Al Hollenbeck说：”因其使用加成工艺，且基材低成本，PTF电路比铜Kapton电路要便宜十倍；比PCB便宜2-3倍。PTF尤其适用于设备的控制面板，因为它成本低，而且在平面图形面板下易组装、换装。在移动电话上和其它的便携产品上，PTF 适合将PCB主板上的元件、开关和照明器件转变成PTF电路。既节省了成本，又减少了能源消耗。”　　 还有一种混合结构的柔性电路，它也是一种多层板，但多层板的导电层由不同金属构成。位于加里弗尼亚Carlsbad的L.E.Flex Circuits公司的应用工程师Jack Lexin说：”一个8层板使用FR-4作为内层的介质，使用kapton作为外层的介质，从主板的三个不同方向伸出引线，每根引线是由不同的金属制成。康铜合金，铜和金分别用作独立的引线。” 这种混合结构大多用在电信号转换与热量转换的关系及电性能比较苛刻的低温的情况下。在这种情况下，柔性混合电路是唯一可行的解决方法。

　　 这些柔性电路的构成是否节省成本、是否得到最佳利用，可通过内连设计的方便程度和总成本进行评价。George Serpa 是Flextronics International在San Jose，Califonia 的合同生产商。作为高级产品研发工程师，很了解柔性组装件的情况。”内连的总体方式是不一样的，手机是分块布局形式；便携电脑是X-Y方向可定位布局；打印机是刚-挠PCB形式。这些产品采用价格各异的不同材料制成，以减少每根内连引线的费用。每种设计都要经过类型学的评估，以达到最佳的性能价格比”。

　　
　　 2.2柔性电路的经济性

　　 如果电路的设计相对简单，总体积不大，而且空间适宜，传统的内连方式大多要合算的多。如果线路复杂，处理许多信号，或者有特殊的电学或力学性能要求，柔性电路是一种较好的设计选择。位于Tustin，Califonia的Smartflex公司的设计开发经理Tim Patterson说：”如果可能应首选PCB。用多层尤其便宜。当应用的尺寸和性能超出PCB的能力时，柔性组装方式才是最经济的选择。在一张薄膜上可制成12mil焊盘内5mil孔径， 3mil线条和节距的柔性电路。因此，在薄膜上（ 例如聚酰亚胺薄膜）直接贴装芯片更为可靠。因为它们不含可能是离子沾污源的阻燃剂。这些薄膜可能具有防护性，并在较高的温度下固化，得到的玻璃化温度较高。” 柔性材料比起刚性材料还有一条潜在的节省成本的原因，就是免除了插接件。

       高成本的原材料是柔性电路价格居高的主要原因。位于Methuen，Mass.的Parlex公司应用工程经理Joseph DiPalermo说：”原材料的价格差别较大。原材料成本最低的聚酯柔性电路，PCB的成本是其所用原材料的1.5倍；高性能的聚酰亚胺柔性电路则高达4倍或更高。同时，材料的柔性使其在制造过程中不易进行自动化加工处理，从而导致产量下降；在最后的装配过程中易出现缺陷，这些缺陷包括剥下柔性附件、线条断裂。当设计不适合应用时，这类情况更容易发生。在弯曲或成型引起的高应力下，常常需选择增强材料或加固材料。” 尽管其原料较贵，制造麻烦，但是DiPalermo仍相信，可折叠、可弯曲以及多层拼板功能，会使整体组件尺寸减小，所用材料随之减少，总的组装成本降低。
 
　　 Amalfitano评论说：”一般说来，柔性电路的确比刚性的花费大，而且一直成本较高。相对刚性板来说，柔性板在制造时，许多情况下不得不面对这样的一个事实：许多的参数超出了公差范围。制造柔性电路的难处就在于材料的柔性。在刚性板上，您正在加工一块15mil的FR-4玻璃布板，您在玻璃布板上打下一个孔或者进行了所有的处理过程，当您回来时，那个孔还在准确的位置上。而在柔性材料上，您回来时，孔已经挪动了5mil。这是柔性板很贵的头号原因。”　　　 
         　　　   　　

　　 2.3柔性电路的成本正在进一步降低
　　 尽管有上述的成本方面的因素，但柔性装配的价格正在下降，变得和传统的PCB相接近。这主要是引入了更新的材料、改进了生产工艺以及变更了结构的原因。有这样一个例子，在具有很多层数的刚-挠板组件上，取消了使用丙烯酸粘合剂。”如果你造一个12或14层的刚-挠电路板，你在其中使用了丙烯酸，那就会有Z轴方向的膨胀及金属化孔失效。” Barry说，”现在的结构使得产品的热稳定性更高，很少有材料不匹配。产出提高，成本就降下来了。现在一些更新的材料因铜层更薄而可以制出更精细线条。更薄的铜层促使组件越来越轻巧，而更轻巧更薄的装配又促使柔性组件更加适合装入更小的空间。过去，我们采用辊压的工艺将铜箔粘附在涂有粘合剂的介质上。今天，可以不使用粘接剂直接在介质上生成铜箔。这些技术可以得到的数微米的铜层，使工业上得到3 mil甚至宽度更窄的精细线条。” 从柔性电路中除去了粘合剂以后，使柔性电路具有阻燃性能。 这样既可加速UL认证过程又可进一步降低成本。当柔性电路持续迅速地从最初的军事工业应用发展到民用和消费应用时，取得UL认证就更加重要。柔性板焊料掩膜和其它的表面涂料使柔性组装成本进一步地降低。Barry始终认为，在过去的十年间，一些这样的新材料和新工艺极大地降低了成本。同时，也正是因为该类产品得到了广泛的认可和需求，柔性材料的成本也在下降。　　 　　

        在未来的数年中，更孝更复杂和组装造价更高的柔性电路将要求组装更新颖，并需增加混合柔性电路。对于柔性电路工业的挑战是加强其技术优势，保持与计算机、远程通信、消费需求以及活跃的市场同步。另外，柔性电路将在无铅化行动中起到重要的作用。 

(全篇完）
　　

最近有些忙碌，都没时间来照顾这块小田地，长了小草可不太好。转了这篇最基本的文章。由于摘自互联网，版权及作者姓名已失，希望原作者见到没有署名请不要见怪。

摘要 本文综述了柔性电路设计、生产及应用各方对柔性电路的特性、优点及功效的论述。

　　 1.柔性电路的特性

　　 •1.1柔性电路体积小 重量轻
     柔性电路板(Flexible Circuit Boards)最初的设计是用于替代体积较大的线束导线。在目前的接插（cutting-edge）电子器件装配板上，柔性电路通常是满足小型化和移动要求的唯一解决方法。柔性电路（有时称作柔性印制线路(Flexible Circuits)是在聚合物的基材上蚀刻出铜电路或印制聚合物厚膜电路。对于既薄又轻、其结构紧凑复杂的器件而言，其设计解决方案包括从单面导电线路到复杂的多层三维组装。柔性组装的总重量和体积比传统的圆导线线束方法要减少70%。柔性电路还可以通过使用增强材料或衬板的方法增加其强度，以取得附加的机械稳定性。

　　 •1.2柔性电路可移动 弯曲 扭转
      柔性电路(Flexible Circuits)可移动、弯曲、扭转而不会损坏导线，可以遵从不同形状和特殊的封装尺寸。其仅有的限制是体积空间问题。由于可以承受数百万次的动态弯曲，柔性电路可很好地适用于连续运动或定期运动的内连系统中，成为最终产品功能的一部分。刚性PCB上的焊点受热机械应力的作用，在数百次的循环后便会失效。Shel-dahl，Northfield，Minn的产品经理Randy Lia说：”要求电信号/电源移动，而形状系数/封装尺寸较小的某些产品都获益于柔性电路。”

　　 •1.3柔性电路具有优良的电性能 介电性能 耐热性
柔性电路提供了优良的电性能。纽约Inter-national Flex TEchnologies，Endicott，的首席执行官Don friedman说。 “较低的介电常数允许电信号快速传输；良好的热性能使组件易于降温；较高的玻璃转化温度或熔点使得组件在更高的温度下良好运行。”

　　 •1.4柔性电路具有更高的装配可靠性和产量
柔性电路(FC)减少了内连所需的硬件，如传统的电子封装上常用的焊点、中继线、底板线路及线缆，使柔性电路可以提供更高的装配可靠性和产量。因为复杂的多个系统所组成的传统内连硬件在装配时，易出现较高的组件错位率。3M Electronic Products Division，Austinm ，Texas的市场经理Mike Giesler说：”柔性电路的刚度低，体积小，也正是因为柔性电路板组件的体积较小，所以使用的材料也就少。”随着质量工程的出现，一个厚度很薄的柔性系统被设计成仅以一种方式组装，从而消除了许多通常与独立布线工程有关的人为错误。

　　 柔性组件的应用正在急剧增加 。Strataflex Hudson，N.H.的总裁兼总经理Jim Barry说：”几乎当你拿起当今任何一件电器，你都会在其中发现柔性组。打开一台35mm的照相机，里面有9到14处不同的柔性电路，因为照相机正在变得更小，功能也更多。减小体积的唯一方法是组件更孝线条更精细、节距更紧密，以及物件可弯曲。心脏起搏器、医疗设备、视频摄像机、助听器、便携电脑–几乎所有我们今天使用的东西里面都有柔性电路”。

 2.柔性电路的优点及功效 （待续)

这些天一直在忙着寻找一个软件能够打开FPC图纸常见的一些格式Protel /powerpcb/pads/ gerber /cam, AutoCAD等。上论坛，用Google, 不外乎都是以下这些软件: PowerPCB, CAM350, Protel, Pad, OrCAD, V2000等。不过，这只是部分，还有其他众多软件。在中国PCB论坛网上看，大家对这些软件都是褒贬不一的，一下子晕了头，不知道用哪个比较好。

去电子城买回野火版式的ProE回来，满满的三张碟，却发现如何也安装不成功，不知道是没有完全理解其中的破解办法呢还是其他问题，反正就是不行。然后下载了CAM350, 一时没有没有lience, 只得用Demo模式。谁知道客人发过来的.pcb的图也打不开，只能在软件附带的几个文件里弄弄。删除了再装PowerPCB, 5.0的版本。也是同样的需要问题，网上找到破解办法后，删除再重装过，却发现安装进度在87%时就卡住了，怎么着也不前进一步，只得作罢。最后，朋友用QQ传给我Pads, 约500M，传了4个小时。但安装方法估计得明天才能搞定，希望到时候能够装好。

虽然就弄了几个软件，但发现一个特点：凡是和FPC或PCB相关的软件都很麻烦。不知道是因为用得人不如其他软件多呢还是因为压根儿自己太傻，总是不得其门。像大家所知道的Photoshop, AutoCAD, Office等软件相比起来真的是太容易搞定了。为什么这些软件就要弄得这样复杂呢？是因为皆为国外软件的原因呢还是什么？不知道其他朋友有没有碰到过我同样的问题呢？