每一片軟性PCB的起點，都是一捲聚醯亞胺薄膜與銅箔。歷經十二道精密工序後，它將成為一片能承受數千次反覆彎折而不失效的成品電路。深入瞭解這套製造流程，能幫助硬體工程師提升可製造性設計、降低生產成本，並避免因設計瑕疵導致的交期延誤。
本文將逐一解說軟性PCB製造的每一道工序——從進料檢驗到最終電性測試——讓你清楚掌握Gerber檔案送出後，你的設計在工廠中經歷了怎樣的歷程。
軟性PCB製造與硬板生產的根本差異
硬質PCB採用玻璃纖維強化環氧樹脂（FR-4）作為基材，板材本身具備足夠的剛性，可直接在輸送帶及自動化設備上運行。軟性PCB使用的聚醯亞胺薄膜厚度通常僅12.5至50微米，在幾乎每一道工序中都需要專用治具、精細操作及製程參數的針對性調整。
| 參數 | 硬板生產 | 軟性PCB生產 |
|---|---|---|
| 基材 | FR-4（標準厚度1.6 mm） | 聚醯亞胺薄膜（25–50 µm） |
| 板件搬運 | 輸送帶、真空吸附、夾具 | 客製化治具、人工輔助搬運 |
| 保護層 | 液態防焊油墨（LPI） | 覆蓋膜（PI膜＋膠層） |
| 鑽孔方式 | 機械鑽＋雷射鑽 | 以雷射鑽為主（材料較薄） |
| 對位方式 | 銷釘定位 | 光學對位系統 |
| 良率敏感度 | 中等 | 高（薄材料極易受損） |
在軟性PCB製造中，物料搬運環節造成的報廢比例最高。薄而無支撐的材料極容易產生皺摺、拉伸及撕裂，這也是資深軟板製造商在客製化搬運系統上大量投資的原因。
「軟性PCB的製造，本質上就是在每一道工序中精確控制柔軟的薄型材料。每當客戶參觀我們的產線，首先注意到的就是每個工站上的專用物料處理裝置——用標準硬板產線來跑軟性電路，良率根本無法達標。」
— 趙鴻鳴（Hommer Zhao），FlexiPCB工程總監
第一步：進料準備與來料檢驗
整個製程從原物料的進廠品質檢驗開始：
- 聚醯亞胺薄膜（Kapton或同等材料）：檢測厚度均勻性（±5%）、表面缺陷及含水率
- 銅箔：確認類型（壓延退火銅或電解銅）、厚度公差及表面粗糙度
- 膠黏劑系統：檢測保存期限、接著強度及流動特性
- 覆蓋膜：檢驗厚度和膠層覆蓋狀況
壓延退火銅（RA銅）適用於動態撓曲應用，其拉長的晶粒結構具備優異的抗疲勞龜裂能力。電解銅（ED銅）成本低20–30%，可用於靜態撓曲設計。
所有材料存放於恆溫恆濕環境（23°C ± 2°C，50% ± 5% RH），防止吸濕導致壓合時產生脫層。
第二步：銅箔基板製造
將銅箔與聚醯亞胺基材透過以下兩種方式之一進行結合：
有膠壓合法： 採用壓克力或環氧膠黏劑層（通常12–25 µm）將銅箔黏合至聚醯亞胺上。這是最普遍且成本效益最高的方法。
無膠壓合法： 透過濺鍍及電鍍將銅直接沉積在聚醯亞胺上，或將鑄造聚醯亞胺直接塗佈在銅箔上。此方式生產的基板更薄、撓曲性更佳，且熱性能更優。
| 性能指標 | 有膠型 | 無膠型 |
|---|---|---|
| 總厚度 | 較厚（含膠黏劑層） | 較薄（無膠層） |
| 撓曲性 | 良好 | 更佳 |
| 耐熱性 | 最高105°C（壓克力膠） | 260°C以上 |
| 尺寸安定性 | 中等 | 高 |
| 成本 | 較低 | 高30–50% |
| 適用情境 | 消費性電子、靜態撓曲 | 高可靠度、動態撓曲 |
製成的銅箔基板（CCL）即為後續電路加工的起始板材。
第三步：鑽孔
在電路圖形轉移之前，先鑽製導通孔、盲孔及定位孔。軟性PCB主要採用兩種鑽孔方式：
雷射鑽孔用於加工微盲孔（直徑小於150 µm）及埋孔/盲孔。UV雷射系統的定位精度可達±15 µm，能在薄型基材上加工出潔淨的孔壁且不產生機械應力。
機械鑽孔用於加工直徑200 µm以上的通孔。鑽孔時需使用蓋板及墊板保護軟性面板，防止產生毛邊。
軟性面板的鑽孔對位比硬板更具挑戰性。面板必須以治具固定防止位移，並以光學對位系統將實際孔位與設計資料進行比對驗證。
軟性PCB典型鑽孔參數：
| 孔型 | 直徑範圍 | 加工方式 | 位置精度 |
|---|---|---|---|
| 微盲孔 | 25–150 µm | UV/CO₂雷射 | ±15 µm |
| 通孔 | 200–500 µm | 機械鑽 | ±25 µm |
| 工具孔 | 1.0–3.0 mm | 機械鑽 | ±50 µm |
第四步：除膠渣與化學鍍銅
鑽孔後，聚醯亞胺基材產生的樹脂膠渣會附著在孔壁內側。必須將其徹底清除，以確保後續銅層的可靠附著：
- 除膠渣處理：採用高錳酸鉀或電漿處理去除孔壁上的樹脂殘留
- 化學鍍銅：透過化學方法在孔壁沉積一層薄銅種子層（0.3–0.5 µm），使孔壁導電化
- 電鍍加厚銅：再透過電鍍沉積額外的銅層（通常18–25 µm），達到目標孔壁銅厚
除膠渣是關鍵工序——若樹脂清除不完全，將導致銅層附著力不足，產生間歇性電氣故障，這類缺陷往往在熱循環或機械應力作用後才會顯現。
第五步：微影（電路圖形轉移）
這一步將你的Gerber設計檔案轉移到銅面：
- 乾膜貼合：在受控溫度與壓力下，將感光乾膜阻劑貼合到銅面
- 曝光：UV光穿過底片照射（或以直接成像方式寫入圖形），使將保留為線路圖形的區域發生聚合反應
- 顯影：以碳酸鈉溶液溶解未曝光的阻劑，露出需要蝕刻的銅面
直接雷射成像（DLI）技術已在軟性PCB領域大量取代傳統底片。DLI可實現低至25/25 µm的線寬/間距解析度，並徹底消除底片對位誤差。
「微影工序是你的設計化為實體的關鍵環節。這一步的解析度能力決定了線寬線距的極限。標準軟性PCB我們日常穩定做到50/50 µm的線寬/線距。HDI軟板則可透過直接成像推進到25/25 µm。」
— 趙鴻鳴（Hommer Zhao），FlexiPCB工程總監
第六步：蝕刻
化學蝕刻去除未被阻劑保護的銅層：
- 蝕刻液：氯化銅（CuCl₂）或鹼性氨蝕液溶解裸露的銅
- 噴灑蝕刻：高壓噴嘴確保面板各區域蝕刻速率均勻一致
- 蝕刻因子：縱向蝕刻深度與橫向側蝕的比值——蝕刻因子越高，線路邊緣越銳利
蝕刻完成後，去除殘餘的光阻，聚醯亞胺基材上即呈現出完整的銅電路圖形。
軟性PCB對蝕刻均勻性的要求比硬板更加嚴苛，因為銅層較薄（常用1/3 oz即12 µm），過蝕餘量極小。12 µm銅層上5 µm的過蝕，代表導線截面積減少了40%。
第七步：自動光學檢測（AOI）
蝕刻完成後，每一張面板都要通過自動光學檢測系統檢查，在缺陷演變為高昂返工成本之前加以攔截：
- 斷路：過蝕或阻劑缺陷造成的導線斷裂
- 短路：蝕刻不足導致相鄰導線之間的銅橋連接
- 線寬偏差：導線寬度超出或低於設計規格
- 環形圈缺陷：鑽孔周圍銅層不足
AOI系統對面板進行高解析度拍攝，並與原始Gerber資料進行比對。檢出的缺陷標記後由操作員複核。在此階段發現缺陷，成本微乎其微——若遺漏到成品階段，損失的則是一整片板的價值。
第八步：覆蓋膜壓合
這是軟性PCB製造與硬板生產差異最大的工序。軟性PCB不使用液態光成像防焊油墨，而是採用固態覆蓋膜：
- 覆蓋膜準備：帶有預塗膠層的聚醯亞胺薄膜透過雷射或機械方式精密裁切成型，焊墊、測試點及連接器位置的開窗精確切割
- 對位：覆蓋膜透過光學系統與電路圖形精確對準
- 壓合：在高溫（160–180°C）與高壓（15–30 kg/cm²）條件下，透過膠層將覆蓋膜與電路板黏合
- 固化：膠黏劑在受控熱循環中完成交聯固化
覆蓋膜的撓曲壽命遠優於液態防焊油墨，因為固態聚醯亞胺薄膜能隨電路一起彎曲，不會像油墨那樣龜裂。動態撓曲應用中，覆蓋膜是強制要求——液態防焊油墨在幾百次彎折後就會龜裂。
| 性能指標 | 覆蓋膜（PI膜） | 液態防焊油墨 |
|---|---|---|
| 撓曲耐久性 | 10萬次以上 | 500次以下 |
| 最小開窗 | 200 µm | 75 µm |
| 施加方式 | 片材壓合 | 網印/噴塗 |
| 對位方式 | 光學對位 | 自對準 |
| 成本 | 較高 | 較低 |
| 適用情境 | 動態撓曲、高可靠度 | 剛撓結合板剛性區域 |
第九步：表面處理
裸露的銅焊墊需施加保護性表面處理層，以確保可焊性並防止氧化：
| 表面處理 | 厚度 | 保存期限 | 適用情境 |
|---|---|---|---|
| ENIG（化學鎳金） | 3–5 µm Ni + 0.05–0.1 µm Au | 12個月以上 | 細間距、金線打線 |
| 化學錫 | 0.8–1.2 µm | 6個月 | 成本導向、焊接性佳 |
| 化學銀 | 0.1–0.3 µm | 6個月 | 高頻應用、表面平整 |
| OSP（有機保焊膜） | 0.2–0.5 µm | 3個月 | 短週期可接受、成本最低 |
| 硬金 | 0.5–1.5 µm | 24個月以上 | 連接器、滑動觸點 |
ENIG是軟性PCB最常見的表面處理方式，因為其焊墊表面平整（對細間距元件至關重要）、保存期限長，且相容多種焊接製程。
第十步：電性測試
每一片軟性PCB在出貨前都必須經過電性測試：
導通測試驗證每條網路端對端連通、無斷路。飛針測試機或針床治具接觸每個網路並量測電阻。
絕緣測試驗證網路之間不存在非預期的連接。在相鄰網路之間施加高電壓（最高500V），偵測短路與漏電路徑。
阻抗測試（依需求進行）量測受控阻抗走線的特性阻抗。時域反射儀（TDR）驗證阻抗值是否在規定公差範圍內（通常±10%）。
| 測試類型 | 檢出缺陷 | 測試方法 | 涵蓋範圍 |
|---|---|---|---|
| 導通測試 | 斷路 | 飛針/治具 | 100%網路 |
| 絕緣測試 | 短路、漏電 | 高壓測試 | 所有相鄰網路 |
| 阻抗測試 | 訊號完整性問題 | TDR量測 | 受控阻抗網路 |
「我們對每一片電路板都進行全檢——不是抽檢，不是跳批。在軟性PCB製造中，通過電測的瑕疵板一旦彎折就可能發生機械失效。在這裡攔截斷路和短路，為客戶省下了終端產品故障的維修成本——那時的成本是現在的100倍。」
— 趙鴻鳴（Hommer Zhao），FlexiPCB工程總監
第十一步：外形加工與分板
將個別軟性電路從生產拼板上切割分離：
- 雷射切割：CO₂或UV雷射，適合複雜外形與嚴格公差（±25 µm），切割邊緣潔淨無機械應力
- 沖切：鋼刀模切，適合大量生產，單件成本低但需要模具投資
- 銑板：CNC銑床，適合打樣與小量生產，公差可達±75 µm
切割輪廓必須平滑、無微裂紋。彎折區域的粗糙邊緣在彎曲時可能引發撕裂。動態撓曲應用優先選擇雷射切割，因為它能獲得最潔淨的邊緣品質。
第十二步：終檢與包裝
最後一道生產工序包含目檢、尺寸驗證與包裝：
- 目視檢驗：操作員檢查外觀缺陷、防焊層損傷及覆蓋膜黏合問題
- 尺寸量測：對關鍵尺寸（彎折區寬度、連接器焊墊位置）進行量測，與圖面比對驗證
- 切片分析（抽樣）：對樣品切片進行破壞性測試，驗證銅厚、鍍層品質及壓合結合度
- 包裝：軟性電路裝入防靜電袋並附濕度指示卡，真空封裝防止運輸中吸潮
軟性PCB製造交期參考
瞭解典型交期有助於合理安排專案時程：
| 訂單類型 | 典型交期 | 最低訂購量 |
|---|---|---|
| 快板打樣 | 5–7個工作天 | 1–5片 |
| 標準打樣 | 10–15個工作天 | 5–25片 |
| 小量試產 | 15–20個工作天 | 50–500片 |
| 量產 | 20–30個工作天 | 500片以上 |
| 急件 | 3–5個工作天 | 需加急費用 |
實際交期受層數、表面處理及特殊需求（如阻抗控制、補強板等）影響。
加速生產的DFM設計建議
面向可製造性的設計（DFM）直接影響你的生產時程與良率：
- 選用常規材料：指定常見的聚醯亞胺厚度（25 µm或50 µm）與銅厚（1/2 oz或1 oz），避免因材料採購導致延期
- 最佳化拼板利用率：設計外形盡量有效率地配合標準拼板尺寸（通常250 × 300 mm或300 × 400 mm）
- 避免不必要的緊公差：±50 µm能滿足需求時卻指定±25 µm線寬公差，會導致更嚴格的製程管控與更高的報廢率
- 增加覆蓋膜對位標記：在設計中加入基準點與工具孔，輔助覆蓋膜對位
- 清楚標註彎折區域：在加工圖面上標明彎折區域，以便製造商根據銅箔最佳晶粒方向安排排版
選擇軟性PCB製造商：關鍵考量因素
並非所有PCB製造商都有能力生產高品質軟性電路。核心差異化因素包括：
- 專用軟板產線：剛柔混用產線會影響良率，應選擇擁有專用設備及受過專業訓練操作員的工廠
- 物料處理系統：客製化治具、無塵室環境及聚醯亞胺材料的專業儲存條件
- IPC-6013認證：軟性電路專用的產業資格標準，Class 2適用於一般電子產品，Class 3適用於高可靠度應用
- 自有電測能力：100%全檢（非抽檢）是優質軟板工廠的標準配備
- DFM審查能力：經驗豐富的工程師在投產前審核你的設計，提前發現潛在問題
- 從打樣到量產的一站式能力：同一家製造商完成打樣與量產，可避免量產切換時的重新驗證流程
想進一步瞭解軟性PCB的基礎知識？請閱讀我們的軟性印刷電路完整指南，或深入了解軟性PCB設計指南，在送交製造之前優化你的設計。
常見問題
軟性PCB的製造週期是多長？
快板打樣通常5–7個工作天。標準量產訂單視複雜度、層數及數量而定，一般需要15–30個工作天。急件在支付加急費用後可在3–5個工作天內出貨。
軟性PCB製造中最常用的基材是什麼？
聚醯亞胺（PI）是最主流的基材，應用於90%以上的軟性PCB。它具有高達260°C的耐熱性、優異的耐化學性，以及數十萬次彎折循環的可靠性能。
軟性PCB上的覆蓋膜和防焊油墨有什麼差別？
覆蓋膜是一層固態聚醯亞胺薄膜，透過壓合覆蓋在電路上；防焊油墨則是以網印塗佈的液態塗層。覆蓋膜可承受10萬次以上的撓曲循環，是動態撓曲應用的必要選擇。液態防焊油墨在幾百次彎折後即會龜裂，僅適用於剛撓結合板的剛性部分。
軟性PCB製造過程中如何進行品質管控？
品質管控貫穿多個生產環節：進料檢驗、蝕刻後的自動光學檢測、每片板的電性導通與絕緣測試，以及最終的目檢與尺寸檢驗。IPC-6013對每個檢驗節點的接收標準做了明確規範。
軟性PCB能否實現阻抗控制？
可以。阻抗控制需嚴格管控線寬、介電層厚度與銅厚。製造商使用時域反射儀（TDR）在測試附連片上量測阻抗，驗證數值是否在規定公差範圍內（通常±10%）。
軟性PCB製造中最常見的缺陷原因是什麼？
物料搬運是造成生產報廢的首要原因。薄聚醯亞胺面板比剛性FR-4更容易產生皺摺、拉伸與撕裂。其他常見缺陷來源包括覆蓋膜壓合時的對位偏差、細線路的過度蝕刻，以及電鍍前除膠渣不充分。
參考資料
- IPC-6013 — 撓性/剛撓性印刷電路板鑑定與性能規範
- IPC-2223 — 撓性印刷電路板分規範設計標準
- Epec Engineering Technologies — 軟性PCB製造製程展示
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