CN101868119A

CN101868119A - 一种柔性印刷线路板连接结构体及制作方法

Info

Publication number: CN101868119A
Application number: CN200910106689A
Authority: CN
Inventors: 王建华
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2010-10-20

Abstract

本发明公开一种柔性印刷线路板连接结构体，包括模组柔性印刷线路板和连接柔性印刷线路板，所述模组柔性印刷线路板的一端具有带过孔的双面金手指焊盘，所述连接柔性印刷线路板的一端具有与双面金手指焊盘相对应的单面金手指焊盘，双面金手指焊盘和单面金手指焊盘之间通过焊锡连接。本发明焊接时，通过热压头将模组柔性印刷线路板上带过孔的双面金手指焊盘加热，通过双面金手指焊盘将热压头的热量传递到连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上，使单面金手指焊盘上的焊锡熔融后与双面金手指焊盘对位连接，实现了稳定连接。本发明还提供一种柔性印刷线路板连接结构体的制作方法，包括预加焊锡、对位接触、热压连接和冷却步骤，实现了可靠连接。

Description

一种柔性印刷线路板连接结构体及制作方法

【技术领域】

本发明属于柔性印刷线路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)领域，尤其涉及一种柔性印刷线路板连接结构体及制作方法。

【背景技术】

在手机设计中，针对不同结构(直板、滑盖、翻盖以及其它特殊设计)，需要设计其对应的液晶显示模组。而现有手机一般都向轻薄方向发展，所以也要求模组轻薄，由于FPC具有可自由弯曲和可挠性，纤薄轻巧、精密度高，可以有多层线路，并可于板上贴芯片及元件，体积比印刷线路板(Printed Circuit Board，简称PCB)小，可以有效降低产品体积，增加携带上的便利性，因此被广泛应用于手机模组组件之间的连接，以及液晶显示模组与客户主板的连接一般都采用FPC连接。FPC在手机模组中是一个相当重要的组件，可以起到连接与转接的作用，方便了手机模组的设计。而现有手机模组中，组件与组件之间的FPC连接一般采用连接器连接，连接器一般有公座与母座，连接时公座需要插到母座上。请参考附图1所示：第一组件包括有第一FPC11和设置于第一FPC11上的公座12，第二组件包括有第二FPC13和设置于第二FPC13上的母座14，当第一组件和第二组件需要连接时，通常把设置于第一FPC11上的公座12插接到设置于第二FPC13上的母座14上，来实现组件与组件之间的FPC连接。

而采用此种方式连接，连接器一般都为专业日本厂商生产，一般基本都为标准品，设计时需根据需要选用不同类型的连接器，然后再根据选用的连接器规格去设计FPC线路、液晶显示模组及手机结构，并且连接器占用空间大，不便于超薄手机的设计，而且连接器价格高、采购周期长，没有成本上的优势。

为了解决前述的技术问题，现有技术中给出了将柔性印刷线路板之间通过焊锡实现连接的方式。设计时，在所述第一FPC11的一端处设置第一金手指焊盘(连接位)，且所述第一金手指焊盘为单面金手指焊盘，即第一FPC11的一端处只有一侧表面的基材(比如聚酰亚胺)被去除，另一侧表面的基材仍然覆盖在第一FPC11的导电线路(比如铜箔)上。相对的，所述第二FPC13的一端处设置有与第一金手指焊盘对应的第二金手指焊盘，且所述第二金手指焊盘也为单面金手指焊盘，当第一FPC11和第二FPC13根据需要连接时，在所述第一金手指焊盘和第二金手指焊盘之间通过焊锡压焊连接。但是，所述金手指焊盘为单面焊盘，只有该单面焊盘的基材被去除，当所述第一金手指焊盘和第二金手指焊盘通过焊锡压焊连接时，由于与焊盘相对的另一侧的基材隔热，热量无法有效传递到压焊位置即金手指焊盘处，焊锡不能完全熔融，导致第一FPC11和第二FPC13不能很好的实现连接；如果继续增加热压的温度，机器可能无法正常工作。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性印刷线路板连接结构体，解决现有柔性印刷线路板之间不能很好实现连接的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种柔性印刷线路板连接结构体，其中，包括模组柔性印刷线路板和连接柔性印刷线路板，所述模组柔性印刷线路板的一端具有带过孔的双面金手指焊盘，所述连接柔性印刷线路板的一端具有与双面金手指焊盘相对应的单面金手指焊盘，双面金手指焊盘和单面金手指焊盘之间通过焊锡连接。

在本发明柔性印刷线路板连接结构体中，通过在模组柔性印刷线路板的一端设有带过孔的双面金手指焊盘，连接柔性印刷线路板的一端设有与双面金手指焊盘相对应的单面金手指焊盘，双面金手指焊盘和单面金手指焊盘之间通过焊锡连接。焊接时，通过热压头将模组柔性印刷线路板上带过孔的双面金手指焊盘加热，通过双面金手指焊盘将热压头的热量传递到连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上，使单面金手指焊盘上的焊锡熔融后与双面金手指焊盘对位连接，实现了稳定的电气连接。

本发明还提供一种柔性印刷线路板连接结构体的制作方法，其中包括预加焊锡、对位接触、热压连接和冷却步骤：

所述预加焊锡步骤是，先通过预加焊锡的方式在所述连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上分布均匀厚度的焊锡，再涂助焊剂；

所述对位接触步骤是，将模组柔性印刷线路板和连接柔性印出线路板的金手指焊盘一一对位接触；

所述热压连接步骤是，在热压机中通过热压头将模组柔性印刷线路板上带过孔的双面金手指焊盘加热，通过双面金手指焊盘将热压头的热量传递到连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上，使单面金手指焊盘上的焊锡熔融后与双面金手指焊盘连接；

所述冷却步骤是，在热压连接结束而热压头尚未离开之前，热压机启动冷却装置，对连接处的焊锡进行快速冷却。

在本发明柔性印刷线路板连接结构体的制作方法中，通过预加焊锡、对位接触、热压连接和冷却步骤，实现了模组柔性印刷线路板和连接柔性印刷线路板之间的可靠连接。进一步，在预加焊锡步骤中，所述连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上分布均匀厚度的焊锡，同时通过热压头将模组柔性印刷线路板上带过孔的双面金手指焊盘加热，通过双面金手指焊盘将热压头的热量传递到连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上，使单面金手指焊盘上的焊锡熔融后与双面金手指焊盘对位连接，保证了连接的稳定性，提供了一种新的制作方法。

本发明的特征及优点将通过实施例和附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是现有技术中组件与组件之间的FPC连接结构体示意图。

图2A是本发明实施例提供的模组FPC主视图。

图2B是本发明实施例提供的模组FPC右视图。

图3A是本发明实施例提供的连接FPC主视图。

图3B是本发明实施例提供的连接FPC右视图。

图4是本发明实施例提供的连接FPC单面金手指焊盘上加锡的位置示意图。

图5是本发明实施例提供的模组FPC和连接FPC对位连接示意图。

图6是本发明实施例提供的一种柔性印刷线路板连接结构体制作方法的基本步骤示意图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参见图2A、2B、3A、3B和图4所示，一种柔性印刷线路板连接结构体，包括模组柔性印刷线路板2和连接柔性印刷线路板3，所述模组柔性印刷线路板2的一端具有带过孔的双面金手指焊盘23，所述连接柔性印刷线路板3的一端具有与双面金手指焊盘相对应的单面金手指焊盘33，双面金手指焊盘32和单面金手指焊盘33之间通过焊锡40连接。

针对模组柔性印刷线路板和连接柔性印刷线路板的焊盘设计，把模组柔性印刷线路板的焊盘设计成双面金手指的焊盘，且是带过孔的设计，而把连接柔性印刷线路板的焊盘设计成单面金手指的焊盘，目的是为了更好的把模组和连接金手指的焊盘更好的通过焊锡连接起来。因为带过孔的双面金手指传热性能好，便于压焊时热压头位置的热量传递到压焊位置，使焊锡可以完全熔融，达到压焊工艺的要求。请参考图2B所示，模组柔性印刷线路板2包括基材20，在基材20相背的表面分别设置有线路22，在线路22的表面再覆盖有一层基材21，所述的基材可以为聚酰亚胺(polyimide，简称PI)，线路可以为铜箔，在模组柔性印刷线路板2的两端都进行了开窗处理，即将覆盖在铜箔表面的聚酰亚胺去除，使铜箔直接露出来形成带过孔的双面金手指焊盘。如果将模组柔性印刷线路板2的金手指焊盘(连接位)也设计为上面覆盖聚酰亚胺的单面金手指焊盘，请参考图3B所示，即柔性印刷线路板的一端处只有一侧的基材32(比如聚酰亚胺)被去除，另一侧基材32仍然覆盖在线路31上，由于基材32(比如聚酰亚胺)隔热导致热量无法有效传递到压焊位置，焊锡不可能完全熔融，导致模组柔性印刷线路板2和连接柔性印刷线路板3不能很好的实现连接。

在焊锡的压焊过程中，设计过孔是因为压焊时焊锡熔融后会熔到过孔内，可以增加连接的可靠性，同时又可以避免连锡，因此，过孔的直径设计比较重要。较佳地，所述双面金手指焊盘的宽度W1比双面金手指焊盘中过孔的直径φ大0.2-0.3毫米，如果焊盘的宽度W1比过孔的直径φ大于0.3毫米，那么焊盘间距会变小可能会造成压焊过程中连锡；如果焊盘的宽度W1比过孔的直径φ小于0.2毫米，会影响金手指焊盘的可靠性，在产品周转或作业拿取过程中可能会造成焊盘从过孔处断裂。作作为一种实施方式，所述焊盘的尺寸设计为：宽度为0.35-0.45毫米，焊盘中过孔的直径为0.25-0.30毫米。

为了可以更好的满足连接的可靠性、稳定性的要求，以及其它一些可靠性实验的要求，比如拉力测试，所述双面金手指焊盘和单面金手指焊盘之间的焊锡厚度为0.03-0.04毫米；同时所述柔性印刷线路板连接结构体的平均连接电阻为0.2-0.3Ω，实现了连接前后电阻无变化、低电阻导通的要求。

在本发明柔性印刷线路板连接结构体中，通过在模组柔性印刷线路板的一端设有带过孔的双面金手指焊盘，连接柔性印刷线路板的一端设有与双面金手指焊盘相对应的单面金手指焊盘，双面金手指焊盘和单面金手指焊盘之间通过焊锡连接，焊接时，通过热压头将模组柔性印刷线路板上带过孔的双面金手指焊盘加热，通过双面金手指焊盘将热压头的热量传递到连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上，使单面金手指焊盘上的焊锡熔融后与双面金手指焊盘对位连接，实现了稳定的电气连接。同时，还解决了现有手机设计中，需要连接器来实现组件与组件之间的连接，占用空间大，不便于超薄手机的设计，而且连接器价格高、没有成本优势的问题。

制作时，先将焊锡上于连接柔性印刷线路板3的单面金手指焊盘33上，再在单面金手指焊盘33上涂上助焊剂。由于上锡量直接影响热压焊接的效果，锡量太少会造成假焊，锡量不均匀或者过多会造成连锡短路，所以本发明在预加焊锡步骤中采用开钢网印锡，以保证锡量合适与均匀，锡量是由钢网的厚度和开口大小决定的。设计时，本发明中所述钢网的厚度为0.1毫米，这样焊锡的厚度就可以保证在0.1毫米以下；所述钢网上对应于每个金手指焊盘的区域设置有至少一个开口，开口的面积占每个金手指焊盘总面积的20％-30％，优选为22％-25％，开口设置的目的是压焊时焊锡熔融后，可以沿着金手指焊盘长度方向扩展到未上锡的位置，避免焊锡向两边(宽度方向)扩展而造成连锡短路。根据金手指焊盘的大小，钢网上对应设置的开口个数可以为一个、两个或者更多，所述每个开口的面积为0.10-0.15平方毫米。

请参考图3和图4所示，作为一种具体实施例，所述钢网的厚度为0.1毫米，钢网上设置的开口30数量为两个，焊盘的面积大小为：长(L2)×宽(W2)＝2.50毫米×0.35毫米＝0.875毫米²，钢网开口的面积大小为：长(L)×宽(W)×2＝0.50毫米×0.2毫米×2＝0.2毫米²，因此，开口的面积占金手指焊盘总面积的0.2÷0.875＝22.86％，每个开口的面积为0.1平方毫米。其中，附图4中所示为上锡位置的放大示意图，图中所示的阴影部分40为要加锡的位置。

接着将模组柔性印刷线路板2和连接柔性印出线路板3的金手指焊盘一一对位接触。设计时，所述模组柔性印刷线路板2的双面金手指焊盘23的长度L1、宽度W1和数量，与连接柔性印出线路板3的单面金手指焊盘33的长度L2、宽度W2和数量相同，对位接触时，两者一一对位接触即可。

然后开启热压机，在热压机中通过热压头将模组柔性印刷线路板上带过孔的双面金手指焊盘加热，通过双面金手指焊盘将热压头的热量传递到连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上，使单面金手指焊盘上的焊锡熔融后与双面金手指焊盘连接。本发明中，热压机的温度设定在365℃-370℃，金手指焊盘处焊锡的实际温度就可以达到230℃-240℃，温度过高会烫伤柔性印刷线路板，影响柔性线路板的可靠性，温度过低焊锡将无法熔融，无法实现导通，因此温度高于240℃或才低于230℃都不可以。同时热压连接中，热压头持续保温的时间为6-10秒，热压头的压强为2-5kgf/cm²。作为一种具体实施例，所述金手指焊盘处的焊锡温度为235℃，热压头持续保温8秒，热压头的压强为3.5kgf/cm²。

工作时，按下工作键，热压头下压到模组柔性印刷线路板2的双面金手指焊盘23上，热压头的热量通过双面金手指焊盘23传递到柔性印刷线路板3的单面金手指焊盘33上，焊锡就会熔融，多余的焊锡就会从模组柔性印刷线路板2的双面金手指焊盘23的过孔中溢出，这样既可以避免连锡短路，又可以增加连接的可靠性，实现上下柔性印刷线路板的导通连接。

在热压连接结束而热压头尚未离开之前，热压机启动冷却装置，对连接处的焊锡进行快速冷却，将焊锡冷却以达到永久性导通。

在本发明的制作方法中，通过预加焊锡、对位接触、热压连接和冷却步骤，实现了模组柔性印刷线路板和连接柔性印刷线路板之间的可靠连接，降低了工艺成本。进一步，在预加焊锡步骤中，所述连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上分布均匀厚度的焊锡，同时通过热压头将模组柔性印刷线路板上带过孔的双面金手指焊盘加热，通过双面金手指焊盘将热压头的热量传递到连接柔性印刷线路板的单面金手指焊盘上，使单面金手指焊盘上的焊锡熔融后与双面金手指焊盘对位连接，保证了连接的稳定性，提供了一种新的制作方案。

性能测试：

1、测试假焊、连锡：

用万用表测试柔性印刷线路板连接结构体两端对应的金手指引脚是否导通来判断是否假焊；用万用表分别测试柔性印刷线路板连接结构体两端相邻的金手指引脚是否导通来判断是否假焊。将按本发明制作方法得到的柔性印刷线路板连接结构体按照上述测试方法进行性能测试，所得到的结果列于表1中。

表1：

测试数量	连锡(短路)	假焊(开路)	良品数	良率
测试数量	连锡(短路)	假焊(开路)	良品数	良率	80片	0片	0片	80片	100％

2、拉力测试：

用SA7-500软连接三轴拉力测试仪测试，方法如下：

A、将测试的柔性印刷线路板连接结构体根据测试的方向进行固定，连接FPC的拉扯部位朝上；

B、将拉力计移动到所测试的柔性印刷线路板连接结构体的正上方，用下端的夹具固定住所测试产品中连接FPC的拉扯部位；

C、打开拉力计的电源开关，选择单位按键设置单位为千克力(kgf)，并且将其设为自动显示最大值；拉力值大于800gf/cm为合格。

将按本发明制作方法得到的柔性印刷线路板连接结构体按照上述测试方法进行性能测试，所得到的结果列于表2中。

表2：

编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	平均值
编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	平均值	拉力	1620	1658	1610	1640	1678	1652	1623	1615	1589	1625	1631

3、可靠性实验，方法如下：

A、震动实验：将包装后的柔性印刷线路板连接结构体放在震动机上，开启震动，震动的条件为振幅1mm，频率55Hz，震动时间90分钟；

B、冷热冲击(保存)：先在低温-30℃保存30分钟，接着机器自动转换为80℃保存30分钟，然后再转换为-30℃保存30分钟，机器再自动转换为80℃保存30分钟，如次循环50次；

C、高温高湿(保存)：在温度为60℃，湿度为90％RH的条件下保存240H小时；实验后拉力值大于800gf/cm为合格。

将按本发明制作方法得到的柔性印刷线路板连接结构体按照上述测试方法进行性能测试，所得到的结果列于表3中。

表3：

编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	平均值
编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	平均值	拉力	1440	1635	1340	1430	1450	1420	1320	1445	1385	1625	1449

4、连接电阻测试：

在可靠性实验3的基础上，测试模组FPC和连接FPC对应的金手指引脚之间的连接电阻(单位为欧姆)，其连接电阻值小于2欧姆为合格。

将按本发明制作方法得到的柔性印刷线路板连接结构体按照上述测试方法进行性能测试，所得到的结果列于表4中。

表4：

从上述表1至表4的数据可以看出，采用本发明制作的柔性印刷线路板连接结构体良率稳定、连接性可靠、实现了低电阻导通。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种柔性印刷线路板连接结构体，其特征在于，包括模组柔性印刷线路板和连接柔性印刷线路板，所述模组柔性印刷线路板的一端具有带过孔的双面金手指焊盘，所述连接柔性印刷线路板的一端具有与双面金手指焊盘相对应的单面金手指焊盘，双面金手指焊盘和单面金手指焊盘之间通过焊锡连接。

2.根据权利要求1所述的柔性印刷线路板连接结构体，其特征在于，所述双面金手指焊盘的宽度比双面金手指焊盘中过孔的直径大0.2-0.3毫米。

3.根据权利要求1所述的柔性印刷线路板连接结构体，其特征在于，所述双面金手指焊盘和单面金手指焊盘之间的焊锡厚度为0.03-0.04毫米。

4.根据权利要求1所述的柔性印刷线路板连接结构体，其特征在于，所述柔性印刷线路板连接结构体的平均连接电阻为0.2-0.3Ω。

5.一种柔性印刷线路板连接结构体的制作方法，其特征在于，包括预加焊锡、对位接触、热压连接和冷却步骤：

6.根据权利要求5所述的柔性印刷线路板连接结构体的制作方法，其特征在于，所述预加焊锡是采用钢网印锡，钢网的厚度为0.1毫米。

7.根据权利要求6所述的柔性印刷线路板连接结构体的制作方法，其特征在于，所述钢网上对应于每个金手指焊盘的区域设置有至少一个开口，开口的面积占每个金手指焊盘总面积的20％-30％。

8.根据权利要求7所述的柔性印刷线路板连接结构体的制作方法，其特征在于，所述每个开口的面积为0.10-0.15平方毫米。

9.根据权利要求5所述的柔性印刷线路板连接结构体的制作方法，其特征在于，所述热压连接步骤中，金手指焊盘处的焊锡温度为230℃-240℃，热压头持续保温6-10秒，热压头的压强为2-5kgf/cm²。

10.根据权利要求9所述的柔性印刷线路板连接结构体的制作方法，其特征在于，所述金手指焊盘处的焊锡温度为235℃，热压头持续保温8秒，热压头的压强为3.5kgf/cm²。