柔性 PCB 製造流程與優勢
1 分鐘
- 柔性電路設計：
- 材料選擇：
- 材料準備：
- 電路印刷：
- 元件置放：
- 焊接：
- 測試：
- 補強板貼合：
- Flex PCB 的優勢
在當今步調快速且技術先進的世界裡，印刷電路板（PCB）已成為許多電子裝置不可或缺的一部分。然而，隨著對更小、更靈活的電子裝置需求日益增加，傳統的硬質 PCB 已顯得效率不足。此時，柔性印刷電路板（Flex PCB）應運而生，在維持與硬質 PCB 相同功能等級的同時，提供了所需的彈性。
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本文將深入探討 Flex PCB 的製造流程，從設計到量產，並介紹用於生產這些創新電路板的各種技術。
延伸閱讀： Flex PCB 組裝指南：流程、挑戰與解決方案
在包含 JLCPCB Flex PCB 製程在內的幾種 PCB 製造中，下列步驟是達成成功 Flex PCB 的基礎：
柔性電路設計：
第一步是使用電腦輔助設計（CAD）軟體設計柔性 PCB。設計內容包含電路佈局、元件擺位，以及任何針對 PCB 彎折或撓曲的特殊需求。
材料選擇：
下一步是為柔性 PCB 選擇合適的基材。最常見的材料是聚醯亞胺（PI）與聚酯（PET）薄膜，這些材料具備良好的電氣絕緣性、耐高溫性與柔韌性。
導電材料：用於在 Flex PCB 上建立電氣路徑。銅因其優異的導電性、柔性與耐用性而成為最常用的導電材料。
接著材料：用於將 Flex PCB 的各層黏合在一起，通常由環氧樹脂、壓克力或矽膠製成。
保護膜材料：用於保護 Flex PCB 上的導電材料，避免受潮濕、灰塵與物理損傷。聚醯亞胺與聚酯是最常用的保護膜材料。
防焊材料：用於在焊接過程中保護導電線路，通常由環氧樹脂或可感光材料製成。
除了上述材料，製程中還會使用補強板、連接器與元件黏著膠等其他組件，具體材料取決於 Flex PCB 的設計與應用。
材料準備：
基材需先經過清潔與蝕刻，以形成乾淨平滑的表面，供電路印刷使用。
電路印刷：
微影製程是柔性 PCB 製造的關鍵步驟，透過光阻與蝕刻將設計好的電路圖案轉移到基材上。
材料準備完成後，首先塗佈光阻，這是一種遇紫外線（UV）會硬化的感光材料。Flex PCB 製造使用正型與負型兩種光阻。接著進行光罩對位，將光罩置於基材上方並照射 UV，使光阻按所需圖案曝光。光罩內含待印刷的電路圖案，對位精度直接影響圖案位置。
曝光後進行顯影，去除未受 UV 照射的光阻，僅留下已硬化且對應電路圖案的光阻。下一步為蝕刻，利用蝕刻液溶解未被硬化光阻保護的銅，僅保留所需的銅線圖案。
UV 曝光
蝕刻
電路轉移完成後，以溶劑去除殘留光阻，僅留下印刷好的電路圖案。
元件置放：
電路圖案完成後，將元件安裝到 PCB 上，可採用表面黏著技術（SMT）或穿孔技術。
焊接：
接著以回焊或波焊技術將元件焊接到 PCB 上。
測試：
測試是柔性印刷電路板製程中極為重要的一環，目的在確保 Flex PCB 符合電氣與機械規範且無缺陷。
Flex PCB 測試
以下為 Flex PCB 製造中常用的測試方法：
電性測試：檢查 Flex PCB 的電氣連通性。將 PCB 連接至測試治具，施加電壓並量測電流，可偵測斷路或短路，並量測電阻、電容與阻抗等特性。
外觀檢查：以顯微鏡或放大鏡目視檢查裂痕、刮傷、分層或偏移等缺陷，確保符合機械規範。
環境測試：將 Flex PCB 暴露於高低溫、濕度與振動等環境條件，驗證其可靠性。
功能測試：將 Flex PCB 連接至模擬實際應用的測試治具，評估其性能是否達到規格。
X 光檢測：利用 X 光檢視內層是否存在空洞或分層等缺陷，特別適用於焊點及其他隱藏區域。
補強板貼合：
最後在柔性 PCB 上貼合補強板，以提供搬運與使用時的支撐與保護。補強板可用 FR4 或鋼材等材料，並以膠黏方式固定。
貼合補強板
不同補強板
補強板是柔性 PCB 的重要組件，可在搬運與使用時提供支撐與保護，防止 PCB 超出設計限度的彎曲而損壞電路或元件，亦有助於避免撓曲時因應力導致裂紋或斷裂。
Flex PCB 的優勢
相較於傳統硬質電路板，Flex PCB 具備以下優點：
1. 柔性
顧名思義，Flex PCB 可彎曲、扭轉與撓曲，而不損壞電氣連接，適用於穿戴式裝置或車用感測器等需要彎曲的應用。
2. 節省空間
Flex PCB 可設計成適合硬質板無法容納的狹小空間，使裝置更小巧緊湊。
3. 耐用性
Flex PCB 可承受極端溫度與振動等嚴苛環境，適用於航太、工業自動化與汽車產業。
4. 成本效益
Flex PCB 可省去連接器與線材，簡化製程並減少元件數量，降低產品開發成本。
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