FPC 制程工艺 · 第六站
LPI 液态感光防焊工艺详解
Liquid Photo Imageable Solder Mask
从 材料机理 → 参数窗口 → 标准作业 → 缺陷对策
本站制程定位与全流程框架
PROCESS POSITIONING & RTR WORKFLOW
01制程位置定位
前工序 PRE-PROCESS
完成第五站冲孔、CVL 假贴与快压固化；基材线路成型与层间绝缘构建完毕，为防焊层提供平整洁净的基础表面。
本工序（核心）PROCESS
涂覆液态感光防焊油墨（LPI），经曝光显影精准定义焊盘窗口，形成致密绝缘保护层，是保障 FPC 电气安全与可靠性的核心防线。
后工序 POST-PROCESS
进行表面处理（沉金 / OSP）、外形精密加工及电气性能终检，完成成品的最后成型与质量把控，确保交付良率。
02核心价值与作用
电气绝缘防护
覆盖线路铜面，阻断短路风险，防止微蚀与电化学迁移，保障长期稳定性。
焊盘精准定义
精准露出焊接区域，防止焊锡漫流与桥接，确保元器件焊接良率。
物理环境防护
抵御氧化腐蚀与机械冲击，提升 FPC 耐弯折性能，延长产品寿命。
外观与标识
统一板面底色，清晰呈现字符标识，简化组装流程与识别效率。
03RTR 全工艺流程
- 前处理微蚀：粗化表面，增强油墨附着力
- 双面涂布：均匀涂覆液态感光防焊油墨
- 预烤干燥：挥发溶剂，形成半固化膜
- 对位曝光：利用 UV 光固化，形成潜影
- 显影成型：去除未曝光区域，定义焊盘
- 后固化与检测：热固化增强性能，AOI 自动检测
该产线采用先进的 RTR（卷对卷）生产模式，实现了从涂布、曝光到显影的全自动化连续生产。通过高精度的张力控制与在线检测系统，确保了柔性电路板表面涂层的均匀性与精度，大幅提升了生产效率与良品率。
核心工序（涂布 / 曝光 / 显影）决定防焊层精度与附着力；辅助工序（前处理 / 后固化 / AOI）则是拦截缺陷、保障可靠性的关键防线。
LPI 防焊油墨组成与感光原理
INK COMPOSITION & PHOTO-CROSSLINKING MECHANISM
01油墨核心组成（负型感光体系）
感光性低聚物 Oligomer
反应性稀释剂 Monomer
光引发剂 Photoinitiator
热固化环氧树脂 Epoxy Resin
无机填料 Filler
颜料 Pigment
助剂 Additive
双固化体系 DUAL CURE
UV 光固化 + 热烤固化，两者缺一不可。
02FPC 专用防焊油墨核心特性
高柔韧性
耐弯折抗开裂
低收缩率
固化应力极小
双附着力
PI 膜与铜面强粘
耐化学性
抗酸碱耐腐蚀
03感光固化机理（负型）
负型油墨的核心在于「光交联反应」：UV 曝光区域发生自由基聚合，线性分子链迅速交联形成不溶的三维网状结构；未曝光区域保持线性结构，可被碱性显影液溶解去除，最终形成永久的防焊保护层。
未曝光区
线性分子链结构，可溶于碱性显影液，被冲洗剥离。
曝光区
三维网状交联结构，不溶于显影液，形成永久涂层。
工序一：前处理与涂布工艺
PRE-TREATMENT & COATING
01前处理：微蚀粗化
通过化学微蚀与机械磨刷协同作用，在铜箔表面构建致密的微观粗糙结构，从根本上提升感光油墨的附着力，避免后续固化或弯折过程中出现防焊层脱落、起皮等质量问题。
主流采用水平传送式 RTR 微蚀线，配合硫酸-双氧水体系，集成尼龙磨刷、高压水洗及热风干燥单元，实现卷料连续高效处理。
微蚀量需精准控制在 0.5~1.5 μm；粗化后必须彻底烘干，杜绝水渍与氧化残留，否则会引发针孔、分层等致命缺陷。
02涂布工艺核心目标
在柔性 FPC 基材的铜箔表面，均匀涂覆设定厚度的液态感光防焊油墨。核心在于确保油墨完整覆盖线路图形区域，无漏涂、无积油；同时严格控制涂层厚度的一致性（公差 ±5 μm）与表面平整度，消除气泡、流平不良等瑕疵。这不仅是为了实现良好的绝缘防护，更是为后续的曝光、显影工序提供合格的基础涂层，直接决定了线路图形的最终精度与可靠性。
03四大主流涂布方式对比
丝网印刷
传统网版漏印工艺，技术成熟、设备成本低，适合批量生产，对油墨适应性强。
喷涂工艺
高压雾化喷涂，适配 RTR 连续化量产，涂布均匀性好，效率高，适合大面积基材。
帘式涂布
液帘连续流动涂布，涂层厚度均匀、表面平整度极高，适合高精度、薄涂层需求。
喷墨打印
数字按需喷墨，无需制版，换型灵活快速，适合小批量、多品种的定制化生产。
03.1涂布方式一：丝网印刷（Screen Printing）
工艺原理
通过刮刀施加压力，迫使油墨透过网版上的镂空图案网孔，转移并沉积到 FPC 表面形成涂层。生产形态分为卷对卷（RTR）轮转丝印和片料平网丝印两种，适配不同基材形态。
工艺特点
核心优势
设备投入成本低，工艺成熟稳定；涂层厚度调节灵活，极适合多品种、小批量的快速换型生产。
主要局限
薄基材易受刮刀压力变形；边缘易产生积油；RTR 模式下效率中等，线宽精度控制相对有限。
核心管控参数
| 参数项 | 管控要求 |
|---|---|
| 网目数控制 | 80~150 目，决定油墨透过性与涂层细腻度，目数越高精度越好。 |
| 刮刀工艺 | 角度 45-60°，压力均匀，速度匹配，确保涂层厚度一致。 |
| 油墨状态 | 严格管控温度（25±2℃）与粘度，防止堵网或流动性差。 |
刮刀组件
关键施压部件，推动油墨均匀透过网孔转移至基材。
精密网版
图案载体，通过感光胶形成镂空区域，决定涂布图形。
油墨涂层
形成功能性薄膜，提供绝缘、防潮或抗焊保护功能。
FPC 基材
涂布的承印主体，表面需清洁干燥以保证附着力。
03.2涂布方式二：喷涂（RTR 量产主流）
工艺原理
利用高压无气喷枪将油墨雾化成微米级液滴，均匀喷射在连续运行的 FPC 卷料表面；通过上下对称布置的喷枪组，实现双面同步涂布，一次成型，显著提升生产效率。
工艺特点
优势
连续生产效率极高，无接触涂布不伤基材，涂层厚度均匀，对线路台阶覆盖性极佳。
不足
油墨利用率仅 60-70%，废气排放量大需配套处理，设备初期投入成本较高。
关键管控与应用场景
- 全线张力闭环控制，防止厚薄不均
- 上下喷枪参数匹配，保证双面一致
双面喷枪组
上下对称布置，实现双面同步喷涂，一次成型，大幅提升效率。
卷料传送
恒张力系统配合匀速传动，确保涂层均匀，避免基材褶皱变形。
雾化区域
微米级液滴均匀附着，有效覆盖线路台阶，保证表面平整。
大批量标准化卷料 FPC、超薄柔性基材、高精度高密度线路板的规模化量产。
03.3涂布方式三：帘涂（Curtain Coating）
工艺原理
油墨从狭缝挤出形成连续均匀液帘，FPC 基材以恒定速度穿过液帘，在表面形成极平整、无界面的涂层。
工艺特点
极致均匀
厚度偏差极小，表面平整无网纹，完美适配高密度细线路需求。
门槛较高
对油墨粘度及环境洁净度要求严苛，换型耗时，边缘易产生流平效应。
高端精密 FPC 制造、高频高速板、细线宽线距工艺。
03.4涂布方式四：喷墨打印（Inkjet）
工艺原理
数字式按需喷墨技术，无需网版或菲林，通过图形文件直接驱动喷头，将防焊油墨精准喷射并固化在指定区域。
工艺特点
敏捷高效
无需制网，数据驱动即刻生产，材料零浪费，灵活应对多品种小批量。
成本与效率
单遍涂层较薄需多次打印，量产速度不及传统工艺，设备与耗材成本较高。
新产品快速打样、小批量定制、个性化图形与复杂线路板制造。
工序二：预烤与曝光对位工艺
PRE-BAKE & ALIGNED EXPOSURE
01预烤干燥
去除油墨中大部分溶剂，使油墨从液态转为不粘手的半固态，防止曝光时粘黏菲林；同时严格控制温区，确保保留完整的感光活性，为后续显影奠定基础。
时间依油墨厚度动态调整。采用 RTR 连续式隧道炉分段控温，保障干燥均匀性。
过度预烤致感光活性下降、显影残胶；预烤不足则易粘菲林、对位偏移。
02曝光对位工艺
利用 UV 紫外线透过菲林（或 LDI 激光直接成像）照射油墨层，使曝光区域发生聚合交联反应并固化，从而精准定义 PCB 板的焊盘窗口与线路图形。
基准孔套 PIN 定位 + CCD 视觉补偿（修正收缩偏差）。
采用连续式卷对卷（RTR）曝光机，双工位交替收放卷设计，实现不停机连续生产，大幅提升生产效率与产能利用率，适配柔性板的连续制造需求。
UV 固化灯组
高能量密度 LED 阵列，提供均匀稳定的曝光光源，确保油墨交联固化效果一致。
精密菲林框
高平整度夹持系统，确保菲林与基板紧密贴合，减少光学畸变，提升转移精度。
精准定位 PIN
高精度机械定位销，配合板边工具孔，实现微米级的基准对位，保证图形套准。
卷料传送系统
伺服驱动与张力闭环控制，保证卷料平稳输送，避免拉伸与褶皱，确保连续生产。
工序三：显影与后固化工艺
DEVELOPING & POST-CURE
01显影成型：构建绝缘防焊图形
采用 1% 碳酸钠弱碱液喷淋，选择性溶解未曝光区域油墨，精准露出焊盘铜面，形成高精度的绝缘防焊层。
设备核心为水平喷淋段，配备上下交错的锥形喷嘴，配合卷料匀速传送，确保双面受液均匀无死角。
浓度、温度、压力与速度决定显影效果；不足致残胶，过显则侧蚀露铜。
02后固化与 UV 终固化：强化涂层性能
热固化：140~160℃ 烘烤 30-60 分钟，促使树脂完全交联，大幅提升附着力、硬度及耐化学腐蚀能力。
UV 终固化：表面紫外光照射，快速固化表层，显著增强板面耐刮擦性、表面光洁度及耐候性。
严格执行梯度降温程序，有效缓解 FPC 薄基材因热胀冷缩产生的翘曲变形。
精密喷淋系统
交错排布的锥形喷嘴形成扇形覆盖，确保显影液冲击力均匀，彻底清洗未曝光区域，保证图形边缘锐利清晰。
卷对卷传送
恒定张力的水平传送系统，配合精准的速度控制，使柔性基板匀速通过处理区，避免局部过显或显影不足。
最终成型效果
焊盘区域完全裸露，阻焊层附着力强，表面平整光滑，为后续焊接、表面贴装提供可靠的电气绝缘保障。
工艺对比汇总
COATING PROCESS & MATERIAL SELECTION MATRIX
| 对比维度 | 丝网印刷 | 喷涂（RTR 主流） | 帘涂 | 喷墨打印 |
|---|---|---|---|---|
| 加工原理 | 网版漏印转移 | 高压雾化喷射 | 液帘连续涂布 | 数字按需喷墨 |
| 厚度均匀性 | 一般，有网纹 | 良好，无网纹 | 极佳，膜厚一致 | 一般，边缘效应 |
| 生产效率 | 中等，适合间歇式 | 极高，连续卷对卷 | 高，连续涂布 | 低，按需逐点成型 |
| 设备成本 | 较低，结构简单 | 较高，需精密喷头 | 高，需精密流延系统 | 很高，工业级喷墨系统 |
| 换型成本 | 中等，需更换网版 | 低，仅需调整参数 | 高，需清洗涂布头 | 极低，仅需更换文件 |
| 典型应用 | 厚膜电路、简单图案 | 柔性基材、大面积涂层 | 高端光学膜、精密涂层 | 个性化定制、小批量 |
| 关键指标 | LPI 液态感光防焊 | CVL 覆盖膜 |
|---|---|---|
| 形态与工艺 | 液态油墨涂布，经曝光显影成像，附着力强 | 固态 PI 膜 + 热熔胶，冲切后压合，工艺简单 |
| 精度与分辨率 | 高，可实现精细开窗，适配 0.1mm 以下间距 | 一般，受冲切模具精度限制，适合常规间距 |
| 表面平整度 | 极佳，能填平微小表面台阶，平整度好 | 较差，易形成气泡或空隙，需压合除泡 |
| 应用场景 | 高密度互联（HDI）、柔性板精细线路保护 | 常规硬板、弯折要求高的柔性板覆盖 |
FPC 薄基材专属管控要点
THIN-SUBSTRATE CONTROL POINTS
01 翘曲控制
双面涂布厚度严格对称，上下偏差 ≤2 μm；采用梯度升降温烘烤固化以减少热应力；全线实施低张力工艺，杜绝基材拉伸变形。
02 对位精度控制
沿用工具孔统一基准，减少累计误差；提前测算并补偿预烤收缩量；将薄基材预烤前后尺寸变化纳入曝光对位补偿表，保障套准。
03 耐弯折性保障
选用柔韧型专用防焊油墨；严控固化程度，防止过固化导致脆化；优化线路设计，避免弯折区厚度突变引发的应力集中开裂。
04 线路台阶覆盖
优先采用喷涂工艺提升侧壁覆盖率；精准控制油墨流平性，解决线路根部膜厚不足问题；优化前处理，确保表面附着力。
05 张力闭环管控
建立 RTR 全线张力统一标准，确保涂布、预烤、曝光各段张力匹配；实时监控张力波动，防止薄基材拉伸变形导致图形偏移。
薄基材量产良率关键 = 双面一致性控制 + 全线张力稳定 + 精细化热应力管理
关键工艺参数管控清单
KEY PROCESS PARAMETERS
01前处理与涂布参数
| 工序环节 | 关键参数项 | 参考管控范围 | 核心管控意义 |
|---|---|---|---|
| 微蚀前处理 | 微蚀量 | 0.5~1.5 μm | 清洁铜面氧化层，确保涂层附着力，避免过蚀导致铜厚不足 |
| 丝印涂布 | 网目数 | 80~150 目 | 决定油墨转移量，平衡涂层厚度与图形边缘清晰度 |
| 喷涂涂布 | 雾化压力 | 0.2~0.5 MPa | 控制雾化效果，确保涂层厚度均匀一致，无流挂现象 |
| 涂布成膜 | 干膜厚度 | 15~35 μm | 保障绝缘性能，同时兼顾基材的柔韧性与弯折可靠性 |
02预烤 / 曝光 / 显影参数
| 参数项 | 参考值 | 核心管控意义 |
|---|---|---|
| 预烤工艺 | 70~90℃ / 10~30min | 充分去除溶剂，防止贴附菲林时粘连或曝光时鬼影 |
| 曝光能量 | 300~600 mJ/cm² | 确保光敏树脂交联充分，显影后图形边缘平滑无缺损 |
| 显影液浓度 | 0.8~1.2% 碳酸钠 | 保证未曝光区域完全溶解，实现清晰的电路开窗 |
| 显影温度 | 28~32℃ | 稳定显影速率，避免因温度波动导致的线宽偏差 |
| 后固化工艺 | 140~160℃ / 30~60min | 促使涂层完全交联反应，显著提升附着力、耐化学性及耐温性 |
| UV 终固化 | 800~1500 mJ/cm² | 快速完成表面固化，增强涂层表面硬度，提升耐刮擦与耐磨损性能 |
常见不良模式与改善对策
DEFECT MODES & COUNTERMEASURES
| 现场现象 | 最可能原因（按概率排序） | 首选对策动作 |
|---|---|---|
| 开窗偏小 / 缩孔 | ① 曝光过度 ② 显影不足 ③ 底片图形偏小 | 降曝光能量 → 重测曝光尺 → 提高显影 BP |
| 开窗偏大 / 侧蚀 | ① 曝光不足 ② 显影过度 ③ 显影液温度高 | 提高曝光能量 → 降低 BP → 校显影温度 |
| 开窗残胶 / 发雾 | ① 预烤过度 ② 显影液老化 ③ 喷压不足 | 降预烤 → 换显影液 → 检查喷嘴堵塞 |
| 防焊剥离 / 脱落 | ① 前处理不足 ② 后烤不足 ③ 超时放置 | 强化微蚀与水破 → 延长后烤 → 4 h 内印刷 |
| 气泡 / 针孔 | ① 消泡不足 ② 升温过快 ③ 黏度高 | 延长静置 → 分段预烤 → 调整黏度 |
| 表面光泽不均 | ① 显影过度 ② 油墨搅拌不均 ③ 膜厚不均 | 降 BP → 规范搅拌与静置 → 校网版与刮刀 |
| 橘皮 / 流平差 | ① 黏度偏高 ② 环境温湿度异常 ③ 静置不足 | 稀释至规格 → 控温控湿 → 延长静置 |
| 对位偏移 | ① 涨缩不匹配 ② 真空不良 ③ 底片变形 | 涨缩分 Bin → 提升真空 → 更换底片 |
| 基材翘曲 | ① 胶/油墨厚度不均 ② 烘烤温差过大 ③ 张力不匹配 | 校准涂覆厚度一致性 → 梯度升降温 → 优化收放卷张力平衡 |
先确认「铜面状态」与「曝光 / 显影能量匹配」这两大源头，再查材料与环境；每次只改一个变量，改完必须做首件 + 曝光尺 + BP 三项复判。
品质管控标准与检验方法
QUALITY CONTROL & INSPECTION
01三级管控节点闭环体系
01 首件确认
触发条件：换料号、换油墨或停机重启后必做。重点确认开窗尺寸、膜厚参数及外观全项，确保生产启动零偏差。
02 过程巡检
频率：每 2 小时定时抽检。覆盖厚度均匀性、对位精度、附着力及外观缺陷，实时监控制程稳定性，及时拦截变异。
03 末件复核
批次结束后进行品质复核，留存关键数据记录与实物样品，建立完整的批次质量追溯档案，实现闭环管理。
02核心检验项目与执行标准
| 检验项目 | 管控标准与要求 | 检测工具 / 设备 |
|---|---|---|
| 防焊厚度 | 15~35 μm，双面厚度偏差 ≤2 μm，无明显厚薄不均 | 膜厚仪、切片金相显微镜 |
| 开窗对位精度 | 偏差控制在 ±0.05 mm 以内，无偏位、漏开窗现象 | 二次元影像测量仪、投影仪 |
| 附着力测试 | 百格测试达到 0 级标准，无涂层脱落、起翘现象 | 百格刀、3M 附着力测试胶带 |
| 外观质量 | 无针孔、气泡、流挂、露铜、色差及杂质点 | 高清放大镜、AOI 自动光学检测设备 |
本文档由《FPC 制程工艺——LPI 液态感光防焊》演示文稿整理转化，内容涵盖制程定位、油墨原理、前处理与涂布、预烤曝光、显影后固化、工艺对比、薄基材管控、参数清单、不良对策与品质检验共 10 个章节。