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FPC制造技术的发展,对FCCL提出的更高性能要求

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人气:6720发布日期 :2016-11-04 11:16【

    随着FPC应用新领域的不断增加,它的产品结构形式、产品功能、产品性能也发生着很大的变化。其变化趋势表现在以下几个方面:(1)FPC在IC基板应用方面,不但是已经广泛的应用在单芯片直接安装的CSP、COF等上,而且FPC还作为挠性基板开始应用在一个封装内有几个IC所组成的SIP中;(2)FPC多层化及刚挠PCB的发展迅速;(3)FPC电路图形的微细化;(4)挠性基板的内藏元件开发成果已问世;(5)适应于无卤化、无铅化的FPC的快速发展;(6)挠性基板的构成,正向着适应于信号高传送速度方面发展等。


    以上发展趋势,给FPC用基板材料提出的更高更新的性能要求。对性能的新要求集中表现在以下性能上:即高频性(低介电常数性)、高挠曲性、高耐热性(即高TG)、高尺寸稳定性、低吸湿性、无卤化等。
1.适应FPC的高密度化
   目前FPC的制造方法多为减成法。它所用的基板材料为FCCL。FPC高密度化的发展,得由一般单面FPC的导线距离为100um缩小到50um以下。双面FPC的导线间距也由一般的200um减少为100um以下。贯穿孔(TH)孔径由一般的300um变为100um以下。导通孔(IVH)孔径一般为100um,最近出现了50um的IVH孔径设计与制造。导线宽度、导线间距的细微化,要求它所使用的FCCL更加薄型化。具体将就是FCCL结构中的绝缘层-PI膜要降低到25um以下的薄度。它所构成线路的导体层(多为铜箔),从原来的35um,减到17.5um、12um、9um,甚至达到5um。FCCL采用薄型化的铜箔,对制作细微线路也是有利的。但同时由于FCCL的绝缘层、导电层(铜箔)的薄型化,也使得在FPC生产操作中容易产生使板折断和损伤的问题,致使不合格制品的增加。因此在FPC的生产工艺的设计上,解决此方面的问题是十分重要的。必须在FPC生产的搬送等过程中,在工艺或装备上加以改进。
2.高挠曲性
   最近,新型液晶显示器和高像素数码照相机都在所用的软板方面,提高了它的导线微细程度和导线数量。这使得FPC设计上更加趋于双面FPC或多层FPC。并且所用FPC只有数毫米的宽度。双面FPC一般要比单面FPC在折动挠曲性上低。双面FPC在进行反复的折动挠曲时,在电路图形上会同时发生更大的拉伸和收缩的应力。因此,如何在FCCL组成中采用特殊的基材成份来解决挠曲特性提高的问题,已经成为目前FCCL业面临的一个新课题。
   随着近年的FPC使用环境和使用方法的转变,提高系特性成为了技术开发的新课题。有高挠曲性要求的FPC,一般应用于音频电子产品和计算机的CD/DVD/HDD拾音器磁头部位上。但近年随着汽车导航系统等应用更加广泛,FPC在车载用途方面得到了增加。而车载环境与家庭环境相比,其环境温度条件就更加严厉。主要表现在FPC所处的工作环境是在更加高温之下。特别是汽车电子产品中的HDD部件,是在内部接近60℃的环境温度中长期工作。
   移动电话和小型电子产品在近年的技术发展,对FPC的高折曲特性的要求越来越严格。特别是在电子产品内所使用电子元器件、CPU等,随着他们的功能上的增加,其在发热量上也有明显的增长。这样,就使得在整机内的平均工作温度有所上升。因此,FPC的高温下挠曲性就更成为整机所要求的重要项目。
   再例如,在笔记本电脑、汽车用电子产品中,在整机产品连续使用的过程中,它的工作环境温度甚至可达到80℃。使用的在常温下可获得高挠曲性的FPC,在这种高温下却会由于胶粘剂发生软化现象、它的存储弹性率降低,而使得FPC的挠曲性的恶化。在挠曲时,铜箔内还会产生应力的积聚,因此抑制由此而引发的板翘曲及在基板内产生的龟裂,成为FCCL的一个很重要问题。
   三层型FCCL用胶粘剂,充当着接合FCCL的薄膜与铜箔的作用,当测定折动挠曲性的环境温度在胶粘剂的Tg以上时,由于胶粘剂树脂发生软化现象,使它的存储弹性率降低,FCCL的挠曲性变得恶化。FCCL在挠曲时,铜箔内还会产生应力的积聚,由于会受抑制而引起的板翘性变得恶化。FCCL在挠曲时,铜箔内还会产生应力的积聚,由于会受抑制而引起的板翘曲及在基板内产生龟裂。因此,在有高耐热性需求的FCCL开发中,提高胶粘剂的Tg成为了一个很重要的问题。高Tg胶粘剂制成的FCCL与普通胶粘剂制成的FCCL,尽管在常温下进行的挠曲性测定值差别不大,但在高温高湿下就有显著的不同。
3.高频性
   由于所安装在FPC上的电子部件在信息量、传输速度上的不断提高,因此在挠性覆铜板的构成材料上要不断更新、改进,以提高FCCL本身的高速化、高频化的特性。
4.高Tg性
    近年对高TgFPC基板材料的需求,越来越强烈。其原因主要来自以下几方面:
(1)电子产品所使用电子元器件、CPU等,随着它们的功能上的增加,其在发热量上也有明显的增长。这使得在整机产品内部的平均工作温度有所上升。因此,需要FPC基板材料具有更高的耐热性。
(2)实现高密度安装及其电路图形的微细化的FPC,为了保证它的高可靠性,确保耐离子迁移性(CFA)就显得更为重要。而FPC基板的高耐热性有利于耐离子迁移性的提高。
(3)应用领域的扩大,对高Tg型FPC基板材料的需求也就更加强烈。例如,再FPC的表面进行的芯片直接安装的COF,需要挠性基材有更高的耐热性来保证,以此得到在FPC上的芯片直接接合的高可靠和高产品合格率。
5.无卤化
   世界上开展三层型FCCL的无卤化的步伐,总体要比刚性FR-4型CCL表现迟缓。其主要原因,是PFC厂一般要求无卤化FCCL产品的价格不得高于传统的含溴型FCCL产品。并且在它的耐热性、尺寸稳定性上,要不能低于含溴型FCCL产品。在实现三层型FCCL的无卤化方面,由于无卤化环氧树脂粘胶剂一般会对挠曲性、耐热性及各种可靠性有所负面影响,由此使得开发FCCL的无卤化环氧树脂粘胶剂的难度加大。
   有关调查的结果表明:FPC厂家对使用无卤化FCCL的态度,可分为四种类型。其中,在所生产整机电子、通信产品中已经全部采用无卤化FPC产品的厂家,占所有被调查统计的厂家总数的14%。抱有“一部分实施无卤化”态度的整机电子、通信产品生产厂家数量居多,占被调查统计的厂家总数的42%。
   今年高密度布线的FPC、多层FPC、软硬结合板、积层法多层FPC的制造技术都有更大的发展。使得FPC制造中在选择FCCL品种上,就更加趋向于采用具有适应FPC的高密度化、高折曲性、高频性(低介电常数性)、高耐热性(即高Tg)等FCCL产品。

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