軟板在設(shè)計之初就要針對“生產(chǎn)導(dǎo)向式設(shè)計”深入了解,以確保后續(xù)生產(chǎn)之快速精準,此乃現(xiàn)代化軟板業(yè)者的主要目標。
所以指紋模塊FPC設(shè)計者必須要與研發(fā)、產(chǎn)品、與制程等各種工程師,在產(chǎn)品設(shè)計階段時就要盡速進行密切的合作。
設(shè)計對于后續(xù)的影響因素約有:
1、成本
2、板材的選擇與使用
3、成品板的外形、大小與重量
4、結(jié)構(gòu)
5、制程之路徑
6、試驗及檢驗標準
7、電性之效能
8、機械性能——彎折組裝或是動態(tài)工作
9、外形性能——尺度安全性,耐熱性及耐候性
10、組裝技術(shù)
上述種種必須在產(chǎn)品設(shè)計之初就要盡快詳加考慮。但實際上卻經(jīng)常是到了生產(chǎn)階段方才想到要去解決某些設(shè)計的問題,這種本末倒置事后聰明的案例在軟板界中屢見不鮮。
若能于設(shè)計即采行失效模式與有效分析之理念者,則許多潛在的問題均可將消弭之于無形。設(shè)計與制程中若能納入此種做法,則整體之生產(chǎn)將更完善。
板材之性能
多年來軟板的生產(chǎn)主要都是采用聚亞醯胺(Polyimide)板材做為基材與表面蓋膜(Coverfilm)。然而當產(chǎn)量大增之際成本將變?yōu)槊舾械囊蛩?,使得板材的選用也隨之多樣化。
今日軟板可用的板材也不斷增加:
1. 聚亞醯胺Polyimide—無膠層者(Adhesiviless)
2. 聚亞醯胺Polyimide—有膠層者(Adhesive)
3. 聚亞烯萘Poly Ethylene Napthalate (PEN)
4. 聚對苯二甲酸乙二酯Poly Ethylene Tetraphalate (PET) 或聚酯類(Polyester)
5. 薄環(huán)氧樹脂與玻纖之FR-4板材
上述各種板材的成本與性能也都各有不同。
各種板材的使用性能資料可從原物料供應(yīng)商處取得,也可另行研發(fā)與試驗而得知。能夠廣用于業(yè)界的板材,其等良好的數(shù)據(jù)也正是制程穩(wěn)健與產(chǎn)品性能的關(guān)鍵,大多數(shù)供應(yīng)商幾乎都有是按照IPC或MIL等標準所規(guī)定的細則去規(guī)范應(yīng)有的數(shù)據(jù)。
因而業(yè)者們對全新產(chǎn)品之領(lǐng)域,尚有許多后續(xù)工作需要實地執(zhí)行與發(fā)布數(shù)據(jù),例如汽車所用之軟板,即將涉及各種已上市的板材。
制程途徑
為了使產(chǎn)品在尺寸與性能等要件方面都能達到良率成本的效益,所選擇的制程途徑正是其關(guān)鍵之所在。正如前文所述,軟板的生產(chǎn)基本上可分為卷放卷收之R2R式與單一逐片式等兩種做法。
R2R連續(xù)生產(chǎn)技術(shù)在成本與良率方面均較有利;但由于板材貨式之取得(Availability),線路的設(shè)計,與R2R的產(chǎn)能配合或成本等因素,使得某些形式的軟板仍不得不采用單片式制程。
有趣的現(xiàn)象是某些產(chǎn)品制程開始時采用R2R途徑;但前進到了某一節(jié)骨眼時卻又不得不改用單片式的做法。現(xiàn)在的客戶對其完工軟板已愈來愈偏好成卷狀的貨品,尤其是自動化組裝大批量低單價的產(chǎn)品類,如通訊用途的天線類或IC卡類(Smartcard)等市場即是。
下Fig4即顯示出單純的R2R與單片做法的混合制程。至于某種特定產(chǎn)品需要先用何種最佳生產(chǎn)途徑?其主要因素經(jīng)常是取決于成本。而其他影響制程途徑之因素,經(jīng)過仔細考量下,仍以技術(shù)與最佳良率以及最低成本為優(yōu)先,并非一定要采行R2R或部分R2R之生產(chǎn)途徑。
R2R之連動生產(chǎn)方式對大批量者極具經(jīng)濟價值,可供生產(chǎn)單面軟板或無鍍通孔的雙面軟板使用,而且在后段還可再搭配各種單片制程;如多層軟板、浮雕式軟板、軟硬合板、甚至另一種特殊Regalfex軟板等生產(chǎn)。
R2R的生產(chǎn)線最常用于“印后即蝕”的單面板制程,此種單純的連動生產(chǎn)線,其本身即具有“資料回送”(Feedback)系統(tǒng),可隨時自動修正作業(yè)條件,比起單片要方便了很多。這種連續(xù)軟材的制作一旦可達到雙面之對準要求時,尚可執(zhí)行合自動的電測與光學(xué)檢驗,是故具有鍍通孔的真正雙面板也仍然可以利用R2R而大量生產(chǎn)。
不過采用R2R進行連續(xù)性鉆孔與鍍孔之自動化設(shè)備,卻必定會占用大量空間投下大量資金,對許多公司而言都不免是一種沉重的負擔。幸好已出現(xiàn)一種最新式的成孔與鍍孔技術(shù),將可大大減低所占用的空間,并還更可使得產(chǎn)速大幅加快!果真如此則此種連動式的做法將大有可為。
純粹的R2R制程線中,即使軟板表涂層的印刷,或表護膜的貼合,亦均可在自動化連續(xù)工作中完成任務(wù)?,F(xiàn)行設(shè)備的進一步改裝升級,以及新板材或全新接著劑的研發(fā)與應(yīng)市,也都在持續(xù)的進行中,以期能達到低溫連線式貼合的方便性。
經(jīng)由印刷涂布的“表涂層”,其所用物料不管是熱硬化或紫外線光(UV)硬化,兩者對于產(chǎn)品都非常重要。施工方法則以合面滿涂法最具效率,如可感光涂料之滾涂法或噴涂法即是。
某些軟板在完成表涂層或表護膜之后,出貨前還要對裸露出的眾多焊墊,另行加做最后的表面處理,方可使銅面免于氧化,而在焊錫性上得確保(如有機保焊劑OSP即是)。如須按客戶的要求而需另做其他表面皮膜(如化鎳浸金ENIG)者,須注意此等表面處理制程與板材之間,在溫度與化學(xué)性質(zhì)方面是否能完全匹配亦為重點之一。
就R2R而言,OSP之表面改質(zhì)處理其搭調(diào)即十分良好,甚至還可采高速移動方式進行處理。但R2R對電鍍類(或浸鍍類)之處理而言,其投資之龐大想必是無法避免的。由于處理時間甚長,是故連線機組長度之可觀也是意料中的事,是故軟板流程在此等領(lǐng)域中目前仍多采單片式做法。不過某些高電流密度的新型處理機種也正在開發(fā)中。
軟板下游組裝中常需用到的補強片以支助零件的安裝焊接。此等補強片與接著劑可供選+用的物料甚多,前者如FR-4、FR-3、CEM-1,后者有鋁片或聚亞醯板材類,亦另有熱著膠或感壓膠等。此種補強片貼著的步驟均可因材而施法,在壓合段時即應(yīng)針對多點補強處采自動或手動進行逐一施工。大批量生產(chǎn)之各種輔肋工具系統(tǒng)也應(yīng)及早齊備。
FPC完工后即將進行各種零件的安裝,此種下游組裝可利用原排板之整片式去進行,或采分割切開后的單片再去加工。設(shè)計階段就要對組裝步驟預(yù)留公差,未來大批量組裝工作為了方便眾多零件起見,亦可采用R2R式連線做法。因而軟板的生產(chǎn)與軟板的組裝兩方面都需要更周詳深入的計劃,以得到最佳的線路品質(zhì)。