在第二次世界大战期间,德国科学家率先在坦克的炮塔和V2火箭中应用挠性电路材料,开始了挠性电路板的使用。20世纪50年代,美国缴获了一枚V2火箭进行研究,使得挠性电路技术由欧洲传到了美国,挠性电路技术开始应用到航天领域中,从此也拉开了挠性电路板在航空航天和军事领域大规模应用的序幕。目前,从简单的消费类电子产品到重要的航空航天装置,挠性电路板都成为一项关键技术。
电子产品的轻薄化和多功能化的趋势必定要求上游的印制电路板技术不断向高密度化、高精度化、微小化、高速化发展。挠性印制电路板由于使用挠性基底,并具有可折叠的优点,相对于刚性印制电路板具有轻便、体积小的特点,近年来越来越多地被用在了电子产品中。
表1:2017 年全球前十大FPC企业排名表
来源:杨宏强根据Hayao Nakahara 的原始数据进行整理,发表于CPCA
从表1可看到,在全球前十大FPC企业排名表中,日韩占据主导。综合各种数据(特别是中国内资PCB百强企业数据),估算2016年中国内资PCB企业细分产品产值及全球占比如表2所示。可看到中国内资FPC占比相对较小,还有很大提升空间。
表2:2016年中国内资PCB企业细分产品产值及全球占比表(单位:亿元)
来源:杨宏强根据CPCA发布的第十六届(2016)中国电子电路行业排行榜整理分析,发表于CPCA
本期中,我们将探讨挠性电路领域的创新。接下来让我们看看本期的具体内容。
TTM公司是世界三大PCB制造商之一。近期其挠性产品和刚挠结合产品需求量迎来了一个小高峰。为此在做本期专题时,我们的编辑特地采访了TTM公司移动业务单元技术方案部副总裁Clay Zha和企业营销部副总裁Winnie Ng,探讨了制造FPC与制造传统PCB有哪些不同之处,以及解读客户对刚挠结合HDI电路板的需求正在不断增长的情况。
而随着挠性印制电路板技术和工艺的不断完善,刚挠结合(Rigid-Flex)、高密度任意互连(HDI)挠性电路板等高端印制电路板技术也在高速进步发展。Bob Burns带来专题文章,逐步介绍典型的刚挠结合板生产步骤,并探索这些工艺如何制成高可靠性的封装。
Tara Dunn的专栏中特别提醒,虽然挠性材料非常稳定并且可以承受很多次挠折周期,但几乎所有人都遇到过挠性产品安装后出现铜开裂现象,导致其不能完成原始设计要求的情况。强烈建议设计师要尽早和制造商沟通交流产品的挠性需求,因为他们可以为你的具体应用提供宝贵意见。
I-Connect007的Barry Matties和Nolan Johnson采访了ESI的Shane Noel以及行业资深人士Mike Jennings,共同探讨了ESI新上市的CapStone激光系统。阅读本文来帮助您正在从事的挠性电路生产能力大幅提升。
同时挠性PCB技术因为采用柔性基底,与近年来兴起的印制电子(Printed Electronics)技术具有一定的兼容性和互补性,如何将打印技术用于加成法制作印制电路是挠性PCB领域的一个新课题。这对挠性PCB的材料和工艺的兼容性以及印制电子的墨水、基底材料等提出了严峻的要求。Holst Centre是一家位于荷兰的独立研发中心,致力于开发自主无线传感器技术和挠性电子技术。项目经理Corné Rentrop表示,印制电子产品可能是推动物联网发展的关键因素,因为它们可在卷对卷生产的挠性材料上实现印制和分立元器件组装的完美组合。而未来电子产品的变化趋势将是从平面到三维,可拉伸电子技术、可热成型电子技术、模制电子技术和3D打印正朝我们走来。
FPC的发展与材料、技术工艺的发展密切相关。为具体的应用选择适当的材料时,会有很多选项。了解这些选项及其优缺点是非常有意义的。Tramonto Circuits公司的John Talbot以专栏文章形式讨论挠性电路制造中最容易被误解的材料之一——将电路层压合在一起时所采用的粘合剂系统用丙烯酸与环氧树脂粘合剂之比较。
Jahn Stopperan分析了留在美国的FPC制造业的现状及原因,他表示定制化是其中最关键的因素。看看我们中国的读者是否认同其观点,对于我国的FPC制造业良性发展有无可借鉴之处。
特殊材料的研发将是影响下一代挠性电路发展的先决条件。由于基材的挠性,设计人员只能选用有限的几种材料创建电路。为了满足传统挠性电路技术的新要求,DKN Research的Dominique K. Numakura详细介绍了业界已经开发出的特殊材料,以及其中生成的独特性能。
刚挠结合板的结构设计也一直是该领域的发展热点。一般来说,对同一功能的刚挠结合板有多种可能的设计方案,实际设计时需要从产品的可靠性、所占空间、重量、组装的难易程度等多方面综合考虑,并结合制造商的生产能力,综合考虑材料因素,进行设计优化,选取成本最低的方案。所以本期组装专区与设计专区里也是好文不少。
我们特别采访了Cadwell公司的工程支持专家Jarrod Schulte,邀请他探讨了医疗设备中挠性电路的设计与组装详情,以及刚性电路和挠性电路的异同之处。他也强调要在设计阶段初期就与制造商尽早沟通。
Joe Fjelstad 是 Verdant Electronics 的创办者,是电子互连与封装技术领域的国际权威和创新者,他在美国拥有和正在申请的专利有150多项。他是《挠性电路技术》《现代电子芯片规模封装》等书的作者及编辑。在《挠性电路如何帮助电路保持纤薄》一文中,叙述FPC表面直接贴合安装分立元器件,再压合覆盖膜及开窗,相当于埋置元件FPC,有助于减少组装件的总厚度。
在出版了相关技术手册后,近期我们也会收到好多读者询问,“为什么现在开始研究低温无铅焊接?当我们从锡铅过渡到无铅时,为什么不直接采用LTS呢?”《印制电路组装商指南》之低温无铅焊接一书可以给予答案,其作者是Alpha组装解决方案公司的Traian Cucu 博士,他主编的关于该主题的 I-Connect007电子书受到业界的一致好评。他近期接受了我们的专访,探讨了低温无铅焊接的应用和优势。
设计专区中,Little Electrolube公司的Alistair介绍了如何确保灌封成功的重要方法。
而Tara Dunn则带你开启学习之旅,从设计第一个挠性电路开始。
对了,开年新展,有着高速行业“奥斯卡”之称的DesignCon又来了,这次是高速先生队长亲自出动,来到这个行业盛会的现场。看看身兼“技术”和“摄影师”双重身份的队长能给我们带来什么样的精彩报导。
当您阅读本期杂志时,一定刚从新年家人团聚的喜悦与美好祝福中汲取再次出发的能量,为热火朝天的中国电子电路行业开足马力!期待2019年,随着5G的启动能为行业注入新动能,拉动新增长!下一期杂志即将启动,我们将把目光投入供应链。