CN1298275A - 软性电路板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种软性电路板及其制造方法,其中软性电路板包含一具有第一表面及相对第二表面的软性绝缘片体,该第一表面上涂布有构成导线部以便传输电信号的若干图案式导线,该第二表面上涂布有一图案式的金属接地部,其中金属接地部由互相平行且间隔交错的金属薄片构成,而这些金属薄片的延伸方向与这些导线的延伸方向大致上垂直。软性电路板的制造方法主要是在第二表面上形成图案式的接地金属层以便补偿金属导线的原始特征阻抗值。

Description

软性电路板及其制造方法

本发明是关于一种软性电路板及其制造方法，特别是指一种具有补偿导线的原始特征阻抗值进而使得补偿后的特征阻抗值在一标准特征阻抗值的容许范围内的软性电路板及其制造方法。

软性电路板(FPC)由于具有轻薄、不占空间、且易折弯的特性而通用于一般消费性电子产品，如随身听、行动电话，或电脑相关周边设备中，如打印机或磁碟机等。相关的软性电路板如图7所示，在一可挠性的绝缘软板1上形成一黏附层2，而在黏附层2上则依光阻技术蚀刻形成图案式的导电片3。这种软性电路板在低频时使用情形良好，但在高频时就不太理想。因为软性电路板在高频使用时，其上的导线层应看作是传输线而不是单纯的导线，因此其特征阻抗(Characteristic Impedance)应列为重要考量因素。一般传输线的特征阻抗是取决于讯号线的宽度、厚度、绝缘介值的介电系数(εr)与零电位或电源平面的距离。

关于决定传输线的特征阻抗，传统的设计方法都是先假设一理想的地平面，再由导线与地平面及自身的几何关系变化去计算想要的特征阻抗。只要控制好导线的几何结构的变异性，就能控制特征阻抗的变化。因此，如图8所示，对于高频段的软性电路板均在导线的相对面涂布一层接地铜箔4作为接地层以符合传输线的使用要求。这种结构虽然可改善高频传输的大部分问题，然而其每一单位小段内的特征阻抗值却不完全会在一标准特征阻抗值的容许范围内。因此必须修正某些特殊段的导电片宽度、厚度或者修正导线与接地层的距离才能达到允许范围内的特征阻抗值。然而这种制程却极其繁杂，甚至需经过多次重工才可使整段软性电路板的每一单位区域内的特征阻抗值均落于一标准值的容许范围内。此乃因传统的制造方法由于制程的变因使得产品在整个平面的分布上，无法得到与设计值相符的传输线线宽、线厚及与地平面或电源平面的距离以保持一致的几何结构来达到一致的特征阻抗，而使得传输线的特征阻抗会随传输线上不同位置而变动，除了无法保持一致的特征阻抗外，甚至无法控制在设计的误差范围内，而只能大致控制其平均值。传统的方法是从设计端不断的修改传输线尺寸反复调整以修正设计尺寸与实际制造尺寸，使得最后传输线特征阻抗曲线(横座标为传输线位置，纵座标为特征阻抗值)的结果能够落在客户指定的范围内。结果使得产品开发的过程中，反复送样量测检讨、修改、试产、再送样量测，如此一来耗费许多的开发时间与资源。假若这批制程出来的品质不合格就整批报废，浪费材料及成本。因此需要有一可改善制程的方式使得产品开发修正时能缩短时效、增进产能、节省成本。

本发明的主要目的是在于提供一种特征阻抗分布准确，在传输上具有优良的电气特性的软性电路板。

本发明的另一目的是在于提供一种用于制造具有准确特征阻抗值分布的软性电路板的制造方法。

本实用新型的目的可通过以下技术方案实现：一种软性电路板及其制造方法。其中软性电路板包含一具有第一表面及相对的第二表面的软性绝缘片体，该第一表面上涂布有构成导线部以便传输电信号的若干图案式导线，其中导线部上的每一点具有一原始特征阻抗值，而部分的原始特征阻抗值在一标准值的容许误差范围之外；该第二表面上涂布有一图案式的金属接地部，其中金属接地部被区分成多个区块，且每一区块上包含金属部分及露空部分，而且每一区块上的金属部分面积对露空部分面积有其个别的比值，以便以此种多区块方式分别补偿与其垂直对应的第一表面上对应区块的导线部的特征阻抗值，使得软性电路板上的每一区块的最终平均特征阻抗值均落于标准值的容许误差范围之内。另，该金属接地部可由互相平行且间隔交错的金属薄片构成，该金属薄片的延伸方向与导线部上的薄片状导体的延伸方向大致上垂直。而软性电路板的制造方法主要是在第二表面上形成图案式的接地金属层以便补偿金属导线的原始特征阻抗值。

本发明的软性电路板制造方法包含：(a)在一软性非导体板的第一表面镀上第一金属层；(b)在第一表面上得出至少一条金属导线，至少一条金属导线于其延伸方向的每一预先被定义的区段上均具有其原始特征阻抗值；(c)在第二表面上，相对于金属导线的分布区域定义成一补偿区域，且于补偿区域内相对于至少一条金属导线每一预先被定义的区段上对应的定义一单位补偿区；及(d)在补偿区内利用网板印刷术涂布一金属图案，金属图案是由连续式的金属部分及分散式的露空部分所构成，其中每一单位补偿区内的金属部分所占的面积对单位补偿区的总面积的比值是依与其对应段的金属导线的原始特征阻抗值与一标准特征阻抗值的差异值而定。

通过上述技术方案，本实用新型不仅可提供一种改善制程的方式使得产品开发修正时能缩短时效、增进产能、节省成本。软性电路板的制造方法主要是在第二表面上形成图案式的接地金属层以便补偿金属导线的原始特征阻抗值。

图1是本发明的软性电路板的立体图。

图2是本发明的软性电路板的仰视图。

图3是本发明第二实施例的软性电路板的仰视图。

图4是本发明第三实施例的软性电路板的仰视图。

图5是不同结构的软性电路板，其对应的特征阻抗在时间轴上的分布图。

图6是本发明的软性电路板另一实施例的仰视图。

图7是现有软性电路板的剖面简示图。

图8是另一种现有软性电路板的剖面简示图。

请参阅图1是本发明软性电路板的立体图，该软性电路板包括：一具有第一表面5A及第二表面5B的可挠性绝缘软板5，多条贴附于绝缘软板5的第一表面5A上的导线6，若干贴附于绝缘软板5的第二表面5B上的长条形金属接地片7，且这些金属接地片7的延伸方向大致上垂直于些导线6的延伸方向。在制造软性电路板时，首先在一可挠性绝缘软板5的第一表面5A及相对的第二表面5B上分别镀上金属层、例如铜箔层或银胶层。在第一表面5A上利用蚀刻法得出若干条金属导线6。在第二表面5B上，相对于金属导线的区域定义成一补偿区域，而且在补偿区域内利用网板印刷术蚀刻出多个彼此平行的由相间的露空区8予以区隔的金属条带7，其中这些金属条带7至少有一端彼此相连接，如图2及图6所示，在该实施例中每一金属条带7的延伸方向均垂直金属导线6的延伸方向。事实上，每一金属条带7的延伸方向只要不平行金属导线6的延伸方向即可。而这些相对方向上的改变只要在设定网板的图样时作相对变更即可。

如图5所示，有四条特征阻抗曲线I1，I2，I3，I4被同时显示于同一座标轴以便作互相比较。其中横座标为奈秒，其等效于距离，而纵座标为欧姆，即特征阻抗值。曲线I1代表在导线的相对面上完全不加接地层时的特征阻抗值分布曲线，其相对的结构图如图7所示。曲线I2代表一标准(理想)的特征阻抗值分布曲线，在此实施例中大致为一50欧姆的水平线。曲线I3代表经过本发明的补偿法试算后，在导线的相对面上涂布部分接地层后所得的实际特征阻抗值分布曲线。曲线I4代表在导线的相对面上完全涂布接地层时的特征阻抗值分布曲线，其相对的结构图如图8所示。由曲线I1，I2及I4可知对于金属导线的延伸方向上任一测试点而言，其特征阻抗值必定是以完全未涂布接地层的为最大，而完全涂布接地层的为最小，标准值居于两者之间。

依本发明所提供的方法首先须在金属导线的相对第二表面5B上定义一补偿区。分别试算出在补偿区完全不加接地层时的特征阻抗值分布曲线I1及完全涂布接地层时的特征阻抗值分布曲线I4。标示出客户所需求的标准(理想)的特征阻抗值水平线I2。将补偿区适当区分成多个面积相等的单位补偿区。在每一单位补偿区内依适当比例涂布接地金属部分，使得接地金属部分的面积对单位补偿区的面积比为D=(Zhi-Zstd)/(Zhi-Zlo)，其中Zhi表示于单位补偿区内完全未涂布接地金属层所测得的特征阻抗值、Zstd表示标准的特征阻抗值、Zlo表示在单位补偿区内完全涂布接地金属层所测得的特征阻抗值。此一公式是由ZloD+Zhi(1-D)=Zstd衍生而来。

再参阅图1及图2，每一宽度W所对应的矩形区域即为一单位补偿区，而每一单位补偿区内的金属涂布面积对单位补偿区总面积之比即为D。由于每一单位补偿区的D值均已先试算出来，故其网板即可依此制作出来，进而使每一单位补偿区的最终阻抗值均在标准值Zstd的容许范围内，如图5的特征阻抗曲线I3所示。

如图3、图4所示，在其它实施例中发现部分金属接地层的图案也可制成连续的金属部分11加上分散的圆形露空区12，或者制成连续的金属部分13加上分散的格状露空区14。由实测结果得知以圆形露空区12作为图案的金属接地区其最终阻抗的精确度也非常高，不亚于图2及图6所示的实测结果。本发明的每一单位补偿区所选定的面积愈小愈好，因为这样愈容易使最终的特征阻抗曲线愈趋近标准的特征阻抗曲线。

Claims (30)

1．一种软性电路板包含：一软性绝缘片体，具有第一表面及相对的第二表面，其中第一表面上涂布有构成导线部以便传输电气信号的若干图案式的薄片状导体，而第二表面上涂布有一图案式的金属接地部，其特征在于：该导线部上的每一点均具有一原始特征阻抗值，且至少部分的原始特征阻抗值在一标准值的容许误差范围之外，而该金属接地部被区分成多个区块，且至少一区块上包含金属部分及露空部分，而且至少一区块上的金属部分面积对区块的全部面积有其个别的比值，以便以此种多区块方式分别补偿与其垂直对应的第一表上对应区块的导线部的原始特征阻抗值，使得软性电路板上的每一区块的最终平均特征阻抗值均落于标准值的容许误差范围之内。

2．如权利要求1所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的金属部分成平行条状分布。

3．如权利要求2所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部上的平行金属条至少有一端共同连接到一额外金属条上。

4．如权利要求3所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部上的平行金属条与额外金属条成正交连接。

5．如权利要求2所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部上的平行金属条两端分别连接到两额外金属条上。

6．如权利要求5所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部上的平行金属条与两额外金属条成正交连接。

7．如权利要求2所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的每一区块中的金属部分面积及露空部分面积的个别比值是依与其相对面上的导线区块的平均特征阻抗值与标准值的误差值，经补偿试算后而定。

8．如权利要求5所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的每一露空部分是呈四方形。

9．如权利要求2所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的平行金属条的延伸方向大致上与其相对面上的诸导线的延伸方向互相垂直。

10．如权利要求1所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的诸平行金属条是由铜片层经过蚀刻技术制造而成。

11．如权利要求2所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的诸平行金属条的延伸方向大致上与第一表面上的诸导线的延伸方向呈非平行关系。

12．如权利要求1所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的金属部分具有格状分布。

13．如权利要求1所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的露空部分是由多个分散的圆孔构成。

14．如权利要求1所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的金属部分是由银膏透过网板印刷涂布而成。

15．一种软性电路板包含：一具有第一表面及相对的第二表面的软性绝缘片体，该第一表面上涂布有构成导线部以便传输电气信号的若干图案式的导线，而该第二面上涂布有图案式的金属接地部，其特征在于：金属接地部由互相平行且间隔交错的金属薄片构成，而该金属薄片的延伸方向与导线部上的薄片状导体的延伸方向大致上垂直。

16．如权利要求15所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的平行金属薄片至少有一端连接到一额外的金属薄片上。

17．如权利要求15所述的软性电路板，其特征在于：该金属接地部的每一金属薄片与相邻的间隔区的面积比值是依第一表面上的相对位置的一段导线的原始特征阻抗值而定，以便对段导线的原始特征阻抗作补偿，使得经过补偿后的段导线的最终特征阻抗值在一标准特征阻抗值的容许范围内。

18．一种软性电路板的制造方法，其特征在于：该种软性电路板的制造方法包括：(a)在一软性非导体板的第一表面及相对的第二表面上分别形成金属层；(b)在第一表面上至少形成一条金属导线；(c)在第二表面上，相对于金属导线的区域定义成一补偿区域，且于补偿区域内形成多个彼此平行的非导体条状区及区隔其间的金属条带，使得每一非导体条状区的延伸方向均垂直至少一条金属导线的延伸方向。

19．如权利要求18所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：该补偿区域内的每一非导体条状区及与其相邻的金属条带的面积比值是依与其相对的金属导线的原始特征阻抗值而定。

20．一种软性电路板的制造方法，其特征在于：该种软性电路板的制造方法包括：(a)在一软性非导体板的第一表面形成第一金属层；(b)在第一表面上得出至少一条金属导线，至少一条金属导线于其延伸方向的每一区段上均具有其原始特征阻抗值；(c)在第二表面上，相对于金属导线的区域定义成一补偿区域，且于补偿区域内利用网板印刷术涂上一图案式的第二金属层用来补偿与其相对的金属导线的原始特征阻抗值，图案式的第二金属层至少包含多条彼此平行且成不定间隔的金属条带，且每一金属条带及与其相邻的非导体间隔区构成一单位补偿区，每一单位补偿区的面积均相等且用来补偿与其对应区段的金属导线的原始特征阻抗值。

21．如权利要求20所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：该第一表面的条金属导线至少一条是为铜箔线。

22．如权利要求20所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：该第二表面的图案式第二金属层是利用银胶予以涂布。

23．如权利要求20所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：该第二表面的些金属条带至少有一端通过一额外的金属条带予以电气连接。

24．如权利要求20所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：该第二表面的些金属条带的两端通过两条额外的金属条带予以电气连接。

25．如权利要求20所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：该金属导线至少有一条的延伸方向不平行于每一金属条带的延伸方向。

26．如权利要求25所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：该金属导线至少有一条的延伸方向垂直于每一金属条带的延伸方向。

27．一种软性电路板的制造方法，其包括：(a)在一软性非导体板的第一表面上得出至少一条金属导线，至少一条金属导线于其延伸方向的每一预先被定义的区段上均具有其原始特征阻抗值；(b)在第二表面上，相对于金属导线的分布区域定义成一补偿区域，且于补偿区域内相对于至少一条金属导线每一预先被定义的区段上对应的定义一单位补偿区；(c)于补偿区内形成一金属图案，金属图案是由连续式的金属部分及分散式的露空部分所构成，其特征在于：每一单位补偿区内的金属部分所占的面积对单位补偿区的总面积的比值是依与其对应段的金属导线的原始特征阻抗值与一标准特征阻抗值的差异值而定。

28．如权利要求27所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：于每一单位补偿区内接地金属部分的面积对单位补偿区的面积比为：D=(Zhi-Zstd)/(Zhi-Zlo)，其中，Zhi表示于单位补偿区内完全未涂布接地金属层时所测得的特征阻抗值、Zstd表示标准的特征阻抗值、Zlo表示于单位补偿区内完全涂布接地金属层时所测得的特征阻抗值。

29．如权利要求28所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：该分散式的露空部分至少有一部分的形状为圆形。

30．如权利要求28所述的软性电路板的制造方法，其特征在于：该分散式的露空部分至少有一部分的形状为方形。

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