讀卡器用雙層無膠撓性電路板

　　摘要｜文章介紹了一種新型的讀卡器用雙層無膠撓性電路板，它能夠滿足被任意彎曲，以及更高密度電子組裝技術的需要。通過對生產指標、工藝流程、技術參數、使用效果等多方面的概述，可以確信這類新技術產品在電子組裝上的應用，非常具有競爭力。

　　一、前言

　　撓性電路板(FPC)具有柔軟、輕、薄及可撓曲等優點，在資訊電子產品快速走向輕、薄、短、小的趨勢下，廣泛應用于汽車、手機、手提電腦、電子產品、數字通訊、航天、計算機及家電等領域行業。

　　讀卡器用雙層無膠撓性電路板主要應用于公用電話、POS機、ATM機、售飯機、加油機、稅控機等讀卡器中。

　　傳統單層、雙層撓性電路板主要是以PI膜/接著劑/銅箔之三層結構為主要材料，接著劑是以Epoxy/Acrylic為主，但接著劑的流動性及其熱膨脹系數大，耐熱性與尺寸安定性不佳，長期使用溫度限制在100℃-200℃，單層撓性電路板還容易受到噪訊影響，使得傳統單、雙撓性板的應用區域受限。

　　雙層無膠撓性電路板是從耐高溫、尺寸安定、易彎曲的需求角度設計的，不需使用接著劑，耐化學藥品性和電氣性能更佳，同時添加了電磁波遮蔽設計，因而增加了產品長期使用的依賴性及應用范圍。

　　在需要彎曲或狹小空間的電器部件中，具有減少接頭、電線和減少電子器材的體積、重量的優勢，提供機械上的可彎曲性、振動上的穩定性，并能夠加強連接。

　　二、生產工藝的特點及設備的先進性

　　(1)生產工藝的主要特點

　　生產該產品采用的是國際上通用的成熟水平工藝，布線密度大，基材薄，鉆孔孔徑小，在相同性能情況下，原料單位耗量小。并且各生產制程配料合理，技術穩定，工藝較先進，在保證產品質量的前提下，做到了生產工藝的清潔性。

　　(2)生產設備的先進性

　　主要生產設備均選用技術先進、性能較好的設備，自動化控制程度較高，運轉時能耗低、噪聲較小。各工序設備先進、配套合理，運行經濟可靠。提高了勞動生產率，生產出的產品精度和成品合格率較高。

　　配套設備清單

　　三、生產指標分析

　　(1)為節約能源消耗，合理優化生產工藝路線，采用技術先進的生產設備，精度高，節能低噪；
　　(2)在生產過程中，建立嚴格的原料、化工材料、產品的質量檢驗標準；選購品質高、滿足質量要求的原輔材料，合理控制各種化學藥品的用量；根據生產實際需要，選用合理的化學品包裝方式，合理的裝量大小與貯存量。
　　(3)對生產過程中產生的污染物進行全過程控制和有效防治。對生產中產生的酸堿廢氣采用填充式洗滌塔進行凈化，對有機廢氣采用活性炭吸附塔吸附處理。對工程中的生產廢水，根據水質情況采用相應工藝進行合適處理，使之達到污水處理廠接管要求。

生產情況一覽表

　　生產工藝與裝備要求，基本達到二級指標要求，屬于國內生產先進水平；資源能源利用指標中，銅陽極球利用率達到一級指標要求，即國際先進清潔生產水平；污染物產生指標中，總銅滿足二級指標要求，即國內清潔生產先進水平；廢物處理狀況達到國際先進的清潔生產水平。

　　四、工藝流程

　　主要生產工藝流程詳見下列組圖：

　　五、主要工序說明

　　(1)開料：將材料用裁刀裁成工藝要求的尺寸。
　　(2)鉆基材孔：用數控鉆床在材料上鉆孔。
　　(3)絲印：用聚酯網布當載體，將圖案以直接模式轉移到網布上，在網布上放置油墨，通過印刷油墨將網布上的圖案轉移至基板表面。
　　(4)貼膜：采用貼膜機將干膜貼合在銅箔基板表面，使兩者緊密粘結。干膜結構有三部分組成：聚酯薄膜、光致抗蝕劑膜及聚乙烯保護膜。
　　(5)曝光：將底片放置在已貼好干膜的銅箔基板表面，底片黑的部分光密度高，透明的部分光密度小，在紫外光照射下，光透過底片透明部分，使光引發劑吸收光能分解成游離基，游離基再引發光聚合單體進行聚合交聯反應，反應后形成不溶于稀堿溶液的體型大分子結構。
　　(6)顯影：采用碳酸鈉顯影液。經曝光后未硬化的干膜會溶解在堿性顯液中，從而使得銅箔裸露，硬化的干膜則不受影響，繼續附著在銅箔上。顯影液為3%的無水碳酸鈉水溶液。
　　(7)蝕刻：干膜保護以外的銅箔(不需要的銅箔)被腐蝕掉，在蝕刻過程中，氯化銅中的Cu2+具有氧化性，能將板面上的銅氧化成Cu+，蝕刻反應：Cu＋CuCl2→2CuCl，隨著銅的蝕刻，溶液中的Cu+越來越多，蝕刻能力下降速度變快，以至最后失去效能。為了保持蝕刻能力，需要對蝕刻液進行再生，使Cu+重新轉變成Cu2+，繼續進行正常蝕刻。再生的原理主要是利用氧化劑將溶液中的Cu+氧化成Cu2+。
　　雙氧水再生反應為：2CuCl＋2HCl＋H2O2 →2CuCl2＋2H2O
　　(8)去膜/去油墨：用NaOH溶液剝離圖形上的干膜，銅箔線路形成。
　　(9)表面處理：主要是對線路表面進行清潔處理，去除表面污染和氧化。
　　(10)電鍍：將接觸部位鍍金。
　　(11)覆膜：在線路表面覆蓋絕緣層，保護線路。根據產品的不同要求，絕緣層某些部位需要沖孔或鉆孔，以方便各種連接方式。
　　(12)抗氧化：在銅面形成一層均勻堅固的有機保護膜，使板面具有優良的防氧化性、可焊性。

　　六、技術參數

　　七、使用效果

　　耐熱性：讀卡器用雙層無膠撓性電路板由于沒有耐熱差的接著劑，所以能夠忍受焊接時的高溫，長期使用溫度可達300℃以上，高溫長時間下抗撕強度變化極小。

　　尺寸安定性：尺寸變化受溫度影響相當小，即使高溫(300℃)尺寸變化率仍在0.1%之內。現今高階的電子產品如LCD、電視(PDP)、COF基板等皆強調細線化、高密度、高尺寸安定、耐高溫及可靠性，雙層無膠撓性板良好的尺寸安定性對于在智能讀卡器中的應用有相當大的幫助。

　　抗化性：抗拒化學藥品性能相當優異，在長時間下抗撕強度無明顯改變，而常規有膠軟板則因接著劑的耐化學藥品性不佳，抗撕強度隨時間增長而大幅下降。

　　接觸可靠性：焊接部位表面采用鍍金工藝。金與鎳的含量要求相當準確，鎳過多會使焊盤有裂痕，局部的斷裂，在熱應力和機械應力的作用下常會擴展，導致器件的早期失效。通過對金、鎳含量的多次調整，最后確定金控制在0.025~0.1μm的厚度，鎳在2.5~5μm，以確保金與銅較強的結合力。鍍金面的光亮、無雜質、無劃痕、無斷裂、強結合力，在熱應力和機械應力的作用下，可以確保接觸的完全可靠性。

　　彎折性：由于此軟板降低了材料厚度，縮小了封裝尺寸，所以可以像紙張一樣隨意彎折。產品試驗室經過多次包括沖擊、腐蝕、振動、溫度變化、紫外線、靜磁場和彎扭等試驗內容的破壞性試驗。每次抗彎扭試驗循環均可過到1萬次以上。
薄型化與柔軟性：由于不需要接著劑，若與傳統雙層軟性板比較，它可以達成28%的薄型化效果，柔軟性則比傳統雙層軟性板提高89%，因此可以在小型讀卡器框體內部作復雜、微細的回避卷曲。

傳統雙層與無膠雙層的比較

　　此外，因為線路制程中蝕刻工序之后氯離子的殘留量低，降低了離子遷移性，也增強了細線路的長期信賴性，更保證了FPC與智能讀卡器較高的組裝成品率。歐盟于2004年全面禁止含鹵素及鉛等有毒物質的產品輸入，雙層無膠撓性板因免除接著劑的使用，無含鹵素物質，同時又可滿足無鉛高溫制程的要求。所以，雙層無膠撓性板在智能讀卡器中的應用成了市場的主流。

　　八、結論

　　讀卡器用雙層無膠撓性板具有投資少、性能高和可靠性高等優點，它的投產較好地解決擴大生產、滿足國內外市場和高新區內的加工需求，增加社會就業機會，促進區域經濟發展。項目投產第一年實現銷售1900萬元，產生凈利潤40讀卡器用3萬元，以后每年實現銷售的增長率在25％以上，取得了顯著的經濟效益和社會效益。雙層無膠撓性電路板是軟性線路板行業的工藝技術創新，它以靈活性、高效率、高可靠性更好地滿足客戶的各種不同需求。透過新技術的開發與改善，未來可望應用在攜帶型電子機器以外的領域。

　　文章摘自《印制電路資訊》09年12月第6期

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