FPC资料的技能意向研讨
摘 要：概述了FPC的技能开发意向和FPC资料的技能意向。
关键词：挠性板(FPC)：无粘结剂型覆铜箔板：聚酰亚胺：维护层
前语
近年来，全国际的民用电子设备中的FPC需求量正在敏捷添加，特别是在便携电话之类的便携电子设备和平板电视之类的薄型印象设备中消费了许多的FPC。如图1所示的兼有数字摄像的电路制品的便携电话中所用的FPC，点数或许总面积大大超过了刚性PCB。在平板显现(FPD)中的FPC装备成纵横摆放。跟着FPC等的大型化，FPC的运用量敏捷添加。
图2表明2006年-2010年的5年间以聚酰亚胺为基体的FPC的需求猜测。2005年国际需求量超过了2 000万平方米，到2010年将会成倍的添加，这个时期的均匀添加率为14．1％。往后的FPC不只是数量的添加，还有质的大改动。从曩昔以单面电路为中心，到现在前进双面电路或许多层刚挠电路的份额，电路密度接连前进。为此制作技能年年改进。传统的减成法(蚀刻法)存在着局限性，需求开发新的制作技能，与此一起还需求开发更高功能的资料。本文就最近FPC的技能开发意向和FPC资料的技能意向加以叙说。
一、FPC的根本结构
图3表明了单面结构的FPC的根本构成。传统的FPC情况下，铜箔导体固定在介入环氧树脂等粘结剂的聚酰亚胺等基体薄膜上，然后在蚀刻加工而成的电路上掩盖维护膜，如图3(a)所示。这种结构运用环氧树脂等粘结剂，因为这种层构成的机械牢靠性高，即便现在依然是常用的规范结构之一。可是环氧树脂或许丙烯酸树脂等粘结剂的耐热性比聚酰亚胺树脂基体膜的耐热性低，因而它成为决议整个FPC运用温度上限的瓶颈(Bottle Neck)。
在这种情况下，有必要扫除耐热性低的粘结剂的FPC构成。这种构成既能够使整个FPC的厚度按捺到最小，大大前进耐曲折性之类的机械特性，还有利于构成微细电路或许多层电路，如图3(b)所示。只是由聚酰亚胺层和导体层构成的无粘结剂覆铜箔板资料现已有用化，它扩展了习惯各种用处资料的挑选规划。
如图4所示，在FPC中也有双面贯穿孔结构或许多层结构的FPC。FPC的双面电路的根本结构与硬质PCB大致相同，图4中的层间粘结运用粘结剂，可是最近的高功能FPC中扫除了粘结剂，只是运用聚酰亚胺树脂构成覆铜箔板的案例许多。FPC的多层电路的层构成比印制PCB杂乱得多，它们称为多层刚挠(MulTIlayer Rigid? Flex)或许多层挠性(MulTIlayer Flex)等。层数添加则会下降柔软性，在曲折用处的部分中削减层数，或许扫除层间的粘结，则可前进机械活动的自由度。为了制作多层刚挠板，需求通过许多加热工艺，因而所用的资料有必要具有高耐热性。现在无粘结剂型的覆铜箔板的运用量正在添加。
二、FPC的最新技能意向
跟着用处的多样化和袖珍化，电子设备中运用的FPC要求高密度电路的一起，还要求质的意义上的高功能化。图5表明了最近的FPc电路密度的变迁。选用减成法(蚀刻法)能够构成导体节距为30um以下的单面电路，导体节距为50um以下的双面电路也现已有用化。衔接双面电路或许多层电路的导体层间的导通孔径也越来越小，现在导通孔孔径100um以下的孔已达量产规划。
依据制作母术的态度，图6表明了高密度电路的或许制作规划。依据电路节距和导通孔孔径，高密度电路大致分为三种类型：(1)传统的FPC；(2)高密度FP C；(3)超高密度F P C。
在传统的减成法中，节距150um和导通孔孔径15 um的FPC现已量产化。因为资料或许加工设备的改进，即便在减成法中也能够加工30um的线路节距。此外，因为CO2激光或许化学蚀刻法等工艺的导入，能够完成50um孔径的导通孔量产加工，现在量产的大部分高密度FPC都是选用这些技能加工的。
可是假如节距25um以下和导通孔孔径50um以下，即便改进传统技能，也难以前进合格率，有必要导入新的工艺或许新的资料。现在提出的工艺有各种加工法，可是运用电铸(溅射)技能的半加成法是最适用的办法，不只根本工艺有所不同，并且运用的资料和辅助资料也有所差异。
另一方面，FPC接合技能的前进要求FPC具有更高的牢靠功能。跟着电路的高密度化，FPC的功能提出了多样化和高功能化的要求，这些功能要求在很大程度上依存于电路加工技能或运用的资料。
三、FPC的制作工艺
迄今为止的FPC制作工艺简直都是选用减成法(蚀刻法)加工的，如图7所示。一般以覆铜箔板为动身资料，运用光刻法构成抗蚀层，蚀刻除掉不要部分的铜面构成电路导体。因为侧蚀之类的问题，蚀刻法存在着微细电路的加工约束。
依据减成法的加工困难或许难以保持高合格率微细电路，人们认为半加成法是有用的办法，人们提出了各种半加成法的计划。图8表明了运用半加成法的微细电路加工例。半加成法工艺以聚酰亚胺膜为动身资料，首先在恰当的载体上浇铸(涂覆)液状聚酰亚胺树脂，构成聚酰亚胺膜。接着运用溅射法在聚酰亚胺基体膜上构成植晶层，再在植晶层 上运用光刻法构成电路的逆图形的抗蚀层图形，称为耐镀层。在空白部分电镀构成导体电路。然后除掉抗蚀层和不必要的植晶层，构成第一层电路。在第一层电路上涂布感光性的聚酰亚胺树脂，运用光刻法构成孔，维护层或许第二层电路层用的绝缘层，再在其上溅射构成植晶层，作为第二层电路的基底导电层。重复上述工艺，能够构成多层电路。
运用这种半加成法能够加工节距为5um、导通孔为巾10um的超微细电路。运用半加成法制作超微细电路的关键在于用作绝缘层的感光性聚酰亚胺树脂的功能。
四、FPC的根本构成资料
FPC的根本构成资料是基体膜或许构成基体膜的耐热性树脂，其次是构成导体的覆铜箔板和维护层资料。
FPC的基体膜资料从初期的聚酰亚胺膜到能够耐焊接的耐热性膜。第一代的聚酰亚胺膜存在着吸湿性高和热膨胀系数大等问题，所以人们选用了高密度电路用的第二代聚酰亚胺资料。
迄今为止人们现已开发了数种FPC用的能够替代第一代聚酰亚胺膜的耐热性膜。可是，在往后10年，人们认为作为FPC首要资料的聚酰亚胺树脂的方位不会改动。别的跟着FPC的高功能化，聚酰亚胺树脂的资料形状会有所改动，有必要开发具有新功能的聚酰亚胺树脂。
五、覆铜箔板
许多FPC制作商往往以覆铜箔板的方法购入，然后以覆铜箔板为动身质料加工成FPC制品。运用第1代的聚酰亚胺膜的FPC用覆铜箔板或许维护膜(Cover Lay Film)是由运用环氧树脂或许丙烯酸树脂等粘结剂构成的，如图9所示。这儿运用的粘结剂的耐热性低于聚酰亚胺，因而FPC的耐热性或许其它物理功能受到约束。
为了避免运用传统粘结剂的覆铜箔板的缺陷，包含高密度电路在内的高功能FPC选用了不含粘结剂的无粘结剂型覆铜箔板。迄今已有许多制作方法，可是现在可供有用的有下面三种方法：
(1)铸造工艺
铸造工艺是以铜箔为动身资料。在外表活化的铜箔上直接涂布液状的聚酰亚胺树脂，通过热处理而成膜。这儿运用的聚酰亚胺树脂有必要具有与铜箔的优秀附着性和优秀的尺度稳定性，可是至今还没有能够满意这两方面要求的聚酰亚胺树脂。如图10所示，首先在活化的铜箔外表上涂布一薄层粘结性杰出的聚酰亚胺树脂(粘结层)，再在粘结层上涂布必定厚度的尺度稳定性杰出的聚酰亚胺树脂(芯层)。因为这些聚酰亚胺树脂关于热的物理特性的差异，假如蚀刻加工铜箔，基体膜就会呈现大的凹坑。为了避免这种现象，芯层上再涂布粘结层，以便取得基体层的杰出对称性。
为了制作双面覆铜箔板，粘结层运用热可塑性(Hot Melt)的聚酰亚胺树脂，再在粘结层上选用热压法层压铜箔。
(2)溅射／电镀工艺
溅射／电镀工艺的动身资料是尺度稳定性杰出的耐热性膜。如图I I所示，开始的过程是在活性化的聚酰亚胺膜的外表上选用溅射工艺构成植晶层。这栽培晶层能够保证关于导体基体层的粘结强度，一起担负着电镀用的导体层的使命。一般运用镍或许镍合金，为了保证导电性，再在镍或镍合金层上溅射薄层铜，然后电镀加厚到规则厚度的铜。
（3）热压法
热压法是在尺度稳定性杰出的耐热性聚酰亚胺膜外表上涂布热塑性树脂(热可塑性的粘结性的树脂)，然后再在热溶性树脂上高温、层压铜箔，这儿运用了复合聚酰亚胺膜。
这种复合聚酰亚胺膜是由专门制作商市售的，制作工艺较为简略，制作覆铜箔板时，把复合膜和铜箔叠合在一起，在高温下热压。设备出资相对较小，适用于少数多种类出产。双面覆铜箔板的制作也较为简单。
构成FPc的另一种重要的资料要素是维护层(Cover Lay)，现在提出了各种维护资料。开始有用的维护层是在与基体相同的耐热性膜上，涂布与覆铜箔板运用相同的粘结剂，如图1 2所示。这种结构的特性是对称性好，现在依然占有商场的首要部分，一般称为“膜维护层(Film Cover Lay)”。可是这种膜维护层因为难以完成加工工程的自动化，使得整个制作成本上升，且因为难以进行微细开窗加工，因而无法习惯近年来成为干流的高密度SMT的需求。
为了习惯高密度装置的要求，近年来选用感光性维护层。如图1 3所示，在铜箔电路上涂布感光性树脂，然后选用光刻工艺，在必要的部分进行开窗。感光性树脂资料的形状有液状和干膜型。现在以环氧树脂或丙烯酸树脂为基体的维护层资料现已有用化，可是它们的物理特性尤其是机械特性远远不及以聚酰亚胺为基体的膜维护层。为了改进这种情况，需运用聚酰亚胺树脂或进行以环氧树脂或丙烯酸树脂为基体的维护层资料的物理特性，或许在加工工艺等方面改进。这儿运用的感光性聚酰亚胺树脂有期望用作多层电路构成工程中的层间绝缘资料。
七、结束语
FPC的需求敏捷添加，电路密度继续前进，制作技能也逐年改进和前进。敏捷添加的FPC的基体资料、维护层和层间绝缘资料往后仍将以聚酰亚胺树脂为中心。
跟着FPC的高功能化和高密度化，不只要求开发更高功能的聚酰哑胺树脂膜，还要求开发更多样化的制品形状。
