PCB柔性电路板制作工艺

聚酰亚胺（PI）：聚酰亚胺堪称柔性电路板基材中的 “明星材料”。它具有卓越的耐高温性能，能在 - 200℃至 300℃的极端温度范围内稳定工作，这一特性使其在航空航天、汽车发动机周边电子设备等高温环境应用场景中表现出色。例如，在飞机的航空电子系统中，大量使用 PI 基材的柔性电路板，确保设备在高空低温以及发动机附近高温等复杂环境下可靠运行。PI 还具备良好的化学稳定性，耐酸碱腐蚀，能够有效抵御电子产品在使用过程中可能接触到的各种化学物质侵蚀。其出色的机械强度，赋予了柔性电路板良好的柔韧性和抗拉伸能力，多次弯折后依然能保持结构完整和电气性能稳定。不过，PI 也并非十全十美，它的撕裂强度相对较低，在加工过程中需要特别小心操作，且吸湿率较高，这可能会对其电气性能产生一定影响，因此在储存和使用过程中要注意防潮。

聚酯（PET）：聚酯薄膜也是常用的柔性基材之一。与 PI 相比，PET 价格更为亲民，这使得它在一些对成本敏感、性能要求相对不那么严苛的消费电子产品中得到广泛应用，如普通的电子玩具、部分可穿戴设备的简单连接线路等。PET 具有良好的电气绝缘性能，能够有效防止电路短路。其机械性能适中，具备一定的柔韧性，能满足一般的弯曲需求。然而，PET 的耐热性较差，不适合在高温环境下直接焊接，这在一定程度上限制了它的应用范围。

其他新兴材料：随着科技的不断进步，一些新兴的柔性基材也逐渐崭露头角。液晶聚合物（LCP）便是其中之一，它在保持 PI 诸多特性的同时，克服了 PI 的部分缺点。LCP 具有极低的吸湿率，仅为 0.04%，这使得它在潮湿环境下能更好地保持电气性能稳定。在 1GHz 频率下，其介电常数为 2.85，这一特性使其在高速数字电路和高频 RF 电路中表现卓越，如 5G 通信设备中的射频连接部分。此外，LCP 的熔融形式（TLCP）可以注塑成型并压制成柔性 PCB 基板，且具有可回收性，符合当下环保理念。

铜箔类型与特性：铜箔作为柔性电路板中导电线路的核心材料，其质量和特性对电路性能影响重大。常见的铜箔有轧制退火（RA）铜箔和电沉积（ED）铜箔。ED 铜箔通过电解法从 CuSO?溶液中制得，将 Cu2?浸入旋转的阴极辊中并剥离而成。它具有良好的导电性，在对导电性能要求极高的电路中，如高速信号传输线路，ED 铜箔是理想选择。而 RA 铜箔则是通过对高纯度铜（>99.98%）进行加压工艺制成，其延展性极佳，在需要频繁弯折的柔性电路板部分，如可折叠电子设备的弯折连接处，RA 铜箔能更好地适应弯折需求，减少因弯折导致的线路断裂风险。在实际应用中，需根据电路的具体功能和使用场景，权衡选择合适的铜箔类型。

铜箔厚度考量：铜箔的厚度也是一个关键参数。对于一般的信号传输线路，9μm 至 35μm 厚度的铜箔较为常见，能够满足大多数常规电路的电气性能要求。但当涉及到大电流传输的电路，如电源电路，为了降低线路电阻，减少发热，可能需要使用更厚的铜箔，如 70μm 甚至更厚。例如，在电动汽车的电池管理系统中，由于需要传输较大的电流，采用较厚铜箔制成的柔性电路板能够确保电力传输的高效和稳定。

覆盖膜（Coverlay）：覆盖膜是柔性电路板表面的重要保护材料，主要由聚酰亚胺薄膜和热固性环氧粘合剂组成。它如同柔性电路板的 “防护服”，具有出色的耐热性能，能在高温环境下保护电路不受损伤。同时，它还是良好的电绝缘体，有效防止线路之间的漏电现象。覆盖膜的柔韧性使其能够紧密贴合在柔性电路板表面，即使电路板发生弯折，也能始终保持保护作用。在一些特殊应用中，还会使用光成像覆盖膜（PIC），它具有更强的粘合力和良好的抗挠性，且相对环保，但缺点是耐热性稍差，玻璃化转变温度（Tg）较低。

柔性阻焊油墨：柔性阻焊油墨也是常用的绝缘覆盖材料。它通过印刷的方式涂覆在柔性电路板表面，能够精确地覆盖不需要焊接的区域，防止焊接过程中出现短路现象。与覆盖膜相比，柔性阻焊油墨成本较低，且在一些对空间要求极为苛刻的应用场景中，能以更薄的厚度实现绝缘保护功能。不过，其机械强度和长期耐弯折性能相对覆盖膜略逊一筹，在需要频繁弯折的部位，可能需要与其他材料配合使用，以确保长期的可靠性。

尺寸裁剪：根据设计要求，将成卷的柔性基材裁剪成合适的尺寸。这一步看似简单，却对精度要求极高。因为尺寸的偏差可能会导致后续加工过程中出现对位不准等问题，影响整个柔性电路板的质量。例如，在制作智能手机内部的柔性电路板时，尺寸精度要求通常控制在 ±0.1mm 以内，以确保其能与手机内部的其他部件完美适配。

表面清洁与粗化：裁剪后的柔性基材表面可能存在油污、灰尘等杂质，这些杂质会影响后续材料之间的粘附力。因此，需要通过化学清洗、超声波清洗等方法对其进行彻底清洁。同时，为了增强基材与铜箔或其他后续添加材料的结合力，还会对基材表面进行粗化处理，通过化学蚀刻或机械打磨等方式，使基材表面形成微观的粗糙结构，增大表面积，从而提高粘附效果。

钻孔工艺：在柔性电路板上钻孔是为了实现不同层之间的电气连接以及安装电子元件。由于柔性电路板的材料柔软，在钻孔过程中容易出现胶渣残留、孔壁粗糙等问题。为了解决这些问题，通常采用排屑能力强的机械钻机，并配合特殊的钻头和钻孔参数。对于一些超小孔径（小于 0.3mm）的钻孔需求，激光钻孔技术则更为适用。激光钻孔能够实现高精度的微孔加工，孔壁光滑，对周围材料的损伤小。例如，在高密度互连（HDI）的柔性电路板中，大量采用激光钻孔技术制作微孔，实现了更密集的电路连接。

金属化孔处理：对于双面、多层或刚挠结合板等需要进行金属化处理的柔性电路板，在钻孔后需要进行一系列工序，以在孔壁上形成均匀的金属镀层。首先进行等离子处理，利用等离子体的高能粒子轰击孔壁，去除孔壁上的有机物和杂质，同时使孔壁表面活化。接着进行化学除胶渣，进一步清除钻孔过程中产生的胶渣，确保孔壁清洁。然后进行化学沉铜，通过化学反应在孔壁上沉积一层极薄的铜层，使原本绝缘的孔壁具有导电性。最后进行电镀铜，通过电解反应，将铜离子沉积在化学沉铜层上，进一步加厚铜层，以满足电气连接和机械强度的要求。一般来说，柔性电路板孔壁的铜层厚度要求不低于 0.2mm，以确保可靠的电气连接。

干膜法：干膜是图形转移过程中常用的材料。首先将干膜（光致抗蚀剂）紧密贴合在柔性电路板表面，通过热压的方式使其与基材充分粘附。然后，利用带有电路图案的底片，通过曝光机的紫外光照射，使干膜发生光聚合反应。在曝光过程中，底片上透光部分的干膜会发生光聚合反应，而被底片黑色区域覆盖的干膜则不会反应。接着，使用显影液将未发生光聚合反应的干膜冲洗掉，这样就在柔性电路板表面留下了与底片图案一致的干膜保护区域，这些区域将在后续的蚀刻过程中保护下面的铜箔不被蚀刻掉。干膜对制程变异和脏污有较高的容忍度，操作相对简单，因此在柔性电路板制造中被广泛应用。

光刻胶法：光刻胶法与干膜法原理类似，但光刻胶是一种液态的光敏材料，通过旋涂、喷涂等方式均匀地涂布在柔性电路板表面。经过适当的烘烤，使光刻胶初步固化。同样利用带有电路图案的掩模进行曝光，曝光后通过显影液显影，去除未曝光部分的光刻胶，留下固化的光刻胶图案，以此作为后续蚀刻的抗蚀层。光刻胶法能够实现更高精度的图形转移，适用于制作线宽 / 线距极小的精细电路图案，如在高端芯片封装用的柔性电路板制作中，常采用光刻胶法进行图形转移。

蚀刻工艺：图形转移完成后，进入蚀刻环节。蚀刻是通过化学反应将不需要的铜箔去除，留下设计所需的导电线路图案。常用的蚀刻液有酸性氯化铜蚀刻液、碱性蚀刻液等。酸性氯化铜蚀刻液蚀刻速度快，蚀刻质量好，但对设备有一定腐蚀性；碱性蚀刻液则相对环保，但蚀刻速度相对较慢。在蚀刻过程中，需要精确控制蚀刻液的浓度、温度、蚀刻时间以及喷淋压力等参数。例如，将酸性氯化铜蚀刻液的温度控制在 45℃ - 55℃，浓度保持在特定范围内，通过精确控制喷淋压力和速度，能够确保蚀刻过程均匀、稳定，避免出现蚀刻过度或不足的情况，使线路边缘整齐、光滑，无毛刺和残留铜箔。

退膜处理：蚀刻完成后，需要将作为抗蚀层的干膜或光刻胶去除，这一过程称为退膜。退膜通常使用专门的退膜液，通过浸泡、喷淋等方式，使退膜液与干膜或光刻胶发生化学反应，将其溶解并冲刷掉。退膜完成后，再经过水洗和干燥等步骤，使柔性电路板表面清洁，为后续工序做好准备。

化学镀金：化学镀金是在柔性电路板表面通过化学方法沉积一层金。金具有良好的导电性、可焊性和抗腐蚀性，能为高精度的电子元件提供可靠的焊接连接。在一些高端电子产品，如医疗精密仪器、航空航天设备的柔性电路板制造中，常采用化学镀金工艺。化学镀金层厚度一般在 0.05μm - 0.15μm 之间，既能满足电气性能要求，又不会因金层过厚导致成本过高。

镀镍：镀镍也是一种常见的表面处理方式。镍层具有一定的硬度和耐磨性，能够保护下面的铜层不被氧化和腐蚀。同时，镍层可以作为金层或其他金属层的底层，提高后续金属层的附着力。在一些对可焊性要求不是特别高，但需要较好的耐磨性和耐腐蚀性的应用场景中，如汽车电子中的部分传感器连接线路，会采用镀镍工艺。镀镍层厚度通常在 3μm - 5μm 之间。

沉锡：沉锡工艺相对简单，成本较低。通过化学反应，在柔性电路板表面沉积一层锡。锡具有良好的可焊性，能够满足大多数常规焊接的需求。然而，锡层在高温高湿环境下容易出现 “锡须” 现象，即锡层表面生长出细小的锡丝，可能会导致电路短路。因此，沉锡工艺适用于对成本敏感且使用环境相对较好的电子产品，如一些消费类电子设备的内部连接线路。沉锡层厚度一般在 0.8μm - 1.2μm 之间。

保护膜贴覆：为了保护柔性电路板上的线路免受外界机械损伤、氧化以及化学物质侵蚀，需要在蚀刻和退膜完成后贴覆保护膜。保护膜可以是之前提到的覆盖膜，也可以是其他具有保护性能的材料。在贴覆过程中，要确保保护膜与电路板表面紧密贴合，无气泡、褶皱等缺陷。对于需要安装电子元件的区域，要精确地留出相应的窗口，以便后续元件焊接。

补强处理：在柔性电路板的一些关键部位，如与连接器连接的区域、经常弯折的部位等，需要进行补强处理，以增强其机械强度，防止在使用过程中出现断裂等问题。常用的补强材料有聚酰亚胺薄膜、玻璃纤维增强塑料（FR - 4）等。通过在这些关键部位粘贴补强材料，并经过适当的压合处理，使其与柔性电路板牢固结合，提高整个电路板的可靠性。

电气性能测试：电气性能测试是确保柔性电路板质量的核心环节。通过专业的测试设备，对柔性电路板的线路导通性、绝缘电阻、阻抗等参数进行全面检测。导通性测试用于检查线路是否存在断路情况，确保电流能够顺利通过；绝缘电阻测试则是检测不同线路之间、线路与基板之间的绝缘性能，防止漏电现象发生。对于高速信号线路，阻抗匹配至关重要，需使用阻抗分析仪等设备，精确测量线路的特性阻抗，确保其与信号源和负载的阻抗相匹配，减少信号反射和损耗。例如，在 5G 通信设备的柔性电路板制造中，要求高速信号线路的阻抗误差控制在 ±10% 以内，以保障信号的稳定传输。

外观检测：外观检测主要通过人工目检或自动光学检测（AOI）设备，对柔性电路板的表面进行仔细检查。查看线路是否清晰、完整，有无短路、断路、蚀刻过度或不足等现象；阻焊层是否均匀，有无气泡、针孔；文字丝印是否清晰、准确，位置是否正确等。任何外观上的缺陷都可能影响柔性电路板的性能和可靠性，必须及时发现并处理。AOI 设备具有检测速度快、精度高的优点，能够快速扫描整个电路板表面，通过图像识别算法检测出各种外观缺陷。

可靠性测试：可靠性测试用于模拟柔性电路板在实际使用过程中可能面临的各种环境条件，检验其长期稳定性和可靠性。常见的可靠性测试包括高温存储测试、高低温循环测试、湿热测试、弯折测试等。高温存储测试将柔性电路板放置在高温环境（如 125℃）下存储一定时间（如 1000 小时），观察其性能是否发生变化，以评估其在高温环境下的稳定性；高低温循环测试则让柔性电路板在高温（如 85℃）和低温（如 - 40℃）之间反复循环，测试其在温度剧烈变化环境下的适应能力；湿热测试通过将柔性电路板置于高温高湿环境（如温度 85℃、湿度 85% RH）中，检测其抗潮湿和耐腐蚀性能；弯折测试则模拟柔性电路板在使用过程中的弯折情况，通过反复弯折一定次数，观察线路是否出现断裂、开路等问题，评估其耐弯折性能。不同应用场景的柔性电路板对可靠性测试的要求不同，例如，可穿戴设备中的柔性电路板由于需要频繁弯折，对弯折测试的要求更为严格，一般要求能够承受数万次甚至数十万次的弯折而不出现性能下降。

成型工艺：根据客户的最终产品设计要求，将大尺寸的柔性电路板加工成特定的形状