FPC柔性电路板(柔性PCB) 印刷专业毕业设计 毕业论文
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摘 要 ................................................................................................................................................................ 1 第一章 绪论 ........................................................................................................................................................ 2 1.1课题开发背景 ........................................................................................................................................... 2 1.2 研究现状及发展趋势 .............................................................................................................................. 2 第二章 开发技术及相关理论 ............................................................................................................................ 4 2.1柔性电路板 .................................................................................................................................................... 4
2.1.1 概述 ................................................................................................................................................ 4
2.1.2柔性电路板的结构 ............................................................................................................................. 5
2.1.3 FPC的种类 ...................................................................................................................................... 6
2.1.4 FPC柔性电路板的特点 .................................................................................................................. 6 2.2最终品质管制 ............................................................................................................................................ 7
2.2.1 概述 .................................................................................................................................................... 7
2.2.2 FQC运作 ............................................................................................................................................ 7
2.2.3 FQC检验缺失 .................................................................................................................................... 7 第三章 FQC产品检验与管理 ........................................................................................................................ 9 3.1 FPC检验过程 .......................................................................................................................................... 9
3.1.1 FQC 各检验工序的检验过程 ........................................................................................................ 9
3.1.2 FQC的规范要求 ................................................................................................................................ 9 3. 2 品质管制体系的设置与运作 ................................................................................................................. 12
3.2.1 工艺流程图 ...................................................................................................................................... 12
3.2.2 QC(品质管制)的设置 ................................................................................................................. 12
3.2.3 管制方式 ........................................................................................................................................ 13
3.2.4 FQC管制方式 ............................................................................................................................... 13 结束语 ................................................................................................................................................................ 15 致 谢 ................................................................................................................................................................ 16 参考文献 ............................................................................................................................................................ 17
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摘 要
LOGO图案由WAKAN五个英文组成,wakan为华远科技的谐音,原意为“灵力”(特指美洲许多印第安民族所信奉的自然物中产生的伟大力量),FPC在其应用领域所起的作用正像wakan一样。LOGO的字体采用圆润的英文斜体,体现国际化的特征。中间的既体现FPC行业的产品特征,又似一棵向上的春芽,体现企业不断创新,蓬勃向上的含义。黄色代表人和价值,咖啡红代表企业和生产,充分体现和谐、发展、共赢的人本文化。
WAKAN是宁波华远电子科技有限公司的标志,代表着宁波华远电子科技有限公司自创以来,以“诚信、创新、和谐、共赢”为经营理念,以满足多变的市场环境,多样的顾客要求而不断努力,最大程度地达到顾客的价格满足、交货满足、质量满足,成为FPC(柔性印刷电路)的一流企业。自创以来,以“诚信、创新、和谐、共赢”为经营理念,以满足多变的市场环境,多样的顾客要求而不断努力,最大程度地达到顾客的价格满足、交货满足、质量满足,成为FPC(柔性印刷电路)的一流企业。
FPC:柔性电路板(柔性PCB): 简称"软板", 又称"柔性线路板", 也称"软性线路板、挠性线路板"或"软性电路板、挠性电路板", 英文是"FPC PCB"或"FPCB,Flexible and Rigid-Flex"。
FPC构造按照导电铜箔的层数划分,分为单层板、双层板、多层板、双面板等。
FQC :制造过程最终检查验证(最终品质管制, Final Quality Control), 亦称为制程完成品检查验证 (成品品质管制, Finish Quality Control)。
FQC 是在产品完成所有制程或工序後,对於产品「本身」的品质状况,包括:外观检验(颜色、光泽、粗糙度、毛边、是否有刮伤)、尺寸/ 孔径的量测、性能测试(材料的物理/化学特性、电气特性、机械特性、操作控制),进行全面且最後一次的检验与测试,目的在确保产品符合出货规格要求,甚至符合客户使用上的要求(Fitness for Requirement)。
关键词: 柔性电路板(FPC) :最终品质管制(FQC) :产线管理方式
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第一章 绪论
1.1课题开发背景
1.1.1 选题背景
在1997年以前,中国大陆未见有挠性印刷线路板(FPC,简称挠性板)產量的统计,眾厂商还没有真正涉及到FPC生產领域。在20世纪80年代,中国大陆部分刚性PCB企业及一些研究所开始FPC的研发、生產,主要用於军工產品、电脑、照相机等產品上。中国大陆FPC的生產显得零星、分散、神秘,而且未形成量產。偶尔可见到挠性板论文发表,包括刚-挠多层印制板的製作技术。
据相关资料显示,中国大陆早期开始生產FPC并形成量產的企业主要有上海伯乐、番禺安捷利、深圳典邦、中山元盛、珠海东大、广州诚信及一些研究所。生產FPC基材的企业主要有江西九江福来克斯、深圳丹邦、广州宏仁、深圳华虹、陜西704研究所等。
而近三年来,已经有越来越多的企业投入FPC生產领域。据统计,在珠江三角洲地区就有至少60家投入FPC新建、改建、扩建生產线行列,而且主要集中在深圳、惠州、东莞、珠海、广州、中山等城市;而长江三角洲地区也已经有数十家挠性板厂商陆续投產。其中,在这些积极切入FPC生產领域的企业中,民营企业佔有较大的比重,投入资本少则数百万元人民币,多则数千万元,甚至上亿元人民币。因此,FPC成為近三年来拉动民营企业投资的热门项目之一。
1.2 研究现状及发展趋势
由於看好中国大陆的市场潜力,日本、美国、台湾企业也纷纷在中国大陆设立工厂,比如全球最大的挠性板公司——日本Nippon mektron在珠海,日本第二大公司Fujikura在上海,Sony chemical在苏州,Nitto Denko、Sumitoto Denko、Cosmo Elecrtonics在深圳,美国Parlex在上海,M-Flex在苏州,Word circuits在上海,台湾雅新在东莞、苏州,嘉义在广州,嘉联益(百稼)在昆山、苏州,耀郡在华东,欣业(同泰)在昆山,佳通在苏州,统嘉在华东地区设立了FPC生產基地。另外,台湾挠性板的龙头企业华通、楠锌则从2004年开始亦投入FPC项目。迄今為止,台湾FPC大厂几乎都在中国大陆设立了工厂。
与此同时,中国大陆本土多家著名的刚性PCB企业,也相继改建、新建了FPC工厂,包括长沙的维用长城(新加坡MES公司)、深圳景旺、福建福强、天津普林等。据中国印制电路行业协会(CPCA)统计的资料显示,在“2004年第三届中国电子电路排行榜”企业名单中,上榜的FPC企业主要有苏州维讯柔性电路(2003年產值10.79亿元人民币)、苏州佳通(6.14亿元人民币)、索尼凯美高(6.02
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亿元人民币)、上海伯乐(3.0亿元人民币)、安捷利(1.85亿元人民币)、典邦(1.8亿元人民币)、广州诚信软性电路(1.1亿元人民币)。
基於目前中国大陆FPC的广阔市场,日本、美国、台湾地区等大型FPC企业都已在中国大陆抢夺客户,中国大陆地区大批FPC民营企业兴起。从2008年,中国大陆FPC產业仍将高速度向前健康发展。
(1)未来几年内,中国大陆FPC產量產值将超过美国、欧洲、韩国、台湾地区,接近日本,其中產量将佔全球约20%的比重,成為世界最重要的生產基地。
中国印制电路行业协会(CPCA)指出,中国大陆挠性板需求近年来呈高增长率56.5%发展,远高於世界平均增长率的8.4%。自2001年以来中国大陆挠性板市场需求连续三年增幅达70%,美国约45%,佔全球10%,20%。
中国大陆FPC的產值将比2004年的增长65%左右,预期今后几年市场增幅仍将保持在这个水準。市场需求主要来自於手机、笔记本电脑、PDA、数码相机、LCD显示屏等高端、小型化电子產品领域,进而推动中国大陆PCB厂商开发更薄、更轻和密度更高的FPC,FPC在整个行业的比例也将越来越大。
(2)从2008年中国大陆FPC技术将接近世界先进水準。
(3)从2008年前后,刚-挠结合多层板、多层挠性印制板、HDI挠性板、COF都能大量应用到电子產品上。
(4)中国大陆本土企业有能力生產线宽/间距会达到2,3mils(0.05~0.075mm),最小孔径0.05,0.10mm的FPC。
(5)中国大陆本土生產的FPC基材品种、质量、產量将会大幅度增加,逐步代替进口。
(6)未来中国大陆将出现一批世界著名的FPC企业,民营企业、股份企业、上市公司将佔主流。
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第二章 开发技术及相关理论
2.1柔性电路板
2.1.1 概述
FPC是FlexiblePrintedCircuit的简称,又称软性线路板、柔性印刷电路板,挠性线路板,简称软板或FPC,也可以称为:柔性线路板,它具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点。.主要使用在手机、笔记本电脑、PDA、数码相机、LCM等很多产品. FPC软性印制电路是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性,绝佳的可挠性印刷电路。FPC柔性电路是为提高空间利用率和产品设计灵活性而设计的,能满足更小型和更高密度安装的设计需要,也有助于减少组装工序和增强可靠性。是满足电子产品小型化和移动要求的惟一解决
方法
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。FPC柔性电路是在聚合物的基材上蚀刻出铜电路,或印制聚合物厚膜电路。对于既薄又轻、结构紧凑复杂的器件而言,其设计解决
方案
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包括从单面的导电线路到复杂的多层三维封装。柔性封装的总质量和体积比传统的元导线线束方法要减少70%。柔性电路还可以通过使用增强材料或衬板的方法增加其强度,以取得附加的机械稳定性。FPC柔性电路可以移动、弯曲、扭转,而不损坏导线,可以有不同形状和特别的封装尺寸。其仅有的限制是体积空间问题。由于可以承受数百万次的动态弯曲,柔性电路可以很好地适用于连续运动或定期运动的内部连接系统中,成为最终产品功能的一部分。要求电信号/电源移动而形状系数/封装尺寸较小的一些产品都获益于柔性电路。FPC柔性电路提供了优良的电性能。较低的介电常数允许电信号快速传输;良好的热性能使组件易于降温;较高的玻璃转化温度或熔点使得组件在更高的温度下良好运行。由于减少了内连所需的硬件,如传统的电子封装上常用的焊点、中继线、底板线路和线缆,柔性电路可以提供更高的装配可靠性和产量。因为复杂的多个系统所组成的传统内连硬件在装配时,易出现较高的组件错位率。随着质量工程的出现,一个厚度很薄的柔性系统被设计成仅以一种方式组装,从而消除了通常与独立布线工程有关的人为错误。
早期FPC柔性电路主要应用在小型或薄形电子产品及刚性印制板之间的连接等领域。20世纪70年代末期则逐渐应用到计算机、数码照相机、喷墨打印机、汽车音响、光盘驱动器(见图10一1)及硬盘驱动器等电子产品中。打开一台35mm的照相机,里面有9,14处不同的柔性电路。减小体积的惟一方法是组件更小、线条更精密、节距更紧密,以及对象可弯曲。心脏起搏器、医疗设备、视频摄像机、助听器、笔记本电脑——今天几乎所有使用的东西里面都有柔性电路。随着越来越多的手机采用翻盖结构,柔性电路板也随之越来越多的被采用。 按照基材和
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铜箔的结合方式划分,柔性电路板可分为两种: 有胶柔性板和无胶柔性板。 其中无胶柔性板的价格比有胶的柔性板要高得多,但是它的柔韧性、铜箔和基材的结合力、焊盘的平面度等参数也比有胶柔性板要好。所以它一般只用于那些要求很高的场合,如:COF(CHIP ON FLEX,柔性板上贴装裸露芯片,对焊盘平面度要求很高)等。 由于其价格太高,目前在市场上应用的绝大部分柔性板还是有胶的柔性板。 下面我们要介绍和讨论的也是有胶的柔性板。由于柔性板主要用于需要弯折的场合,若设计或工艺不合理,容易产生微裂纹、开焊等缺陷。下面就是关于柔性电路板的结构及其在设计、工艺上的特殊要求。
2.1.2柔性电路板的结构
图2.1
FPC按照导电铜箔的层数划分,分为单层板、双层板、多层板、双面板等 。
单层板的结构:这种结构的柔性板是最简单结构的柔性板。通常基材+透明胶+铜箔是一套买来的原材料,保护膜+透明胶是另一种买来的原材料。首先,铜箔要进行刻蚀等工艺处理来得到需要的电路,保护膜要进行钻孔以露出相应的焊盘。清洗之后再用滚压法把两者结合起来。然后再在露出的焊盘部分电镀金或锡等进行保护。这样,大板就做好了。一般还要冲压成相应形状的小电路板。 也有不用保护膜而直接在铜箔上印阻焊层的,这样成本会低一些,但电路板的机械强度会变差。除非强度要求不高但价格需要尽量低的场合,最好是应用贴保护膜的方法。
双层板的结构: 当电路的线路太复杂、单层板无法布线或需要铜箔以进行接地屏蔽时,就需要选用双层板甚至多层板。 多层板与单层板最典型的差异是增加了过孔结构以便连结各层铜箔。一般基材+透明胶+铜箔的第一个加工工艺就是制作过孔。先在基材和铜箔上钻孔,清洗之后镀上一定厚度的铜,过孔就做好了。之后的制作工艺和单层板几乎一样。 双面板的两面都有焊盘,主要用于和其它电路板的连接。虽然它和单层板结构相似,但制作工艺差别很大。它的原材料是铜箔,保护膜+透明胶。先要按焊盘位置要求在保护膜上钻孔,再把铜箔贴上,腐蚀出焊盘和引线后再贴上另一个钻好孔的保护膜即可。
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2.1.3 FPC的种类
FPC可分为单面板,普通双面板 ,基板生成单面板,基板生成双面板,多层板 ,软硬结合板 。
单面板 :是采用单面PI敷铜板材料于线路完成之后,再覆盖一层保护膜,形成一种只有单层导体的软性电路板。
普通双面板 : 使用双面PI板敷铜板材料于双面电路完成后,两面分别加上一层保护膜,成为一种具有双层导体的电路板。
基板生成单面板 :使用纯铜箔材料在电路制程中,分别在先后在两面各加一层保护膜,成为一种只有单层导体但在电路板的双面都有导体露出的电路板。
基板生成双面板 : 使用两层单面PI敷铜板材料中间辅以在特定位置开窗的粘结胶进行压合,成为在局部区域压合,局部区域两层分离结构的双面导体线路板以达到在分层区具备高挠曲性能的电路板。
多层板 : 以单面PI敷铜板材料及粘结胶为基本材料,采用类似与基板生成双面板的工艺,经多次压合成为具有多层导体结构的线路板,可以设计为局部分层结构以达到具备高挠曲性的目的。
软硬结合板 : 分别利用软板的可挠性及硬板的支撑性结合成一个多元化的电路板。
2.1.4 FPC柔性电路板的特点
FPC柔性电路是为提高空间利用率和产品设计灵活性而设计的,能满足更小型和更高密度安装的设计需要,也有助于减少组装工序和增强可靠性。是满足电子产品小型化和移动要求的惟一解决方法。 FPC柔性电路是在聚合物的基材上蚀刻出铜电路,或印制聚合物厚膜电路。对于既薄又轻、结构紧凑复杂的器件而言,其设计解决方案包括从单面的导电线路到复杂的多层三维封装。柔性封装的总质量和体积比传统的元导线线束方法要减少70%。柔性电路还可以通过使用增强材料或衬板的方法增加其强度,以取得附加的机械稳定性。 FPC柔性电路可以移动、弯曲、扭转,而不损坏导线,可以有不同形状和特别的封装尺寸。其仅有的限制是体积空间问题。由于可以承受数百万次的动态弯曲,柔性电路可以很好地适用于连续运动或定期运动的内部连接系统中,成为最终产品功能的一部分。要求电信号/电源移动而形状系数/封装尺寸较小的一些产品都获益于柔性电路。 FPC柔性电路提供了优良的电性能。较低的介电常数允许电信号快速传输;良好的热性能使组件易于降温;较高的玻璃转化温度或熔点使得组件在更高的温度下良好运行。由于减少了内连所需的硬件,如传统的电子封装上常用的焊点、中继线、底板线路和线缆,柔性电路可以提供更高的装配可靠性和产量。因为复杂的多个系统所组成的传统内连硬件在装配时,易出现较高的组件错位率。随着质量工程的出现,一个厚度很薄的柔性系统被设计成仅以一种方式组装,从而消除了通常与独立布线工程有关的人为错误。
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2.2最终品质管制
2.2.1 概述
图2.2 品质管制
FQC :制造过程最终检查验证(最终品质管制, Final Quality Control), 亦称为制程完成品检查验证 (成品品质管制, Finish Quality Control)。
FQC 是在产品完成所有制程或工序后,对於产品「本身」的品质状况,包括:外观检验(颜色、光泽、粗糙度、毛边、是否有刮伤)、尺寸/ 孔径的量测、性能测试(材料的物理/化学特性、电气特性、机械特性、操作控制),进行全面且最后一次的检验与测试,目的在确保产品符合出货规格要求,甚至符合客户使用上的要求(Fitness for Requirement)。
2.2.2 FQC运作
FQC 是在产品完成所有制程或工序後,对於产品「本身」的品质状况,包括:外观检验(颜色、光泽、粗糙度、毛边、是否有刮伤)、尺寸/ 孔径的量测、性能测试(材料的物理/化学特性、电气特性、机械特性、操作控制),进行全面且最後一次的检验与测试,目的在确保产品符合出货规格要求,甚至符合客户使用上的要求(Fitness for Requirement)。
2.2.3 FQC检验缺失
产品的所有缺失(严重缺失、主要缺失、次要缺失)都要在此一阶段被检测出来。也是产品尚未包装/ 装箱前的最终品质管制工作。经由FQC後所发现之不合格品的处理,端看不合格状况的不同,而可能回到制程前段或是半成品阶段进行重工或修理/OK後,再次送检,之要再通过FQC被检测一次。
通常对没有通过FQC的不合格品的处置方式如下:
(1) 对不合格品进行重工(Rework)或修理(Repair)程序;
(2) 无法重工或修理的品质缺失,就会被直接报废,算入生产耗损的成本项目内;
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(3) 原不合格品被降级(降低品级,Down Grade)处理,销售给品质要求较低的客层,但必须符合买卖
合同
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或订单约定;
(4) 对於可以有的零部件进行再使用(Reuse)。
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第三章 FQC产品检验与管理
3.1 FPC检验过程
3.1.1 FQC 各检验工序的检验过程
FQC/OQC 检 验 流 程 图
流程
责任
安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权
部门
PMC 制订出货计划
备 货 货仓 按P10数量
开《出库单》或《送货单》 品管
FQC/OQC进行检验
检验
标准
excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载
开具《出货检验报告》 《OQC CHECKLIST》
NG 货仓/品管
OK 退货
《退货单》 附《出货检验报告》 品管/货仓 相关生产单 PASS出货 位进行重工
货 仓
送 货
图3.1 FQC/OQC 检 验 流 程 图
3.1.2 FQC的规范要求
目的:规范FQC检验员的标准作业,特制定本流程。
范围:适用于FQC检验员的标准作业。
职责:
1、FQC执行检验,表单填写,标识及问题的反馈。
2、QC组长予以审核确认检验结果。
3、QC主管对制程异常予以审核批准,调整检验方式。
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4、生产车间协助FQC检验员完成检验工作。
流程:
生产送交验收产品
准备验货
抽取样品
实施检验
参考相关BOM清
NG 单 综合判定 填写《检验记录表》
OK
交生产负责人/QC填写《检验记录表》 组长确认 交组长确认
隔离不良品 文件归档 贴拒收标签 发出返工通知单
生产返工
图3.2 生产车间协助流程图
内容与要求:
1.生产车间依订单生产,把生产好的产品和生产记录单(生产记录单必须有IPQC签字确认)一同送交FQC检验区。
2. FQC收到生产提供的《生产记录单》和产品后,需准备相应的检验标准,生产订单,测试工具,准备对生产提供的产品实施抽样检验。
3.取样,正常抽样方式采用GB/T2828.1-03?依生产提供的实际产品进行样本抽取,依据客户需求决定质量允许水准。
4.实施检验,首先根据生产订单和生产提供的《生产记录单》对产品名称/客户规格进行核对,依检验标准,生产订单,要求对产品的规格,外观等内容进行确认,并将检验结果记录于《FQC检验记录表》上。检验时,参考出货检验清单检验项目,根据清单的检验项目,从IPQC抽取首检样品提供给实验室做相关试验。
5.检验员对检验结果和相关试验结果,依检验标准及客户要求进行综合判定,将判定结果记录于《FQC检验记录表》上。合格通知知生产可以包装,并将所有的试验测试报告/表单等收取文件归档。综合检验结果和试验结果判定不合格之产品,将不良报告/不良样品交生产负责人和QC组长确认,同时隔离此批产品,贴上拒收标签,发出返工通知单交于生产。
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6.生产接到QC不良通知单后,须针对不良项进行改善处理,当生产对不良改善OK后,QC对该款产品重新抽样检验,返工品以加严方式抽检,并将重检结果记录于《FQC检验记录表》上。
7.如同款产品连续3次发生品质异常,QC主管须对此款产品的抽检方式进行调整,并通知到QC组长和检验员对该款产品以加严方式抽检,加严抽检期间连续5批次如无品质异常,取得实绩后,再调整松紧度。
抽检步骤:如图3.1
图3.3抽检步骤
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3. 2 品质管制体系的设置与运作 3.2.1 工艺流程图
图3.4工艺流程图 3.2.2 QC(品质管制)的设置
图3.5品质管制
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3.2.3 管制方式
图3.6 管制方式
3.2.4 FQC管制方式
图3.7 FQC管制方式
1、从图上分析,LQC全检,但又漏检的可能,这是不可回避的,任何人都会。同
样,FQC全检也有这样的问题。
2、解决漏检的方法有二方面:1)罚款开除(换人和培训;2)控制不合格率。很
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显然,前者简单,但无法根本改善,甚至不可控,所以有效的方法乃是控制不
合格率,至于如何控制,就是加强IPQC作用的原因所在~
3、不能因为LQC可能漏检,而让FQC全检,这既不能完全解决问题,反而将责任
移至FQC身上,于是误导大家的关注焦点,以为品质的关键是FQC要认真检,
而不是IPQC。于是就出现了,FQC经常被罚,可她们却不怕罚,总罚不怕,不
长记性什么的。
4、LQC在检不过来,或因心情变化,其检验过的产品品质如何,弱化了她的责任,
因为既不受罚,也无退返风险。
5、FQC全检,无疑是允许LQC失误或告诉LQC还有指望;如果LQC认真负责的检,
FQC也负责检,则完全重复的工作。如果LQC不能承担,那实质上LQC人员只
是将PCB摆放整齐,而后FQC充当LQC的职责。
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结束语
经过两个多月的努力,
论文终于完成 在整个设计过程中,出现过很多的难题,但都在老师和同学的帮助下顺利解决了,在不断的学习过程中我体会到:
写论文是一个不断学习的过程,从最初刚写论文时模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识,我体会到实践对于学习的重要性,以前只是明白理论,没有经过实践考察,对知识的理解不够明确,通过这次的做,真正做到林论时间相结合。
毕业论文,也许是我大学生涯交上的最后一个作业了。想籍次机会感谢三年以来给我帮助的所有老师、同学,你们的友谊是我人生的财富,是我生命中不可或缺的一部分。我的毕业指导老师邹显圣老师,虽然我们是在开始毕业论文时才认识的,但您却能以一位长辈的风范来容谅我的无知和冲动,给我不厌其烦的教导。在此,特向您道声谢谢。
总之,通过毕业设计,我深刻体会到要做好一个完整的事情,需要有系统的思维方式和方法,对待要解决的问题,要耐心、要善于运用已有的资源来充实自己。同时我也深刻的认识到,在对待一个新事物时,一定要从整体考虑,完成一步之后再作下一步,这样才能更加有效。
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致 谢
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参考文献
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