TW413997B - Flexible printed circuit board (FPC) and method for making the same - Google Patents

Description

41399^ 五、發明說明Cl) 【發明領域】 本發明係關於一種軟性電路板及其製造方法，尤其是 指一種具有補償導線之原始特徵阻抗值進而使得補償後之 特徵阻抗值在一標準特徵阻抗值之容許範圍内的軟性電路 板及其製造方法。 【發明背景】 按，軟性電路板（F P C )由於具有輕薄、不佔空間、且 易折彎之特性用於一般消費性電子產品，如隨身聽、行動 電話或電腦相關周邊設備，如列表機或磁碟機等，由來已 久。相關之軟性電路板如第七圖所示，於一可撓性之絕緣 軟板I上形成一黏附層2，而在黏附層2上則依光阻技術蝕 刻形成圖案式之導電片3。此一軟性電路板於低頻時使用 情形良好，但於高頻時就不盡理想。此乃因軟性電路板在 高頻使用時，其上之導線層應視同一傳輸線而非單純之導 線，因此其特徵阻抗（C h a r a c t e r i s t i c I m p e d a n c e )應列 為重要考量因素。一般傳輸線的特徵阻抗係取決於訊號線 的寬度、厚度、絕緣介值的介電係數（er)及與零電位或 電源平面的距離而定。 關於決定傳輸線的特徵阻抗，傳統的設計方法都先假 設一理想的地平面，再由導線與地平面及自身的幾何關係 變化去計算想要的特徵阻抗。只要控制好導線的幾何結構 的變異性，就能控制特徵阻抗的變化。因此對於高頻段之 軟性電路板均在導線之相對面塗佈一層接地銅箔4作為接

IΛ二維條碼\A131OEAGLE. ptd 第4頁 41S997 五、發明說明（2) 地層以符合傳輸線之使用要 雖可改善高頻傳輸之大部分 特徵阻抗值卻不盡然會在一 内。因此必須修正某些特殊 正導線與接地層之距離才能 值。然此種製程卻極其繁複 整·ί又軟性電路板之每一單位 標準值之容許範圍内。此 的變因使得產品在整個平面 相符的傳輸線線寬、線厚及 保持一致的幾何結構來達到 線的特徵阻抗會隨傳輪線上 —致之特徵阻抗外，甚至無 而只能大致控制其平均值。 修改傳輸線尺寸反覆調整以 寸’使得最後傳輸線特徵阻 置，縱座標為特徵阻抗值） 圍内。結果使得產品開發的 修…產、再送的 與資源。假若此批製程出來 費材料成本。因此需有—改 正時能縮短時效、增進產处 【發明目的】 本發日月之主要目的係在 求，如第八圖所示。此一結構 問題，然其每一單位小段内之 標準特徵阻抗值之容許範圍 段之導電片寬度、厚度或者修 達到允許範圍内之特徵阻抗 》 ，甚至需經過多次重工才可使 區域内之特徵徵阻抗值均落於 乃因傳統的製造方法由於製程 的分佈上，無法得到與設計值 與地平面或電源平面的距離]_乂 一致的特徵阻抗，而使得傳輪 不同位置而變動，除無法保持 法控制在設計的誤差範圍内， 傳統的方法是從設計端不斷的 修正設計尺寸與實際製造尺 抗曲線（橫座標為傳輸線位 的結果能夠落在客戶指定的g 過程中，反覆送樣量測檢討、 如此一來耗費許多的開發時間 的品質不合格就整批報廢，浪 善製紅的方式使得產品開發修 、節省成本。 於提供一種特徵阻抗分佈準$

I :\二維條碼\八131呢八61^，ptd

第5頁 413997 五、發明說明（3) 之軟性電路板，其在傳輸上具有優良之電氣特性。 本發明之另一目的係在於提供一種簡便方法用於製造 具有準確特徵阻抗值分佈之軟性電路板。 【發明特徵】 本發明之軟性電路板包含：一軟性絕緣片體，具有第 一表面及相對之第二表面；複數圖案式之薄片狀導體塗佈 於該軟性絕緣片體之第一表面上構成導線部，以便傳輸電 氣信號，其中該導線部上之每一點具有一原始特徵阻抗 值，而部分的原始特徵阻抗值在一標準值之容許誤差範圍 之外；一圖案式之金屬接地部塗佈於該軟性絕緣片體之第 二表面上，其中該金屬接地部被區分成多個區塊，且每一 區塊上包含金屬部分及露空部分，而且每一區塊上之金屬 部分面積對露空部分面積有其個別之比值，以便以此種多 區塊方式分別補償與其垂直對應之第一表面上對應區塊之 導線部的特徵阻抗值，使得該軟性電路板上之每一區塊的 最終平均特徵阻抗值均落於該標準值之容許誤差範圍之 内。 本發明之軟性電路板製造方法包含：（a )在一軟性非 導體板之第一表面鍍上第一金屬層；（b)於該第一表面上 得出至少一條金屬導線，該至少一條金屬導線於其延伸方 向之每一預先被定義的區段上均具有其原始特徵阻抗值； (c )於該第二表面上，相對於該金屬導線之分佈區域定義 成一補償區域，且於該補償區域内相對於該至少一條金屬 導線每一預先被定義的區段上對應的定義一單位補償區；

IΛ二維條碼\4131邱401^. ptd 第6頁 413997 五、發明說明（4) 及（d )於該補償區内利用網板印刷術塗佈一金屬圖案，該 金 屬 圖 案 係 由 連 續 式 之 金 屬 部 分 及 分 散 式 之 露 空部 分 所 構 成 其 中 每 一 單 位 補 償 區 内 之 金 屬 部 分 所 佔 的 面積 對 該 單 位 補 償 區 之 總 面 積 之 比 值 係 依 與 其 對 應 段 之 金 屬導 線 之 原 始 特 徵 阻 抗 值 與 一 -m 準 特 徵 阻 抗 值 之 差 異 值 而 定D [ 圖 式 簡 單 說 明 ] 第 — 圖 係 本 發 明 之 軟 性 電 路 板 之 立 體 圖 0 第 二 圖 係 本 發 明 之 軟 性 電 路 板 之 底 面 視 圖 〇 第 二 圖 係 本 發 明 第 二 實 施 例 之 軟 性 電 路 板 之 底 面視 圖 〇 第 四 圖 係 本 發 明 第 二 實 施 例 之 軟 性 電 路 板 之 底 面視 圖 0 第 五 圖 係 不 同 結 構 之 軟 性 電 路 板 5 其 對 應 之 特 徵阻 抗 在 時 間 軸 上 之 分 佈 圖 £> 第 /、 圖 係 本 發 明 之 軟 性 電 路 板 另 實 施 例 之 底 面視 圖 〇 第 七 圖 係 習 知 軟 性 電 路 板 之 剖 面 簡 示 圖 0 第 八 圖 係 另 一 種 習 知 軟 性 電 路 板 之 剖 面 簡 示 圖 〇 [ 元 件 符 號 說 明 ] 絕 緣 軟 板 1 黏 附 層 2 導 電 片 3 接 地 銅 箔 4 絕 緣 軟 板 5 第 — 表 面 5A 第 — 表 面 5B 導 線 6 金 屬 接 地 片 7 露 空 8 連 續 的 金 屬 部 分 1 1 分 散 的 圓 形 露 空 區 12 連 續 的 金 屬 部 分 1 3 分 散 的 格 狀 露 空 區 14 [ 較 佳 實 施 例 ]

I ·Λ 二維條碼\八131(^八011：. ptd 第7頁 五、發明說明〔5) 請參閱第一圖係本發明軟性電路板之立體視圖，如圖 所示’該軟性電路板包括：一可撓性之絕緣軟板5具有第 一表面5 A及第二表面5 B，多條導線6貼附於該絕緣軟板5之 第一表面5 A上，複數長條形之金屬接地片7貼附於該絕緣 軟板5之第二表面5B，且該些金屬接地片7之延伸方向大致 上垂直於該些導線6之延伸方向。於製造該軟性電路板 時，首先在一可撓性絕緣軟板5之第一表面5 A及相對之第 二表面5 B上分別鍍上金屬層、例如銅箔層或銀膠層。於該 第一表面5 A上利用蝕刻法得出複數條金屬導線6。於該第 二表面5B上，相對於該金屬導線之區域定義成一補償區 域，且於該補償區域内利用網板印刷術蝕刻出多個彼此平 行之金屬條帶7由相間之露空區8予以區隔之，其中這些金 屬條帶7至少有一端彼此相連接，如第二、六圖所示。於 此實施例中每一金屬條帶7之延伸方向均垂直該金屬導線6 之延伸方向。事實上，每一金屬條帶7之延伸方向只要不 平行該金屬導線6之延伸方向即可。而這些相對方向上的 改變只要在設定網板之圖樣時作相對變更即可。 如第五圖所示，有四條特徵阻抗曲線11， I 2 , I 3， I 4 被同時顯示於同一座標軸以便作互相比較。其中橫座標為 奈秒，其等效於距離，而縱座標為歐姆，即特徵阻抗值。 曲線I 1代表在導線之相對面上完全不加接地層時之特徵阻 抗值分佈曲線，其相對之結構圖如第七圖所示。曲線I 2代 表一標準（理想）的特徵阻抗值分佈曲線，於此實施例中大 致為一 5 0歐姆之水平線。曲線I 3代表經過本發明之補償法

I 二維條碼\八13丨0£八61^ ptd 第8頁 413997 五、發明說明（6) 試算後’在導線之相對面上塗佈部分接地層後所得的實際 特徵阻抗值分佈曲線。曲線I 4代表在導線之相對面上完全 塗佈接地層時之特徵阻抗值分佈曲線，其相對之結構圖如 弟八圖所示。由曲線I 1 ’ I 2及I 4可知對於金屬導線之延伸 方向上任一測試點而言’其特徵阻抗值必定是以完全未塗 佈接地層者為最大，而完全塗佈接地層者為最小，標準值 居於其間。故本發明之目的即在於以一部分塗佈金屬層的 方式朿達到使每一測試點之特徵阻抗值均在該標準值之容 許誤差範圍内。 依本發明所提供之方法首先須在金屬導線之相對第二 表面5 Β上定義—補償區。分別試算出在補償區完全不加接 地層時之特徵阻抗值分佈曲線II及完全塗佈接地層時之特 徵阻抗值分佈曲線〗4 〇標示出客戶所需求之標準（理想）的 特徵，抗值水平線12 ^將該補償區適當區分成多個面積相 等之單位補償區。於每一單位補償區内依適當比例塗佈接 地金屬部分’使得該接地金屬部分之面積對該單位補償區 =面積比為D=(Zhi—Zstd)/(Zhi_zl〇)，其中讣丨表示於該 單位補償區内完全未塗佈接地金屬層所測得之特徵阻抗 ，、Zstd表示標準的特徵阻抗值、zl〇表示於該單位補 品内完全塗佈接地金屬層所測得之特徵阻抗值.。此—八 乃是由ZloD+ ZhUl-D)= Zstd衍生而得者。 A式 再，閱第—圖及第二圖，每一寬度f所對應之矩形區 二即為一單位補償區，而每一單位補償區内之金屬塗佈°面 積對該單位補償區總面積之比即為D。由於每面

413997 五、發明說明（7) 區之D值均已先試算出來，故其網板即可依此製作出來， 進而使每一單位補償區之最終阻抗值均在該標準值Z s t d之 容許範圍内，如第五圖之特徵阻抗曲線I 3所示者。 於其它實施例中發現該部分金屬接地層之圖案亦可製 成連續的金屬部分11加上分散的圓形露空區1 2，如第三圖 所示或者也可製成連續的金屬部分1 3加上分散的格狀露空 區1 4，如第四圖所示。由實測結果得知以該圓形露空區1 2 作為圖案之金屬接地區其最終阻抗之精確度也非常高，不 亞於第二、六圖所示者。本發明之每一單位補償區所選定 之面積愈小愈好，因為這樣愈容易使最終之特徵阻抗曲線 愈趨近標準之特徵阻抗曲線。 綜上所述，本發明合乎發明專利要件。唯以上所揭露 者，僅為本發明之較佳實施例而已，自不能以此限定本發 明之權利範圍，尤其本發明所揭示者並不限用於單層板， 多層板也可適用。因此，任何人依本發明申請專利範圍所 作之均等變化或修飾者，皆仍屬本發明所含蓋之範圍。

Ι-Λ二維條，\A1310E：AGLE.ptd 第 10 頁

Claims (1)

1. 413997 六、申請專利範圍 1 . 一種軟性電路板包含： 一軟性絕緣片體，具有第一面及相對之第二面； 複數圖案式之薄片狀導體塗佈於該軟性絕緣片體之 第一面上構成導線部，以便傳輸電氣信號，其 中該導線部上之每一點均具有一原始特徵阻抗 值，且至少部分的原始特徵阻抗值在一標準值之 容許誤差範圍之外； 一圖案式之金屬接地部塗佈於該軟性絕緣片體之第 二面上，其中該金屬接地部被區分成多個區 塊，且至少一區塊上包含金屬部分及露空部分， 而且該至少一區塊上之金屬部分面積對該區塊之 全部面積有其個別之比值，以便以此種多區塊方 式分別補償與其垂直對應之第一表上對應區塊之 導線部的原始特徵阻抗值，使得該軟性電路板上 之每一區塊的最終平均特徵阻抗值均落於該標準 值之容許誤差範圍之内。 2.如申請專利範圍第1項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之金屬部分成平行條狀分佈。 3 .如申請專利範圍第2項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部上之諸平行金屬條至少有一端共同連接到 一額外金屬條上。 4.如申請專利範圍第3項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部上之諸平行金屬條與該額外金屬條成正交 連接。

   ΙΛ二維條碼\八13丨此八01^. ptd 第11頁 41399^ 六、申請專利範圍 5 如申請專利範圍第2項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部上之諸平行金屬條兩端分別連接到兩額外 金屬條上。 6. 如申請專利範圍第5項所述之軟性電路板，其f該金 屬接地部上之諸平行金屬條與該兩額外金屬條成正 交連接。 7. 如申請專利範圍第2項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之每一區塊中之金屬部分面積及露空部分 面積之個別比值係依與其相對面上之導線區塊之平 均特徵阻抗值與標準值之誤差值，經補償試算後而 定。 8. 如申請專利範圍第5項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之每一露空部分係呈四方形。 9. 如申請專利範圍第2項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之諸平行金屬條之延伸方向大致上與其相 對面上之諸導線的延伸方向互相垂直。 1 0 .如申請專利範圍第1項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之諸平行金屬條是由銅片層經過蝕刻技術製 造而成。 1 1.如申請專利範圍第2項所述之軟性電路板’，其中該金 屬接地部之諸平行金屬條之延伸方向大致上與該第 一面上之諸導線的延伸方向呈非平行關係。 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之金屬部分具有格狀分佈。

   IΛ二維條碼\A1310EAGLE. ptd 第12頁 413997 六、申請專利範圍 1 3.如申請專利範圍第1項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之露空部分是由多個分散的圓孔構成。 1 4 ·如申請專利範圍第1項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之金屬部分係由銀膏透過網板印刷塗佈而 成。 1 5 . —種軟性電路板包含： 一軟性絕緣片體，具有第一面及相對之第二面； 複數圖案式之導線塗佈於該軟性絕緣片體之第一 面上構成導線部，以便傳輸電氣信號； 一圖案式之金屬接地部塗佈於該軟性絕緣片體之第 二面上，其中該金屬接地部由互相平行且間隔 交錯之金屬薄片構成，而該些金屬薄片之延伸方 向與該導線部上之諸薄片狀導體之延伸方向大致 上垂直。 1 6.如申請專利範圍第1 5項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之諸平行金屬薄片至少有一端連接到一額外 之金眉薄片上。 1 7.如申請專利範圍第1 5項所述之軟性電路板，其中該金 屬接地部之每一金屬薄片與相鄰之間隔區之面積比值 係依第一面上之相對位置之一段導線的原始特徵阻抗 值而定，以便對該段導線的原始特徵阻抗作補償，使 得經過補償後之該段導線的最終特徵阻抗值在一標準 特徵阻抗值之容許範圍内。 1 8 . —種軟性電路板之製造方法包含：

   ΙΛ二維條碼\八131服4〇[^. ptd 第13頁 413997 六、申請專利範圍 (a) 在一軟性非導體板之第一面及相對之第二面上分 別形成金屬層； (b) 於該第一面上至少形成一條金屬導線； (c) 於該第二面上，相對於該金屬導線之區域定義 成一補償區域，且於該補償區域内形成多個彼 此平行之非導體條狀區及區隔其間之金屬條帶， 使得每一非導體條狀區之延伸方向均垂直該至少 —條金屬導線之延伸方向。 1 9.如申請專利範圍第1 8項所述之軟性電路板之製造方 法，其中該補償區域内之每一非導體條狀區及與其相 鄰之金屬條帶之面積比值係依與其相對之金屬導線之 原始特徵阻抗值而定。 2 0 .—種軟性電路板之製造方法包含： (a) 在一軟性非導體板之第一表面形成第一金屬層； (b) 於該第一表面上得出至少一條金屬導線，該至少 一條金屬導線於其延伸方向之每一區段上均具有 其原始特徵阻抗值； (c) 於該第二表面上，相對於該金屬導線之區域定義 成一補償區域，且於該補償區域内利用網板印刷 術塗上一圖案式之第二金屬層用來捕償與其相對 之金屬導線之原始特徵阻抗值，該囷案式之第二 金屬層至少包含多條彼此平行且成不定間隔之金 屬條帶，且每一金屬條帶及與其相鄰之非導體間 隔區構成一單位補償區，每一單位補償區之面積

   I :\二维條碼\41310£八61^. ptd 第14頁 413997 六、申請專利範圍 均相等且用來補償與其對應區段之金屬導線的原 . 始特徵阻抗值。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項所述之軟性電路板之尊造方 法，其中位於第一表面之該至少一條金屬導線是為 銅箔線。 2 2 .如申請專利範圍第2 0項所述之軟性電路板之製造方 法，其中位於第二表面之圖案式第二金屬層係利用 銀膠予以塗佈。 2 3.如申請專利範圍第2 0項所述之軟性電路板之製造方 法，其中位於第二表面之該些金屬條帶至少有一端 藉一額外之金屬條帶予以電氣連接。 2 4.如申請專利範圍第2 0項所述之軟性電路板之製造方 法，其中位於第二表面之該些金屬條帶之兩端藉由 兩條額外之金屬條帶予以電氣連接。 2 5 .如申請專利範圍第2 0項所述之軟性電路板之製造方 法，其中該至少一條金屬導線之延伸方向不平行於 每一金屬條帶之延伸方向。 2 6.如申請專利範圍第2 5項所述之軟性電路板之製造方 法，其中該至少一條金屬導線之延伸方向垂直於每 一金眉條帶之延伸方向。 2 7 . —種軟性電路板之製造方法包含： (a )在一軟性非導體板之第一表面上得出至少一條金 屬導線，該至少一條金屬導線於其延伸方向之每 一預先被定義的區段上均具有其原始特徵阻抗

   I 二維條碼\六1310£六61^ ptd 第15頁 六、申請專利範圍 值； (b) 於該第二表面上，相對於該金屬導線之分佈區域. 定義成一補償區域，且於該補償區域内相對於該 至少一條金屬導線每一預先被定義的區段上對應-的定義一單位補償區； (c) 於該補償區内形成一金屬圖案，該金屬圖案係由 連續式之金屬部分及分散式之露空部分所構成， 其中每一單位補償區内之金屬部分所佔的面積對 該單位補償區之總面積之比值係依與其對應段之 金屬導線之原始特徵阻抗值與一標準特徵阻抗值 之差異值而定。 2 8.如申請專利範圍第2 7項所述之軟性電路板之製造方 法，其中於每一單位補償區内該接地金屬部分之面 積對該單位補償區之面積比為： D = (Zhi-Zstd)/(Zhi-Zlo)，其中Zhi表示於該單位補 償區内完全未塗佈接地金屬層時所測得之特徵阻抗 值、Zstd表示標準的特徵阻抗值、Zlo表示於該單位 補償區内完全塗佈接地金屬層時所測得之特徵阻抗 值。 2 9 .如申請專利範圍第2 8項所述.之軟性電路板之製造方 法，其中該些分散式的露空部分至少有一部分其形 狀為圓形。 3 0.如申請專利範圍第2 8項所述之軟性電路板之製造方 法，其中該些分散式的露空部分至少有一部分其形

   1:\二維條碼\六1310£八〇1^.?1£1 第16頁 413997 六、申請專利範圍 狀為方形。 mrnwi