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FPC（Flexible Printed Circuit）即撓性印制電路板，是用柔性的絕緣基材制成，其有著布線密度高、可自由彎曲折疊、立體三維組裝、厚度薄、重量輕等特性。隨著電子產(chǎn)品向輕、薄、短、小方向發(fā)展，F(xiàn)PC在航天、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。
為了保障電子設(shè)備在使用過程中的正常運(yùn)行以及人身安全，增強(qiáng)電子產(chǎn)品的可靠性和電氣性能，F(xiàn)PC的地線需要與電子設(shè)備機(jī)殼相連，防止因漏電損壞其他零件而影響設(shè)備使用，以及靜電等對設(shè)備造成的干擾。FPC上的接地通常指的將FPC上的電源的負(fù)極（正負(fù)雙電源供電的除外）與金屬機(jī)殼電連接，從而使金屬機(jī)殼為零電位，F(xiàn)PC接地后，金屬機(jī)殼可以起到屏蔽設(shè)備向外放射的干擾波以及屏蔽外部干擾。
在FPC接地結(jié)構(gòu)中，鋼片起著重要作用，它除了作為增強(qiáng)，解決撓性線路板插接部位的強(qiáng)度，方便產(chǎn)品整體組裝外，另一個(gè)重要作用就是接地功效。在現(xiàn)有技術(shù)中，F(xiàn)PC鋼片接地結(jié)構(gòu)主要有三種：
（1）采用導(dǎo)電膠或?qū)щ娔z膜粘合鋼片接地；
（2）鋼片切角點(diǎn)錫接地；
（3）鋼片中間開孔，灌銀漿接地。
本文涉及的手機(jī)攝像頭的FPC鋼片接地結(jié)構(gòu)主要采用第一種，在FPC和鍍鎳鋼片之間貼一層導(dǎo)電純膠，通過壓合，烘烤固化，以實(shí)現(xiàn)接地性能。手機(jī)攝像頭的FPC鋼片一般都有接地電阻要求，特別是一些品牌手機(jī)的攝像頭，其FPC鋼片要求較低的接地電阻（R＜1Ω）。若接地電阻過大，不僅影響手機(jī)的EMI（電磁干擾），而且對散熱和信號都有影響。接地電阻過大，可能導(dǎo)致信號疊加從而引入干擾，同時(shí)造成圖像噪點(diǎn)，影響成像質(zhì)量。本文通過對手機(jī)攝像頭的FPC鋼片接地電阻的影響因素進(jìn)行研究，探討鋼片鍍鎳厚度等與接地電阻之間的關(guān)系，以在材料性能和工藝要求的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)接地電阻的最小化，為管控FPC鋼片接地電阻提供技術(shù)參考和依據(jù)。
試驗(yàn)部分
1.1 手機(jī)攝像頭FPC制作
本次測試板除接地結(jié)構(gòu)中參數(shù)設(shè)置不同外，其余流程參數(shù)固定不變，其FPC制作流程如圖1所示。
1.2 FPC鋼片接地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖2為FPC鋼片接地疊構(gòu)圖，在制作好的FPC相應(yīng)位置貼一層導(dǎo)電純膠，其中FPC接地點(diǎn)壓合導(dǎo)電膠需做開窗處理（此次測試板接地點(diǎn)數(shù)量為兩個(gè)），然后層壓鋼片，烘烤固化成型。
1.3 FPC鋼片接地電阻測試
手機(jī)攝像頭FPC鋼片接地電阻為各層材料的表面接觸電阻和Z向電阻之和。采用FLUKE數(shù)字式萬用表測試樣板的接地電阻值，如圖3所示。
結(jié)果與討論
2.1 鍍鎳厚度對接地阻值的影響
固定測試板接地點(diǎn)面積1.0 mm2，導(dǎo)電純膠采用CBF-300-W6，其厚度為60 μm，采用壓力9.8 MPa壓合成型120 s，在160 ℃烘烤固化1 h。改變鋼片鍍鎳厚度，以接地電阻值衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。鋼片不同鍍鎳厚度與接地電阻的關(guān)系如圖4所示。
從圖4可以看出，測試板的鋼片鍍鎳層越厚，其接地電阻值就越小，采用純鋼片的接地電阻比鍍鎳鋼片大。
由于鎳具有極強(qiáng)的防腐性，有利于保護(hù)鋼片，可以延長鋼片的使用年限，而且鎳的可塑性強(qiáng)，與基體的結(jié)合力好。鋼片的常溫電阻率為9.78×10-8Ω. m，鎳的常溫電阻率為6.84×10 -8Ω. m，其導(dǎo)電性不及鎳，所以換用鍍鎳鋼片，接地電阻變小。當(dāng)鋼片的鎳層厚度增加時(shí)，其導(dǎo)電性隨之增加，從而接地電阻減小。
2.2 導(dǎo)電膠對接地阻值的影響
2.2.1 導(dǎo)電膠厚度的影響
固定測試板接地點(diǎn)面積1.0 mm2，鋼片鍍鎳厚度3 μm。成型壓力9.8 MPa，壓合成型120 s，在160 ℃烘烤固化1 h。改變導(dǎo)電膠的厚度（采用CBF-300-W6和CBF-300-W4兩種規(guī)格的導(dǎo)電膠），以接地電阻值衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。采用CBF-300-W6導(dǎo)電膠60 μm厚度接地電阻1.0 Ω，CBF-300-W4導(dǎo)電膠40 μm厚度接地電阻1.5 Ω。
由于導(dǎo)電膠電阻的計(jì)算公式為R=Lρ/wh，其中ρ為導(dǎo)電膠電阻率，w為導(dǎo)電膠寬度，h為導(dǎo)電膠厚度，L為導(dǎo)電膠長度。對于只改變導(dǎo)電膠的厚度，其他參數(shù)不變的測試板來說，L、w、ρ不變，h越大，電阻越小。因此，為降低FPC鋼片接地電阻值，采用較厚的導(dǎo)電膠，一般用CBF-300-W6規(guī)格。
2.2.2 導(dǎo)電膠保存時(shí)間的影響
固定測試板接地點(diǎn)面積1.0 mm2，采用鎳厚3 μm的鋼片和厚度為60 μm的CBF-300-W6導(dǎo)電膠。成型壓力9.8 MPa，壓合成型120 s，在160 ℃烘烤固化1 h。研究導(dǎo)電膠不同的保存溫度與保存時(shí)間對接地電阻的影響，其結(jié)果如圖5所示。
從圖5可以看出，導(dǎo)電膠保存溫度越高，保存時(shí)間越久，測試板的接地電阻越大。由樹脂基體、分散添加劑、導(dǎo)電粒子（銀等）、溶劑等組成的導(dǎo)電膠在干燥或固化前，導(dǎo)電粒子（銀等）在膠粘劑中處于分離的狀態(tài)，彼此間沒有連續(xù)接觸，此時(shí)的導(dǎo)電膠電阻率大。當(dāng)導(dǎo)電膠受熱固化時(shí)，導(dǎo)電膠體積因樹脂交聯(lián)固化和溶劑揮發(fā)而收縮，導(dǎo)致導(dǎo)電粒子相互接觸，導(dǎo)電膠電阻率降低，因而表現(xiàn)出導(dǎo)電性。隨著導(dǎo)電膠保存溫度和時(shí)間的增加，導(dǎo)電膠溶劑揮發(fā)、固化而逐漸失效，從而使接地電阻變大。
2.3 接地點(diǎn)面積對接地阻值的影響
固定測試板鋼片鍍鎳厚度3 μm，導(dǎo)電純膠采用CBF-300-W6，其厚度為60 μm，采用壓力9.8 MPa壓合成型120 s，在160 ℃烘烤固化1 h。改變接地點(diǎn)面積，以接地電阻值衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不同接地點(diǎn)面積與接地電阻的關(guān)系如圖6所示。
從圖6可以看出，測試板的接地電阻值隨著接地點(diǎn)面積的增大呈減小趨勢。G. R. Ruscha等人在1992年提出了新的模型，該模型認(rèn)為一個(gè)完整的導(dǎo)電路徑可以看成一系列電阻的串聯(lián)，包括Z向電阻和接觸電阻。根據(jù)材料選擇的確定，Z向電阻已確定，而材料的Z向電阻一般比接觸電阻小得多，所以對最終接地電阻影響較大的就屬表面接觸電阻了。由于手機(jī)攝像頭的FPC開窗點(diǎn)與導(dǎo)電膠接觸的金屬是金，而金的接觸電阻為〖R=R〗_g+R_f=ρ_g⁄d+(lρ_f)⁄a，其中R_g為金自身電阻，R_f為膜層電阻，ρ_g是金的本征電阻率，d是接觸點(diǎn)的直徑，ρ_f是量子隧穿電阻率，l是隧穿絕緣層厚度，a是接觸點(diǎn)的面積。金屬于惰性金屬，在空氣中難以被氧化，因此R_f可以忽略不計(jì)，所以當(dāng)接觸點(diǎn)面積增大，即接觸點(diǎn)直徑增大，其接觸電阻減小。
2.4 成型壓力對接地阻值的影響
固定測試板接地點(diǎn)面積1.0 mm2，鋼片鍍鎳厚度3 μm，導(dǎo)電純膠采用CBF-300-W6，其厚度為60 μm，壓合成型120 s，在160 ℃烘烤固化1 h。改變成型壓力，以接地電阻值衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
接地電阻隨著成型壓力的增大而減小，這主要與導(dǎo)電膠的隧穿電阻變化有關(guān)。當(dāng)成型壓力增大時(shí)，導(dǎo)電膠體積收縮變小，導(dǎo)電膠中金屬粒子距離變小，結(jié)合越緊密，致使導(dǎo)電膠的隧穿電阻降低，最終使測試板的接地電阻減小。
2.5 固化時(shí)間對接地阻值的影響
固定測試板接地點(diǎn)面積1.0 mm2，鋼片鍍鎳厚度3 μm，導(dǎo)電純膠采用CBF-300-W6，其厚度為60 μm，采用壓力9.8 MPa壓合成型120 s，在160 ℃烘烤固化。改變固化時(shí)間，以接地電阻值衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不同的固化時(shí)間與接地電阻的關(guān)系如圖8所示。
烘烤固化時(shí)間越長，接地電阻越小。烘烤時(shí)間變化引起的接地電阻的變化仍由導(dǎo)電膠的性質(zhì)決定。由于接觸電阻和體電阻主要決定了導(dǎo)電膠的電阻，其中導(dǎo)電膠中添加的導(dǎo)電粒子（金屬顆粒）的性質(zhì)決定體電阻，一旦導(dǎo)電膠類型選定，其體電阻也一定，因此影響最終的接地電阻變化由接觸電阻決定。在固化前，導(dǎo)電膠里的金屬粒子與金屬粒子之間有一層有機(jī)薄膜，存在一定間隙。當(dāng)高溫加熱導(dǎo)電膠，隨著時(shí)間的增加，金屬粒子之間的距離因有機(jī)薄膜逐漸分解而減小，隧穿絕緣層厚度變小，越來越多的金屬粒子接觸面積增大，導(dǎo)電性越來越好，導(dǎo)致導(dǎo)電膠的接觸電阻變小，最終使測試板的接地電阻減小。
結(jié)論
由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析可以得到以下結(jié)論。
（1）鋼片鎳層越厚，接地電阻越小，綜合試驗(yàn)結(jié)果，鋼片鍍鎳厚度應(yīng)控制在3 μm~5 μm。
（2）在FPC鋼片接地結(jié)構(gòu)中，比60 μm的導(dǎo)電膠CBF-300-W6和40 μm的導(dǎo)電膠CBF-300-W4、60 μm的導(dǎo)電膠CBF-300-W6接地電阻值不僅小且阻值穩(wěn)定。導(dǎo)電膠還應(yīng)保存在較低溫度下，且不宜保存過長時(shí)間再使用。
（3）接地點(diǎn)面積越小，接地電阻越大且阻值越不穩(wěn)定。
（4）成型壓力越大，接地電阻越小且阻值越穩(wěn)定。
（5）FPC鋼片接地結(jié)構(gòu)壓合成型后，烘烤固化時(shí)間越長，接地電阻就越小且阻值也越穩(wěn)定。
