IPC-2223 2011版中文版

IPC-2223 挠性印制电路板设计规范 2011 中文译文

IPC2223中文版

柔性电路板设计规范

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目录

1 范围.................................................................................................................... 5

1.1目的......................................................................................................... 5

1.2 产品分类................................................................................................ 5

1.2.1 电路板分类................................................................................ 5

1.2.2 安装用途.................................................................................... 9

1.3 修订版本........................................................................................ 9

2 适用文件.......................................................................................................... 10

2.1 IPC........................................................................................................ 10

2.2 联合行业标准....................................................................................... 10

3 通用要求.......................................................................................................... 10

3.1 设计模型.............................................................................................. 10

3.2 设计Layout......................................................................................... 11

3.2.1 机械设计效率（考虑最终排版） ........................................... 12

3.2.2加工图建议事项 ........................................................................ 12

3.3 结构原理.............................................................................................. 12

3.4 有关测试要求的考虑事项.................................................................. 13

3.4.1 环境要求 ................................................................................... 13

3.4.2 机械/挠曲要求 ......................................................................... 13

4 材料.................................................................................................................. 13

4.1 选用材料.............................................................................................. 13

4.1.1 材料的可选性 ........................................................................... 15

4.2 介质材料（包括半固化片和接着剂）.............................................. 16

4.2.1粘结片预浸材料（半固化片） ................................................ 16

4.2.2 接着剂（液体） ....................................................................... 16

4.2.3 挠性粘结膜（浇铸接着剂或粘结层） ................................... 16

4.2.4各向异性导电胶 ........................................................................ 17

4.3 导电层（表面处理）.......................................................................... 20

4.3.1 镀铜............................................................................................ 20

4.3.1.1 挠性安装应用 ........................................................................ 20

4.3.2 镀镍 ........................................................................................... 21

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4.3.3 镀锡铅 ....................................................................................... 21

4.3.4 焊锡涂敷 ................................................................................... 21

4.3.5 其它金属涂层 ........................................................................... 21

4.3.6 电子元件材料（嵌入式电阻和电容） ................................... 22

4.3.7 屏蔽用导电涂层 ....................................................................... 22

4.4 有机保护涂层....................................................................................... 22

4.4.1 阻焊层 ....................................................................................... 22

4.4.2 Conformal Coating ................................................................. 22

4.5标记和符号............................................................................................ 23

5 机械和物理性能 ............................................................................................. 23

5.1 加工要求............................................................................................... 23

5.1.1裸板加工 .................................................................................... 23

5.1.2 卷对卷加工（Roll to Roll） ..................................................... 23

5.2 产品/板构型........................................................................................ 23

5.2.1 电路外形 ................................................................................... 24

5.2.2 刚性区考虑事项 ....................................................................... 26

5.2.3 挠性区 ....................................................................................... 27

5.2.4 预成型弯曲 ............................................................................... 36

5.2.5 差分长度.................................................................................... 38

5.2.6屏蔽 ............................................................................................ 43

5.2.7 接地/电源层 ............................................................................. 44

5.2.8补强板和散热片 ........................................................................ 44

5.2.9挠性印制电路板和软硬复合板的应变消除圆角指导方针 .... 45

5.3 组装要求.............................................................................................. 46

5.3.1 机械考虑事项 ........................................................................... 46

5.3.2 托架式挠性和刚挠印制电路板 ............................................... 46

5.3.3单面托架式电路板..................................................................... 47

5.3.4非托架式挠性和刚挠印制板..................................................... 47

5.3.5湿度 ............................................................................................ 47

5.3.6 红外线预热和回流 ................................................................... 48

5.3.7 接着剂玻璃化温度（Tg） ....................................................... 48

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5.4 尺寸测量系统...................................................................................... 48

5.4.1 基准特征 ................................................................................... 48

6 电气性能.......................................................................................................... 49

6.1电气性能的考虑事项........................................................................... 49

6.2 阻抗和电容控制.................................................................................. 49

7 热控制 ............................................................................................................. 49

8 元件和组装问题.............................................................................................. 50

8.1 总体配置要求...................................................................................... 50

8.2 标准表面安装要求.............................................................................. 50

8.3 表面安装用焊盘................................................................................... 50

8.4 挠性段上的安装限制.......................................................................... 50

8.5 界面连接.............................................................................................. 50

8.6 偏置焊盘.............................................................................................. 51

9 孔/互连............................................................................................................ 51

9.1 有孔焊盘的通用要求.......................................................................... 51

9.1.1 焊盘的要求................................................................................ 51

9.1.2 孔环的要求................................................................................ 51

9.1.3 铆眼或隔离式焊盘的考虑事项................................................ 52

9.1.4 无电镀元件孔的焊盘尺寸........................................................ 52

9.1.5 元件镀通孔的焊盘尺寸............................................................ 52

9.1.6 导电层的热消除........................................................................ 52

9.1.7 表面安装元件............................................................................ 52

9.1.8 非功能性焊盘............................................................................ 53

9.1.9 焊盘至导线过渡区.................................................................... 54

9.1.10镂空导体/手指 ......................................................................... 54

9.2. 孔........................................................................................................ 55

9.2.1 无电镀元件孔.................................................................................... 55

9.2.2 电镀元件孔................................................................................ 55

9.3 Coverlay 开窗.................................................................................... 55

9.3.1 Coverlay 开窗，无支撑焊盘 .................................................... 55

9.3.2 Coverlay开窗，支撑孔 ............................................................. 56

9.3.5 1型板反面焊盘通道............................................................... 58

10 电路特征的总要求........................................................................................ 58

10.1 导线特性............................................................................................ 58

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10.1.1 导线布线.................................................................................. 58

10.1.2 板边距离.................................................................................. 59

10.2 焊盘特性............................................................................................ 59

10.3 大导电区............................................................................................. 59

11 文件编制........................................................................................................ 59

12 质量保证........................................................................................................ 59

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1 范围

本标准规定各种挠性印制电路板的设计、元件安装与互连结构方式的特定要求。结构中所用的挠性材料包括绝缘膜、增强和/或非增强材料以及敷金属介质。这种互连板包括单面板、双面板、多层板或多层导电层板，可以完全是挠性材料，也可以是挠性材料和刚性材料两者符合组成。

1.1目的

本标准规定的要求旨在用于规定特定的详细设计要求，应与IPC-2221相配合使用。软硬复合板刚性区部分要求也可与IPC-2222相配合使用。

1.2 产品分类

产品应按照IPC-2221和1.2.1至1.2.2中规定的要求进行分类。

1.2.1 电路板分类 这一标准为不同的挠性及软硬结合电路板提供设计信息。印制板的种类可分为： 1型：单面挠性印制电路板，由一层导电层组成，有增强层或无增强层（参见图1-1和图1-2）。

图1-1型线路板图 图1-2

Access hole露出孔 Coverlayer保护胶片 Adhesive 接着剂

Substrate基材 Copper pad连接盘（焊垫）

2型：双面挠性印制电路板，双面导电层通过镀通孔上下导通，有增强层或无增强层（参见图1-3和图1-4

）

。

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图1-3 图1-4

Access hole露出孔 Coverlayer保护胶片 Adhesive接着剂

Copper pad连接盘 Copper-plated-through hole 镀通孔 3型：多层挠性印制电路板，三层或以上导电层通过镀通孔导通，有增强层或无增强层（参见图1-5和图1-6）。

注：当使用3型结构时，由于挠性接着剂系统中高接着剂含量，层数应当被限制。

图

1-5 3

型线路板图

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图1-6

Access hole露出孔 Coverlayer保护胶片 Copper pad连接盘 Dielectric lay 绝缘层 Polyimide cover聚酰亚胺覆盖层

Copper-plated-through hole镀通孔 Adhesive接着剂

4型：多层软硬结合印制电路板，三层或以上导电层通过镀通孔连接（参见图1-7和图1-8）。

图

1-7 4

型线路板图

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图1-8

Rigid material 刚性材料 Adhesive接着剂

Substrate layer基材层 Substrate基材

Copper pad连接盘 Copper-plated-through hole镀通孔

5型：软硬复合板，由二层或以上导电层组成，无镀通孔（参见图1-9和图1-10）。

图1-9 5

型线路板图

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图1-10

Access hole露出孔 Adhesive接着剂 Substrate基材

Copper pad（layer #1）连接盘（第1层）

Copper pad（layer #2）连接盘（第2层）

1.2.2 安装用途

挠性电路不同方面的应用，在设计上都有其独特性，建议将预定用途在加工图上标注出来。为验证设计效果，必须在布设总图上规定特定的测试项目。测试可单独进行，也可结合进行。

用途A:在安装过程中能经受挠曲（挠曲安装）。参见图5.2.3.2

用途B: 能按布设总图上规定的循环次数经受连续挠曲（动态挠曲）。参见图5.2.3.2

用途C: 能在高温环境下使用（105℃以上）；

用途D: UL认证。 1.3 修订版本

阴影部分的相关段落，数据或表格标题为IPC-2223

新版的变化。

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2 适用文件

下列文件按本标准中的规定构成本标准的组成部分。如果IPC-2223中规定的要求与2.1中所列文件规定的要求有矛盾，则应以IPC-2223为准。现行标准征求意见修订本应优先采用。

2.1 IPC

IPC-TM-650试验方法手册

方法2.4.18.1室内镀铜的抗拉强度和延伸率测定

IPC-HDBK-840 阻焊性能手册

IPC-SM-840 永久性阻焊膜和挠性覆盖材料的质量鉴定和性能

IPC-2152印制板设计的载流容量标准

IPC-2221印制板设计通用标准

IPC-2222 刚性印制板的设计分标准

IPC-2615 印制板的尺寸及公差

IPC-4101刚性或多层印制板基底材料技术规范

IPC-4202挠性裸介质在挠性印制电路板中的运用

IPC-4203挠性印制电路板和挠性粘结膜使用接着剂涂敷介质膜作盖板IPC-4204敷金属挠性介质在制造挠性印制电路板中的运用

IPC-4562 印制电路板所用的金属箔

IPC-7351表面安装设计及连接盘图形标准

2.2 联合行业标准

J-SDTD-001： 通电焊盘及电子组装的要求

3 通用要求

通用要求应按照IPC-2221中的规定，符合3.1至3.4.2中规定的要求。

3.1 设计模型

设计阶段应包括建立设计用的全尺寸三维模型，以确保选定尺寸的正确性和挠性与刚性电路区的正确性（参见图3-1）。建议在设计制造前先对实物模型设

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计进行组合，以评估其硬度、灵活性、适合性或其他特性。

图3-1 建立三维模型图

Prepare a model of the package to be wired 制备一只需要布线的包装箱作模型

Determine component layout 确定元件Layout 3.2 设计Layout

电路Layout应标明实际尺寸、挠性区、电子元件和机械元件的位置、电气

结构原理和电气要求（例如阻抗、电流强度、电压）等内容，以便编制文件和原图。

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设计人员应在设计阶段与生产紧密合作，以优化产品。

3.2.1 机械设计效率（考虑最终排版）

由于挠性印制电路板可设计成多种形状，因此建议设计人员考虑使用折叠法完成有效排版（参见图3-2）。机械设计效率之所以重要，在于能降低加工成本和减少所用材料。但是最终会被折叠组装所花费的工时抵消。每次折叠都会改变单面挠性电路板保护胶片观察孔的方向。

图3-2 最终制作板

Cut out 切割 Folded 折叠 First fold 第1折

Second fold (final configuration) 第2折（最后构型）

为满足机械设计效率，应当考虑采用其它互连方法，例如离散布线。许多情况下，使用简单的接线或连接电缆的方法，就可省去既费钱又冗长的挠性线路延长线。

3.2.2加工图建议事项

加工图应当附有显示安装挠性线路结构的单独视图，其目的是向加工人员指出需要折叠和挠曲关键部位的位置。

图纸中应当列出挠性线路结构中所用材料的详细清单和规格型号性能（例如材料叠层、增强区、规定厚度区域），建议使用剖面图。规定厚度时应当规定厚度的上限和下限。

3.3 结构原理

抓准要害，考虑设计初期应予重视的事项，避免挠性线路连通中出现既复杂

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成本又高的交叉跨越。减少层数，从而降低成本。

3.4 有关测试要求的考虑事项

挠性电路的电气测试可包括连接器和元件在内。关于终端产品的电气要求有关的技术规范应当发给加工人员。有关测试要求的考虑事项应符合IPC-2221中规定的要求。

挠性/软硬结合印制电路板有一些不同的/特定的测试考虑因素。例如包

括：

定位——由于其灵活性，在测试中需使用定位孔固定

不需要保留网格线

重叠的附件——产品折叠区域在针床式测试仪难以测试

挠性与刚性区域厚度的可变性

注：挠性区域的厚度通常不做特别说明

3.4.1 环境要求

在设计选材阶段应当考虑终端产品的使用环境。

3.4.2 机械/挠曲要求

为评定挠性电路板的挠曲寿命，建议挠曲测试应当在终端产品实际使用的条件下进行测试。

注：虽然一般认为弹性模量高的材料挠性寿命较短，但弹性模量高的材料比弹性模量低的材料尺寸安定性更好。

4 材料

4.1 选用材料

设计挠性印制电路板板时，材料类型和结构极为重要。慎重选材以确保相邻材料的兼容性。一切材料均应在工程确认图上详细标注。为清楚明瞭，建议使用剖视图突出说明材料选择，如图4-1和图4-2所示。

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图4-1 挠性印制电路板结构示例图

Single-sided 单面板 Coverlayer 保护胶片 Flex laminate 挠性层压板

Double-sided 双面板 Three layer 三层板 Bond ply 黏着层

Four layer 四层板 Five layer 五层板 Six layer 六层板Coverlayer bond ply per IPC-FC-232 覆盖层加工应符合IPC-FC-232中规定的要求

Flex laminate per IPC-FC-241 挠性层压板应符合IPC-FC-241

中规定的要求

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图4-2 挠性-刚性印制电路板的非粘结挠性区结构示例图

Rigid area 刚性区 Flex area 挠性区 Rigid laminate 刚性层压板

Prepreg 半固化片 Flex dielectric 挠性基材

Flex laminate 挠性层压板 Partial Coverlayer 部分覆盖层

4.1.1 材料的可选性

加工人员可选用符合IPC-4562、IPC-4202和IPC-4203中规定的材料，制造挠性敷金属基材和涂敷接着剂的绝缘膜。另外，这些规定的材料也可换用符合IPC-4204和IPC-4203中规定的材料。上述文件将特性相同的材料分组列表，每组材料都能满足应用的最低要求，但却各有不同的产品特性。要从众多的产品中找出能满足设计要求的最佳产品，应考虑的特性包括：

吸湿性

阻燃性

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电气性能

机械性能

热性能

例如：IPC-4204/1规定“B”方案的尺寸安定性最大值为0.20%，但一些生产商可以生产出尺寸安定性为0.05%或优于0.05%的材料。因此建议咨询生产商所需的特殊特性是否超过其最小值或最大值。有可能的话，根据计量器测量的一些特性分组列表标注采用不同的计量器测量的特性值。例如：剥离强度

设计人员和加工人员应同时从成本、性能和可加工性审查材料选择。 4.2 介质材料（包括半固化片和接着剂）

4.2.1粘结片预浸材料（半固化片）

半固化片常用于加工制造软硬复合印制电路板。粘结刚性层通常使用“无流动”型或“低流动”型半固化片。玻璃化温度（Tg）高的半固化片具有工作温度

高和Z轴膨胀系数低的特点，Z轴膨胀系数低也有利于控制≥8层的镀通孔可靠性（参见5.2.2.2）。其缺点是介质强度低和可挠性不高。

半固化材料用于挠性和软硬复合印制电路板时，应符合IPC-4101中规定的要求，应在主图上注明使用接着剂的区域和不用接着剂的区域。

4.2.2 接着剂（液体）

接着剂，例如环氧树脂、丙烯酸树脂或RTV硅胶，均可用于刚性-挠性过渡区消除应变或1型、2型、3型印制电路板的局部补强板粘合。对于一些特定的应用，这些材料可能潜在排气问题。

4.2.3 挠性粘结膜（浇铸接着剂或粘结层）

挠性粘结膜通常用于粘合多层挠性层和进行热控制或结构支撑的附属装置。这种材料对挠性介质有高的粘结强度。挠性粘结膜可利用玻璃化温度（Tg）低的

树脂配制，以便增强附着力和挠曲性。设计刚-挠性电路板时，刚性区应当尽量少用或不用这种材料，以免出现Z轴过度膨胀问题。

挠性粘结膜用于挠性和刚-挠性印制电路板时，应符合IPC-4203中规定的要求，应在主图上注明使用接着剂的区域和不用接着剂的区域。

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4.2.4各向异性导电胶

各向异性导电胶可用于粘合多层板的各层/印制电路板（刚性和挠性），并可将垂直邻近的连接盘进行电气连接和机械连接。这种接着剂的侧向导电性低，能使侧向邻近的连接盘之间保持绝缘。产品以薄膜形式供货。

4.2.4.1挠性敷金属板（挠性层压板材料）

挠性敷金属板是介质膜和金属箔复合的材料。金属箔可用多种方法附着到介质上（例如树脂接着剂法或直接沉积法）。介质（如：PI的反应单体溶液）可涂覆在金属箔上。涂覆介质层压板和直接沉积层压板称为无接着剂型软质铜箔基板。有接着剂型软质铜箔基板是利用接着剂将介质膜与金属箔粘合而制成。树脂接着剂的玻璃化温度（Tg）通常比介质膜低，设计高层数的刚-挠性线路时，多采用

无接着剂型软质铜箔基板，以降低玻璃化温度（Tg）低的接着剂的影响（参见表

4-1）。因此建议所有4型电路板，层数超过八层的3型电路板，高温应用中要避免选用有接着剂型软质铜箔基板。挠性敷金属板应符合IPC-4204或IPC-4562、IPC-4202与IPC-4203相结合所规定的要求。

表4-1 挠性介质的性能（注1）

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注1：本表规定值均为典型值，随不同材料供应商而存在差异。具体特性值以制造商提供为准。

注2：聚对苯二甲酸乙二醇酯

注3：聚对苯二甲酸乙二醇酯

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mb1i.html