客製化 FPC 製造：設計規則與製造指南

客製化 FPC 製造是依照客戶的設計要求，例如電路板外形、疊層結構、銅箔厚度、覆蓋膜開窗及補強板位置，製作軟性印刷電路的流程。客製化軟性電路與傳統硬式 PCB 不同，必須謹慎規劃材料與佈局，以滿足可撓性及應力要求，並適用於較小型的組裝結構。這些設計決策直接影響可製造性、可靠性、生產成本及交期，因此必須在提交製造前確定。

圖：客製化 FPC 製造範例，展示具有 ENIG 連接器金手指的聚醯亞胺軟性電路

本指南將協助你為客製化 FPC 設計選擇合適的層數、層壓材料、銅箔、覆蓋膜及補強板，同時介紹主要的製造、檢驗與測試流程，以及影響製造成本和交期的因素，並說明重要的彎曲半徑、走線佈局及覆蓋膜設計規則。

什麼是客製化 FPC 製造？

客製化 FPC 製造並不是購買具有標準規格的軟性扁平排線，而是根據專屬設計資訊進行製作。電路板的外形、疊層結構及各項特徵都依照客戶提供的檔案設定，再由製造商使用其標準製程生產。

了解客製化軟性印刷電路

客製化軟性 PCB 主要由以下五項設計輸入決定：

• 外形：透過雷射切割形成輪廓，包括尾端、槽孔及挖空區。
• 銅箔佈局：在一層、兩層或多層銅箔上進行佈線。
• 疊層結構：基材薄膜、銅箔重量及覆蓋膜，決定電路板的厚度與彎折能力。
• 補強板：黏合於連接器及元件下方的支撐板。
• 連接器介面：ZIF 連接器使用的接觸金手指，或焊接連接所需的焊盤。

客製化 FPC 類型：單面、雙面及多層

層數是首先需要決定的結構參數，因為它會影響厚度、可撓性及佈線容量。

圖：客製化 FPC 單面、雙面及四層結構的疊層比較

客製化軟性 PCB、標準軟性排線與軟硬結合 PCB 比較

標準軟性扁平排線依目錄規格選購；客製化 FPC 根據你的檔案生產；軟硬結合板則屬於另一種電路板結構：

客製化 FPC 材料、疊層結構及製作選項

材料疊層會決定客製化 FPC 能彎折到什麼程度、能否承受焊接，以及製造成本。應根據彎折類型選擇各層材料：

聚醯亞胺與 PET 基材：有膠型與無膠型層壓板比較

聚醯亞胺是軟性電路的預設介電材料，因為它能在焊接溫度下維持材料特性。PET 則是價格較低的透明薄膜，但必須確認其較低的耐熱額定值是否符合回焊溫度曲線。

• 有膠型：銅箔透過壓克力或環氧樹脂黏著劑結合。成本較低，但黏著劑會增加厚度，並在受熱時膨脹，對電鍍孔造成應力。
• 無膠型：銅箔直接結合至聚醯亞胺。厚度較薄、尺寸穩定性較高，適合動態彎折及細微特徵。

50 µm 基材薄膜可提供更好的抗撕裂能力；25 µm 基材薄膜則可實現更薄、更具可撓性的疊層結構。

銅箔選擇：壓延退火銅與電解銅比較

• 壓延退火銅（RA）：材料內部的晶粒呈延長狀，可抑制反覆彎折時裂紋擴展。根據 JLCPCB 的彎曲半徑指南，建議在動態彎折應用中使用 RA 銅箔。
• 電解銅（ED）：成本較低，適合靜態彎折，但一般等級在較少次循環後便可能斷裂。

在相同半徑下，銅箔越薄，承受的應變越小。因此，尾端的銅箔重量應選擇能滿足載流需求的最薄規格。

覆蓋膜、柔性防焊層與表面處理選項

• 聚醯亞胺覆蓋膜：在電路表面壓合帶有黏著劑的聚醯亞胺薄膜。它可承受反覆彎折，但開口須先切割再進行壓合，因此焊盤需要較大的預留間隙。
• 硬式防焊層：可精確形成小型開窗的感光防焊層，適用於非彎折區的細間距焊盤。

業界常見的軟板表面處理包括 ENIG、OSP、化學銀，以及接觸金手指上的硬金。JLCPCB 軟板則僅提供 ENIG 表面處理，適用於單層或雙層板，金厚為 1 或 2 µin。

FPC 補強板：FR4、聚醯亞胺與不鏽鋼

局部區域可藉由補強板提供支撐，同時控制連接器位置的厚度。JLCPCB 列出的選項如下：

圖：客製化 FPC 的補強板設置於 ZIF 連接器金手指及元件區域下方，補強板邊緣避開彎折區

客製化 FPC 設計的重要 DFM 指南

客製化 FPC 設計規則將 PCB 佈局與製造商可實際生產的結構，以及電路在使用期間能承受的條件連結起來，重點在於彎折區及最小特徵尺寸。

彎曲半徑、彎折循環次數與中性軸考量

彎曲半徑從彎折內側表面量測，並以成品厚度的倍數表示。JLCPCB 公布了兩組倍數：

• 最低要求（製程能力頁面）：靜態彎折：單層為厚度的 6 倍，多層為 10 倍；動態彎折則為 10–15 倍。
• 保守建議，依據軟性 PCB 彎曲半徑指南：靜態彎折分別為 6 倍及 12 倍；動態彎折則為單層 100 倍、多層 100–150 倍。指南亦建議在計算所得的最小值上增加 20–30% 安全餘量。

對於安裝時只需彎折一次的設計，可採用最低要求；若屬動態彎折，或沒有彎折測試數據，則應採用較保守的數值，並透過原型確認循環壽命。

圖：客製化 FPC 彎折區設計，標示內側彎曲半徑、中性軸、垂直於彎折線的走線方向及導通孔禁佈距離

雙層電路的計算範例，成品厚度：0.12 mm，這是 JLCPCB 列出的選項之一：

• 靜態最低值：10 × 0.12 mm = 1.2 mm。
• 靜態保守值：12 × 0.12 mm = 1.44 mm；計入安全餘量後約為 1.7–1.9 mm。
• 動態保守值：100–150 × 0.12 mm = 12–18 mm，尚未計入安全餘量。

彎曲疊層內部不承受應變的平面稱為中性軸。將單一銅層安排在覆蓋膜附近，是試圖在兩者之間取得平衡。雙層電路的銅箔分別位於中性軸兩側，因此需要較大的彎曲半徑。

走線佈局、導通孔配置與預防銅箔斷裂

以下規則大多可參閱軟性 PCB 設計指南 ：

• 走線垂直於彎折線：這樣可以將銅箔承受的應變降至最低。
• 使用弧形轉角：以弧線取代 90° 轉角及突然變化的線寬。
• 不同層走線交錯排列：讓頂層及底層走線互相錯開，以降低彎折區剛性。
• 避免在彎折區設置導通孔及焊盤：彎曲半徑指南建議，靜態彎折時與彎折區邊界至少保持 1.0 mm，動態彎折時則至少保持 1.5 mm。
• 加入淚滴結構：在軟性區域的焊盤與走線、導通孔與走線連接處使用淚滴結構。
• 使用網格銅箔平面：網格銅箔比實心覆銅更容易彎折。

走線寬度、間距、孔徑及板邊距離

設計時應優先使用 JLCPCB 的常規製程數值，只有在特定特徵確有需要時才採用極限值：

客製化 FPC 製造流程：逐步說明

客製化 FPC 會經過 CAM 審查、影像轉移、孔洞加工、覆蓋膜貼合、表面處理、補強板黏合、外形加工及測試。沒有電鍍孔的單面電路只需單面製程，而四層電路則需要內層壓合。

圖：客製化 FPC 製造流程圖，標示各個編號步驟

步驟 1：CAM 審查、材料準備及銅箔影像轉移

CAM 工程師會審查資料，若資訊不完整便提出工程問題，並核對其是否符合指定的疊層結構。裁切層壓材料後，會貼合乾膜光阻。雷射直接成像（LDI）會曝光圖案，並根據量測的定位標記調整每片拼板的比例，以補償薄膜的尺寸變化，之後形成並蝕刻銅箔電路。

步驟 2：鑽孔、除膠渣與銅電鍍

孔洞加工方式取決於電路板結構：

• 機械鑽孔：用於雙面及多層電路的通孔。
• UV 雷射鑽孔：用於微孔及非常小的孔洞。
• 單面電路：所有孔洞均不電鍍，因此可略過除膠渣及電鍍程序。

金屬化前，會透過電漿或化學除膠渣清潔已鑽孔的孔壁。接著利用化學沉銅或直接金屬化使孔壁導電，再透過電鍍形成孔銅。

步驟 3：覆蓋膜壓合與表面處理

覆蓋膜開口會先經過精密雷射鑽孔或沖切，再以加熱壓合方式與焊盤對位。開口會稍微加大，讓黏著劑可以少量流入。接著對裸露銅箔進行表面處理。

步驟 4：補強板黏合與精密外形切割

補強板可透過加熱加壓的熱固性黏著劑，或感壓膠黏合。接著依照 CAM 資料，以雷射切割板件外形、槽孔及挖空區，無需製作切割模具。JLCPCB 指出，若電路板寬度小於 2 mm 或大於 20 mm，可免費提供保護用 PET 薄膜，除非客戶不願承擔捲曲風險。

步驟 5：檢驗、電氣測試及最終交付

• AOI 自動光學檢查：將蝕刻後的銅箔與 CAM 資料比較。
• 電氣測試：依照網表檢查導通及絕緣狀態。
• 最終檢驗：確認外形、覆蓋膜對位及補強板位置。
• 包裝：由於聚醯亞胺會吸收濕氣，因此使用乾燥劑進行真空包裝。

客製化 FPC 品質管制與可靠性測試

客製化 FPC 品質管制涵蓋依照規格驗收已製造的電路，以及驗證設計能否滿足預期使用壽命。

IPC-6013 標準與製造驗收要求

IPC-6013 是軟性及軟硬結合印刷電路板的資格認證與性能規範，並設有三個性能等級：

• Class 1：一般電子產品。
• Class 2：專用服務產品，期望不中斷運作，但並非關鍵要求。
• Class 3：高性能產品，持續運作至關重要。

等級應在採購文件中指定，並不會自動套用。因此，關鍵應用應先與製造商確認要求。IPC-2223 則是相應的設計標準。

AOI、飛針與治具式電氣測試

哪些因素會影響客製化 FPC 製造成本及交期？

客製化 FPC 的成本主要由拼板面積、層數及訂購數量決定，特殊設計特徵則可能進一步提高成本。交期取決於電路板結構，以及工程問題能多快獲得回覆。

客製化軟性 PCB 製造的主要成本因素

• 拼板利用率：價格取決於板件外形所佔用的拼板面積，包括廢料區域。
• 層數：每增加一層，都會增加影像轉移、電鍍或壓合工序。
• 材料及特徵：薄膜類型、銅箔重量、細線寬／線距、小型導通孔及孔洞數量。
• 表面處理：ENIG 面積及厚度、補強板與 EMI 屏蔽膜。
• 訂購數量：一次性設定成本可由整筆訂單分攤。

原型、小批量及大量生產的成本比較

以下 軟性 PCB 成本指南 說明不同生產規模下主要成本因素如何轉變：

• 原型，5–20 片：主要由設定及工裝成本主導。
• 小批量，500–2,000 片：主要由材料及拼板良率主導。
• 大量生產（10,000 片以上）：主要由聚醯亞胺及銅箔原料使用面積主導。

典型生產交期及影響因素

交期指工廠內的製造時間，運送時間另計。撰寫本文時，JLCPCB 首頁列出的軟性 PCB 製造時間為 5–6 天，實際報價會顯示所選配置的製造時間。

以下情況通常會延長交期：

• 四層結構：需要額外一次壓合循環。
• 使用多種補強板材料：每種材料都需要各自的黏合工序。
• 工程問題：缺少補強板或覆蓋膜資料會使訂單暫停。
• 組裝：元件供應情況會影響整體交期。

JLCPCB 客製化軟性 PCB 製程能力與規格

JLCPCB 使用聚醯亞胺或透明 PET 薄膜製造客製化軟性 PCB，提供 ENIG 表面處理及雷射外形切割，但目前不提供軟硬結合板製造，也不支援軟板阻抗控制。

支援的層數、厚度、材料及表面處理

以下數值來自 JLCPCB 的軟性 PCB 製程能力頁面：

如何準備並下單製造客製化 FPC

客製化 FPC 訂單需要完整的製造資料、已根據製造商製程限制檢查的設計，以及針對無法顯示的 Gerber 圖層提供備註。

圖：客製化 FPC 製造檔案組合的分解示意，包含銅層、覆蓋膜開窗、外形、鑽孔及具明確名稱的補強板圖層

必要的製造檔案與文件

• Gerber 檔案：RS-274X 格式的銅層、防焊層、絲印及外形圖層。
• 鑽孔資料：包含電鍍孔與非電鍍孔的 Excellon 檔案。
• 覆蓋膜開窗：依照訂單備註，定義於防焊層或獨立圖層。
• 補強板圖層：使用填滿的多邊形，每種材料、面別及厚度分別建立一個圖層，並按照FPC 補強板指南命名，例如頂面 0.25 mm PI 補強板使用 pit_0.25，底面 0.2 mm 鋼片補強板使用 gpb_0.2。
• 製造圖面：疊層結構、成品厚度、彎折區域及連接器金手指厚度。

EasyEDA Pro 會在設定為硬式 PCB 的專案中新增兩個專用補強板圖層，放置補強板後也會自動更新 Gerber 檔案。若製造商確認接受 ODB++ 或 IPC-2581 等格式，則應依其要求使用。

結論

成功製造客製化 FPC 的關鍵，在於周全的設計規劃，同時考慮可撓性、可靠性、可製造性及成本。選擇正確的層壓材料、銅箔與疊層結構，和確定合適的彎曲半徑、覆蓋膜開窗、補強板位置及連接器要求同樣重要。只要這些規格符合製造商的常規製程能力，便能減少製造困難、避免不必要的成本，並提升成品軟性電路的可靠性。

下單前務必確認設計規則、疊層結構及關鍵尺寸，並記錄所有製造要求。完整且準確的製造資料套件是避免生產延誤、意外成本及設計修改的關鍵。完成客製化 FPC 設計後，你可以取得報價 ，再進行原型製作或量產。

客製化 FPC 製造常見問題

Q. 客製化軟性 PCB 的最小彎曲半徑是多少？

答：取決於厚度、層數及彎折類型。JLCPCB 的靜態彎折最低值為單層厚度的 6 倍、多層的 10 倍；其彎曲半徑指南則建議動態彎折採用 100 倍或以上。

Q. 客製化 FPC 最多可以有多少層？

答：軟性電路從單層銅箔到三層或以上的多層結構都有。JLCPCB 可製造 1、2 及 4 層客製化 FPC。彎折區的層數越少，可使用的彎曲半徑就越小。

Q. 客製化軟性 PCB 常用哪些材料？

答：大多數採用聚醯亞胺基材薄膜、RA 或 ED 銅箔，以及聚醯亞胺覆蓋膜。PET 是成本較低的透明替代材料，而補強板通常由聚醯亞胺、FR4 或不鏽鋼製成。

Q. 如何選擇 FR4、PI 與不鏽鋼補強板？

答：PI 用於控制 ZIF 連接器金手指的厚度；FR4 用於支撐連接器及元件；當薄型 SMT 區域必須保持平整時，則可使用不鏽鋼。不鏽鋼成本較高，而且略具磁性。

Q. 客製化 FPC 製造需要多少費用？

答：沒有固定價格。拼板面積、層數及訂購數量決定基本價格，補強板、較大的 ENIG 面積及細走線則會增加成本。JLCPCB 列出的雙層軟板起價為 US$2.00，可製作 5 片不超過 100 × 100 mm 的板件。