一、前言
软式印刷电路板(Flexible Printed Circuit,FPC),简称软板,具有柔软、轻、薄及可挠曲等到优点,在资讯电子产品快速走向轻、薄、短、小趋势下,目前已广泛的应用在笔记型电脑、数位相关、手机、液晶显示器等到用途。
传统软板材料,主要是以PI 膜/接着剂/铜箔之三层结构(图1(A))为主,接着剂是以Epoxy/Acrylic为主,但接着剂的耐热性与尺寸安定性不佳,长期使用温度限制在100 200,使得三层有胶软板基材(3-Layer Flexible Copper Clad Laminate,3-Layer FCCL)的领域受限。
图1。(A)三层有胶软板基飘扬结构 (B)二层无胶软板基材结构新发展的无胶软板基材(2-Layer FCCL)仅由PI膜/铜箔(图1(B))所组成,因为不需使用粘着剂而增加了产品长期使用的依赖性及应用范围。
二无胶软板基材重要的特性
1. 耐热性
无胶软板基材由于没有耐热差的接着剂,所以耐热性相当优异,且长期使用温度可达300以上,图2是在定温200下, 无胶软板基材与三层有胶软基材抗撕强度对时间的关系,结果表示高温长时间下无胶软板基材抗撕强度变化极小,而三层有胶软板在高温短时间内抗撕强度就急剧下降。图3是无胶软板基材与三层有胶软板基材抗撕强度对温度之关系,结果表示无胶软板基材当温度大于120,因接着剂劣化使得抗撕强度剧烈下降。一般在软板上做SMT焊接时,温度大多超过300,另外软硬结合板(Rigid-Flex)生产中的压合过程温度也高达200,对三层有胶软板基材而言并不适用这些应用。
图2。无胶软板基材与三层有胶软板基材抗撕强度对时间之关系
图3。无胶软板基材与三层有胶软板基材抗撕强度对温度之关系
2. 尺寸安定性
图4为无胶软板基本原则材与三层有胶软板基材尺寸安定性对温度之关系,结果表示无胶软板基材尺寸变化尺寸变化受温度影响相当小,即使高温(300下)尺寸变化率仍在0。1%之内;但三层有胶软板尺寸变化率受温度影响甚大。良好的尽寸安定性对于细线路化制程会有相当大帮助,现今高阶的电子产品如LCD、电电视(PDP)、COF基板等皆强调细线化、高密度、高尺寸安定、耐高温及可靠性,所以在资讯电子产品逐渐走向轻薄短小的趋势发展下,无胶软板将成为市场的主流。
图4 无胶软板基材与三层有胶软板基材之抗撕强度对时间之关系
图5 无胶软板基材与三层有胶软板基材之抗撕强度对时间之关系
3. 抗化性
图5是无胶软板基材与三层有胶软板基材浸泡于MEK下,搞撕强度对时间之关系,由结果表示,无胶软板基材的抗拒化学药品性能相当优异,在长时间下抗撕强度无明显改变,而三层有胶软板基材则因接着剂的耐化学药品性不佳,抗撕强度随时间增长而大幅下降。
无胶软板基材其它的特性还包括可降低基材厚度,符合轻薄短小趋势,此外因为蚀刻后氯离子的残留量低,降低了离子迁移性,也啬了细线路的长期信赖性。
三无胶软板基材的制造法
无胶软板基材制造方式有三种:(1)溅镀法/电镀法(Sputtering/Plating);(2)涂布法(Casting);(3)热压法(Lamination).三种方法的比较如表1所示。
表1、无胶软板基材制作方式之比较 资料来源:CitcuitTree,Sep.2000
溅镀法/电镀法
涂布法
热压法
基材选择度
自由度大
自由度小
自由度小
基材厚度(m)
12.5 125
12.5 75
12.5 150
导体选择度
自由度小
自由度大
自由度大
导体厚度(m)
0.2 35
12 70
12 70
抗撕强度
良好
高
良好
双面板之制作性
容易
困难
容易
代表业者
3M,东洋金属及造利科技
Nippon Steel,SONY chemicals
Ube,Dupont
(1) 溅镀法/电镀法:以PI膜为基材,利用真空溅镀(Sputtering)在PI膜镀上一层金属层后,再以电镀法(Electroplating), 使铜厚度增加。此法优势是能生产超薄的无胶软板基材,铜厚后3 12,另外还可生产双面不同厚度的软板。
(2) 涂布法:以铜箔为基材,将合成好的聚醯胺酸(Ployamic acid)以精度的模头挤压涂布在成卷的铜箔上,经烘箱干燥及亚醯胺化后(Imidization),形成无胶软板基材。涂布法多用于单面软板,若铜厚低于12以下,此法制造不晚且对双面软板基材制造有困难。
(3) 热压法:以PI膜为基材先涂上一层薄的热可塑性PI树脂,先经高温硬化,再利用高温高压将热可塑性PI重新熔融与铜箔厚度同样很难低于12 。
无胶软板基材的制造方法,其中以[溅镀/电镀法]最能达到超薄的要求——铜箔厚度3 12,唯目前仍须克服设备投资过于高昂及技术的问题,才能达成量产目标。
四 应用与市场现况
根据Mektec 的市场预估,未来5年内,无胶软板基材将逐步取代三层有胶软板基材,高阶软板的市场,以日本市场为例,无胶软板基材市场规模已从1997年的29万平方公尺,提升为2000年172万平方公尺,市场规模成长将近6倍,而占有率也将从3。4%提高为16。8。此外,欧盟将于2004年全面禁止含卤素及铅等有毒物质的产品输入,无胶软板基材因免除接着剂的使用,不需使用含卤素的给燃剂,同时又可满足无铅高温制程的要求,正是业者最佳的选择。
五结论
强调携带轻巧化、人性化的资讯及通讯产品已成为当今市场主流,在国内已经成为全球第二大笔记型电脑生产地,以及通讯市场快速起飞等刺激下,未来事携式产品朝向轻薄短小、高功能、细线化、高密度之走势,未来铜厚度在5以下的超薄无胶软板基材市场需求将十分殷切。
六参考文献
1. 台湾电路板协会,台湾电路板未来技术发展趋势。
2. 台湾电路板协会,台湾电路板现况调查报告。
3. 工业材料杂志86期无接着剂可挠式印刷电路板基板。
录入时间:2007-10-08 来源:电路制板网
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