CN107571495A - 一种fpc补强板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种FPC补强板及其制作方法，用于提高FPC补强板的强度。该方法包括：获取待打印的补强体的三维数字模型；根据所述三维数字模型对补强体按照预设的分层厚度进行分层切片，得到分层数据，并将所述分层数据输入打印设备中；所述打印设备根据所述分层数据，在FPC的待补强位置，通过喷头逐层熔融沉积补强材料，直至完成所述FPC补强板的制作。

Description

一种FPC补强板及其制作方法

技术领域

本发明涉及线路板制作技术领域，尤其涉及一种FPC补强板及其制作方法。

背景技术

由于柔性电路板(Flexible Printed Circuit简称FPC)具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点，因此，在电子、汽车、医疗、航天等领域得到了广泛地应用。

FPC在实际运用过程中，往往有局部强度要求，目前，常用的做法是利用背胶，将补强体固定到FPC上，达到局部强度加强的目的。上述操作需要首先制作FPC、补强体以及背胶；然后通过加热、加压的方式，利用背胶将补强体粘接到FPC上，完成FPC补强板的制作。

通过上述方法制作出的FPC补强板，由于FPC和补强体之间存在有一定厚度的背胶，从而弱化了FPC补强板的整体强度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种FPC补强板及其制作方法，用于提高FPC补强板的强度。

为实现上述发明目的，本发明实施例提供一种FPC补强板的制作方法，包括：获取待打印的补强体的三维数字模型；根据所述三维数字模型对补强体按照预设的分层厚度进行分层切片，得到分层数据，并将所述分层数据输入打印设备中；所述打印设备根据所述分层数据，在FPC的待补强位置，通过喷头逐层熔融沉积补强材料，直至完成所述FPC补强板的制作。

为实现上述发明目的，本发明实施例提供一种FPC补强板，由前文中所述的方法制作而成。

通过本发明实施例提供的FPC补强板的制作方法，首先，补强体可以通过打印技术，在FPC的待补强位置，通过喷头逐层熔融沉积形成，相对于现有技术中采用背胶粘贴补强体的方法，由于没有背胶层的存在，且通过打印熔融沉积成型的补强体的强度不会小于现有技术中的补强体的强度，因此，整体上提高了制作形成的FPC补强板的强度。

另外，本发明中补强体，根据其三维数字模型的分层数据逐层熔融成型，当需要有镂空部，或者是FPC的待补强位置的结构比较复杂时，均可以通过控制三维数字模型的数据，进而能够得到具有镂空部的补强体，或者是得到与FPC的补强位置紧密结合的补强体，从而进一步提高了制作形成的FPC补强板的强度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中的FPC横截面示意图；

图2为本发明实施例提供的FPC补强板的制作方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的FPC补强板横截面示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

从图1中柔性电路板10(简称FPC)的横截面示意图可以看出，其一般包括有位于表层的绝缘层101；位于中间部分的基材层103；以及，位于绝缘层101和基材层103之间的信号层102。其中，上述绝缘层101可以是由覆盖膜或油墨等构成；信号层102可以为单层、双层或者是多层，图1中显示的为两层。

在信号层102内部以及信号层102与绝缘层101之间还可以填充有绝缘材料(图中为空白，未显示)，信号层102与信号层102之间还可以通过导通孔104连通。

由于FPC整体强度较低，实际运用过程中，往往有局部强度要求。现有技术中一般是利用背胶将补强体粘接到FPC的待补强位置上，由于FPC和补强体之间存在有背胶层，从而降低了得到的FPC补强板的强度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种FPC补强板的制作方法，用于提高制作出来的FPC补强板的强度，如图2所示，该方法包括：

步骤S21：获取待打印的补强体的三维数字模型。

该实施例中的补强体，一般是指后续步骤中需要在FPC上打印的部分，通过打印成型的该补强体与FPC紧密结合，从而能够达到提高FPC的局部强度的效果，该实施例中，打印补强体之后的FPC，称为FPC补强板。

该步骤中获取待打印的补强体的三维数字模型时，可以根据FPC的待补强位置的结构、最终得到的FPC补强板的强度要求、打印得到的补强体的力学性能(如抗拉强度、抗压强度、刚度)等参数，首先确定出待打印的补强体的结构以及尺寸信息，然后采用三维建模软件，如Pro/E、3D Max、UG等，确定出待打印的补强体的三维数字模型。

该步骤中获取到的三维数字模型中可以包括有镂空部；或者是其他的一些复杂结构，因为FPC的表面待补强的位置处的结构可能会比较复杂，为了达到补强体与FPC的待补强位置紧密贴合的效果，需要在补强体上设置与FPC的表面完全匹配或者说是完全紧密贴合的补强体。

现有技术中的补强体一般形状已经确定成型，常见的为板状体，当遇到补强体上需要有镂空结构，或者是FPC的待补强的位置结构比较复杂时，则显得无能为力。本发明通过三维数字建模确定补强体的模型，能够建立各种复杂形状的三维数字模型，同时，后续步骤中通过打印即可形成结构和尺寸与三维数字模型完全一致的补强体实体，同时解决了现有技术中无法在补强体上设置镂空结构；或者是无法在表面结构复杂的FPC上进行补强的技术问题。

步骤S22：根据所述三维数字模型对补强体按照预设的分层厚度进行分层切片，得到分层数据，并将所述分层数据输入打印设备中。

由于步骤S21中获取到的补强体的三维数字模型，在XYZ为坐标轴的三维空间直角坐标系中，各个轴向方向的尺寸较大，因此，该步骤中即可将上述三维数字模型沿XY平面，切割成在Z轴方向分层厚度相等的一层一层的切片，从而得到每一层切片的分层数据，并将该分层数据输入至打印设备中，以便后续步骤中分层打印。

步骤S23：所述打印设备根据所述分层数据，在FPC的待补强位置，通过喷头逐层熔融沉积补强材料，直至完成所述FPC补强板的制作。

该步骤中的打印设备，可以是3D打印设备。打印设备一般包括有喷头和载台等，上述喷头具有加热功能，可以采用激光烧结等方法，在FPC上沉积熔融的补强材料；载台可以用于承载FPC，且载台一般具有加热功能，可以采用但不限于发热膜阵列，对放置于其上FPC的待补强位置进行面状或点状加热，控制其不同的加热温度或恒温范围。该处所称的FPC的待补强位置，即将要打印补强体的位置。

该实施例中熔融沉积的补强材料包括但不限于聚酰亚胺、环氧玻璃纤维和不锈钢等。其中，聚酰亚胺(Polyimide，简称为PI)，一般指主链含有酰亚氨基团的聚合物，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。环氧玻璃纤维(简称为FR4)，在150℃下仍有较高的机械强度、干态、湿态下电气性能好、阻燃，已广泛用于电气、电子等行业绝缘结构零部件。不锈钢(Steel Use Stainless，简称SUS)，特别是SUS304，具有高的耐蚀性，在低温、室温及高温下均有较高的塑性和韧性。

此外，上述打印设备的喷头包括有X、Y、Z三个轴向方向的自由度，该步骤中在FPC的待补强位置，通过喷头逐层熔融沉积补强材料，直至完成所述FPC补强板的制作时，具体可以在FPC的待补强位置的XOY平面内，利用激光烧结，完成第一层补强材料的熔融沉积；然后沿Z轴方向逐层移动分层厚度，并利用激光烧结，逐层完成余下每一层补强材料的熔融沉积，直至完成所述FPC补强板的制作。

为了能够得到强度更高的补强体，该实施例中可以通过控制补强体的打印参数来实现，例如，通过喷头逐层熔融沉积补强材料时，打印设备的喷头沿XY平面的移动速度范围可以控制5-25mm/s，分层的厚度可以为1mm。喷头移动速度过慢或者是过快时，容易致使分层的厚度控制不均，各层之间的结合强度则有可能降低。

此外，该实施例中，喷头熔融沉积补强材料时，喷头的温度范围可以控制为150-250℃，承载FPC的载台的温度为80-100℃。由于低于上述温度范围时，可能使补强材料熔融不充分，各层之间的结合强度则有可能降低；高于上述温度范围时，容易将补强材料过渡烧结，各层之间的结合强度同样有可能降低。本发明中，根据上述补强材料的特性，经过反复试验，确定出喷头沿XY平面的移动速度范围为5-25mm/s；分层的厚度为1mm；喷头的温度范围为150-250℃，承载FPC的载台的温度为80-100℃，保证最后得到强度较高的补强体，且补强体与FPC的结合强度较高，最终保证了得到的FPC补强板的强度。

通过本发明实施例提供的FPC补强板的制作方法，首先，补强体可以通过打印技术，在FPC的待补强位置，通过喷头逐层熔融沉积形成，相对于现有技术中采用背胶粘贴补强体的方法，由于没有背胶层的存在，且通过打印熔融沉积成型的补强体的强度不会小于现有技术中的补强体的强度，因此，整体上提高了制作形成的FPC补强板的强度。

另外，本发明中补强体，根据其三维数字模型的分层数据逐层熔融成型，当需要有镂空部，或者是FPC的待补强位置的结构比较复杂时，均可以通过控制三维数字模型的数据，进而能够得到具有镂空部的补强体，或者是得到与FPC的补强位置紧密结合的补强体，从而进一步提高了制作形成的FPC补强板的强度。

该实施例中，所述打印设备通过喷头逐层熔融沉积补强材料之前，所述方法还包括：对FPC待补强位置的表面进行粗化处理。具体操作时，可以是对FPC待补强位置的表面进行等离子处理，其中，等离子处理时，对所述表面的咬蚀量为1-2um。通过在FPC待补强位置的表面进行等离子处理，进一步提高了补强体与FPC的结合强度，从而进一步提高了制作形成的FPC补强板的强度。

通过上述步骤S21至S23，已经能够得到强度较高的FPC补强板，为进一步提高FPC补强板的强度，上述实施例还可以包括有步骤S24：对所述FPC补强板进行热处理。通过上述热处理的操作，可以降低得到的FPC补强板的内应力，使FPC与补强体，以及补强体的各层之间结合更紧密，从而提高FPC补强板的强度。对FPC补强板进行热处理，具体可以是保持120-140℃的烘烤温度，对所述FPC补强板的补强体烘烤2小时。

与上述方法实施例相对应，本发明还提供一种FPC补强板，采用上述实施例中的制作方法制作而成，其横截面如图3所示，其中，补强体20上设置有镂空结构201，进而方便通过该镂空结构实现FPC补强板与其它电器件的装配连接。

从图3还可以看出，镂空结构201结构的上方，FPC的表面有凹陷处，现有技术采用粘胶的制作方式，板状的补强体与FPC粘接时，上述凹陷处即形成空缺，进一步弱化了得到的FPC补强板的强度。本发明中补强体，根据其三维数字模型的分层数据逐层熔融成型，FPC的待补强位置的结构比较复杂时，比如有多个凹陷处时，均可以通过控制三维数字模型的数据，进而能够得到与FPC的补强位置紧密、且完全贴合的补强体，从而进一步提高了制作形成的FPC补强板的强度。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种FPC补强板的制作方法，其特征在于，包括：

获取待打印的补强体的三维数字模型；

根据所述三维数字模型对补强体按照预设的分层厚度进行分层切片，得到分层数据，并将所述分层数据输入打印设备中；

所述打印设备根据所述分层数据，在FPC的待补强位置，通过喷头逐层熔融沉积补强材料，直至完成所述FPC补强板的制作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在FPC的待补强位置，通过喷头逐层熔融沉积补强材料，直至完成所述FPC补强板的制作的步骤，具体包括：

在FPC的待补强位置，利用激光烧结，完成第一层补强材料的熔融沉积；

逐层移动分层厚度，并利用激光烧结逐层完成余下每一层补强材料的熔融沉积，直至完成所述FPC补强板的制作。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补强体的三维数字模型中包括有镂空部。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，完成所述FPC补强板的制作之后，所述方法还包括：

对所述FPC补强板进行热处理。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述FPC补强板进行热处理的步骤，具体包括：

在120-140℃的烘烤温度下，对所述FPC补强板烘烤2小时。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述打印设备通过喷头逐层熔融沉积补强材料的步骤之前，所述方法还包括：

对FPC待补强位置的表面进行粗化处理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对FPC待补强位置的表面进行粗化处理的步骤，具体包括：

在FPC待补强位置的表面进行等离子处理，其中，等离子处理时，对所述表面的咬蚀量为1-2um。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过喷头逐层熔融沉积补强材料时，所述喷头的移动速度为5-25mm/s，所述分层厚度为1mm。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述喷头熔融沉积补强材料时，所述喷头的温度为150-250℃，承载所述FPC的载台的温度为80-100℃。

10.一种FPC补强板，其特征在于，由权利要求1至9任一项所述的方法制作而成。