FPC柔性線路板的技術(shù)發(fā)展與品質(zhì)標準
發(fā)布日期:2021-07-24
一.FPC新技術(shù)發(fā)展
1.FPC概要
1.1 PCB與FPC
PCB (Printed Circuit Board ) 印制電路板 (簡稱印制板,線路板或者電路板,通常指硬板)。在絕緣基材上,按預定設計形成點間連接及印制元件的印制板。
FPC (Flexible Printed Circuit Board ) 撓性印制板,柔性線路板,簡稱軟板,用撓性基材制成的印制板,是印制板之一。
PCB電路板現(xiàn)在是電子設備中不可缺少的元器件,PCB有不同結(jié)構(gòu)與不同用途而有多種種類。
印制板按基板可否彎折的機械性能分為剛性板、撓性板兩大類,及介于兩者的剛撓結(jié)合印制板(軟硬結(jié)合板,rigid-flex PCB); 而又按導體層多少分為單面線路板、雙面線路板、PCB多層板。 撓性印制板(FPC)有常規(guī)印制板,也有IC封裝載板(COB: Chip on Flex)。同時,F(xiàn)PC也有單面柔性電路板、雙面柔性電路板、多層柔性電路板。目前多層板有常規(guī)貫通孔互連多層板和積層多層板(HDI板),F(xiàn)PC也有這兩類結(jié)構(gòu)與工藝不同的多層板。
1.2 FPC的特點和應用
FPC的兩個最主要特點; 可彎折撓曲、輕薄。這可適合三維空間連接安裝,節(jié)省空間,解決了電子設備許多設計和安裝問題,縮小體積,減輕重量,提高可靠性。這是剛性PCB無法達到的優(yōu)點。
應用范圍:
計算機與外部設備 – HDD、筆記本電腦、傳輸線帶、打印機、掃描儀、鍵盤、掌上電腦、計算器、電子筆記本等。
通信與辦公設備 – 手機、多功能電話機、傳真機、復印機、光纖開關(guān)、激光通信裝置等。
消費電子設備 – 照相機、攝錄像機、微型收錄機、CD機、VCD與DVD機、游戲機、液晶與等離子電視等。
汽車電子 – 顯示儀表、發(fā)動機電子控制器、點火與斷路開關(guān)系統(tǒng)、排氣控制器、防抱死制動系統(tǒng)、剎車組件、音響與視像系統(tǒng)、車載移動電話和衛(wèi)星定位系統(tǒng)等。
工業(yè)儀器與裝備 – 傳感器、電子儀表、核磁分析儀、X射線儀、激光或紅外光控測儀、電子衡器等。
醫(yī)療器械 – 心臟理療儀、心臟起博器、電震器、內(nèi)窺鏡、數(shù)字信號處理助聽器、超聲波診療儀、神經(jīng)激活裝置、診斷設備和程序控制器等。
航空航天與軍事 – 人造衛(wèi)星、飛船、火箭與導彈控制器、遙感遙測裝置、雷達系統(tǒng)、導航裝置、陀螺儀、諜報偵察裝備、反坦克火箭炮武器等。
集成電路 – IC封裝載板、IC磁卡芯板等。
1.3 FPC的種類與結(jié)構(gòu)
(1) 單面FPC (2) 雙通路單面FPC
(3) 雙面FPC (4) 多層FPC
(5) 剛撓PCB (6) 雕刻FPC
1.4 FPC基本材料
(1)覆銅箔板
— 銅箔、電解銅箔、壓延銅箔
— 絕緣膜、聚酰亞胺、聚酯
— 粘合劑
(2) 覆蓋保護材料
— 附粘合劑覆蓋膜、聚酰亞胺覆蓋膜、聚酯覆蓋膜
— 阻焊劑
— 感光性樹脂
(3) 表面導體涂覆材料
— 金屬:焊錫、鎳/金、錫、銀
— 其它:有機防氧化劑、 助焊劑
(4) 增強材料
— 增強絕緣膜
— 絕緣板
— 金屬板
— 粘合劑
(5) 層間連接用材料
— 銅鍍層
— 導電膏(膠)
1.5 FPC工藝流程
FPC工藝流程與剛性PCB加工基本相同, 區(qū)別在于壓制覆蓋膜、貼合加強板。 按加工設備條件不同,有單片式生產(chǎn)方法與成卷式生產(chǎn)方式。剛撓結(jié)合多層板是剛性部分與撓性部分先分別制作, 再兩部分壓合及鉆孔、孔金屬化、制作外層圖形等。
2. FPC柔性線路板的市場趨勢
FPC與軟硬結(jié)合板市場增長的來源有以下幾方面:
· 計算機、通信和消費電子產(chǎn)品大量應用到印制板,也包括了應用大量的撓性印制板.
· BGA和CSP封裝中大量采用撓性封裝載板。
· 高可靠、長壽命和輕小的醫(yī)療器械與航空航天設備需要撓性印制板。
· 撓性印制板應用范圍不斷擴大,電子設備產(chǎn)量增多,如廣泛應用于手機、攝像機、數(shù)碼相機等便攜式電子設備和汽車等。
3. FPC的技術(shù)發(fā)展
3.1. FPC用材料發(fā)展
印制板的基本特性取決于基板材料的性能,因此要提高印制板技術(shù)性能首先要提高基板性能,對于撓性印制板同樣如此。
(1) 常用薄膜基材性能比較
所用薄膜基材的功能在于提供導體的載體和線路間絕緣介質(zhì),同時可以彎折卷曲。
FPC用基材常用聚酰亞胺(PI: Polyimide)薄膜和聚酯(PET: Polyester)薄膜,另外也有聚2,6萘二甲酸乙二酯(PEN: Polyethylene Nphthalate)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚砜和聚芳酰胺(Aramid)等高分子薄膜材料。由于性能與價格關(guān)系有不同選擇。
撓性覆銅箔板與剛性覆銅箔板同樣有無鹵素的環(huán)保要求,在日本已有50%多的撓性板采用無鹵素阻燃的聚酰亞胺基材. 要求綠色環(huán)保的材料是必然趨勢,而且現(xiàn)已迫切需要了。
聚酯(PET)樹脂機械、電氣性能都可以,最大不足是耐熱性差,不適合直接焊接裝配。PEN是介于PET與PI之間的材料。
現(xiàn)在世界上可用的塑料膜種類超過2000種,必定還有多種絕緣膜適合于制造FPC,只是沒有發(fā)現(xiàn)罷了。隨著FPC用途用量擴大,會有新的FPC基材進入應用。
粘合劑是把銅箔與基材膜結(jié)合在一起,常用的有PI樹脂、PET樹脂、改性環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂。
(2) 二層結(jié)構(gòu)的PI基材
撓性覆銅箔板(FCCL)通常有三層結(jié)構(gòu),即聚酰亞胺、粘合劑和銅箔. 由于粘合劑會影響撓性板的性能,尤其是電性能和尺寸穩(wěn)定性,因此開發(fā)出了無粘合劑的二層結(jié)構(gòu)撓性覆銅箔板。
二層結(jié)構(gòu)撓性覆銅箔板的制造方法目前有三種,即聚酰亞胺薄膜上沉積電鍍金屬層; 在銅箔上涂覆聚酰亞胺樹脂成薄膜; 直接把銅箔與聚酰亞胺薄膜壓合在一起?,F(xiàn)在采用聚酰亞胺薄膜上沉積電鍍金屬層的方法較多. 在高性能要求的撓性板都趨向于使用二層結(jié)構(gòu)覆銅板。
(3) LCP基材
為了從根本上改變聚酰亞胺基材的性能不足之處, 新開發(fā)了液晶聚合物(LCP)覆銅板. 由熱塑性液晶聚合物薄膜經(jīng)覆蓋銅箔連續(xù)熱壓,得到單面或雙面覆銅板. 其吸水率僅0.04 %,介電常數(shù)1GHz時2.85 (聚酰亞胺3.8),適合高頻數(shù)字電路的要求。
聚合物呈液晶狀態(tài),在受熱會熔融的為“熱熔性液晶聚合物”(TLCP)。 TLCP優(yōu)點可以注塑成形,可以擠壓加工成薄膜成為PCB與FPC的基材,還有可以二次加工,實現(xiàn)回收再利用。TLPC與其它材料特性比較如下表。TLCP膜的低收濕性、高頻適宜性、熱尺寸穩(wěn)定性特長,使得TLCP膜在FPC-COF多層基板上進入應用。
(4) 符合環(huán)境要求的無鹵素撓性基材
歐盟(EU)在2003年就發(fā)出二項指令ROHS和EWWW,即電子產(chǎn)品中禁用六種有害物質(zhì)和廢棄電子電氣設備處理,前項指令涉及到PCB中基板阻燃劑溴和表面涂層鉛被禁用。
無鹵素(溴)基板在剛性板與撓性板中都已開發(fā)應用,對于撓性基材包括FCCL、覆蓋膜、粘結(jié)片和阻焊劑,以及增強板既要有阻燃性無不含鹵素。日本京寫化工開發(fā)了無鹵超薄型系列撓性基材,并推廣上市。 京寫化工的Super系列FPC用材料并非PI膜,全新的芳酰胺聚合物不含溴或銻阻燃物,符合環(huán)保要求。Super系列FPC用材料包括FCCL基膜、粘結(jié)片、覆蓋膜和增強板。Super基膜厚度可極薄,是常規(guī)PI膜的一半,而彎曲耐折性更優(yōu)。
(5) 新型銅箔
FPC的導電材料主要是銅 – 銅箔,也有一些用到鋁、鎳、金、銀等合金。導體層基本要求除導電外,也必需耐彎曲。銅箔按制作方法不同,有電解銅箔(ED: Electro Deposit)和壓延銅箔(RA: Rolled and Annealed)兩類。RA與ED箔的區(qū)別是結(jié)晶形狀不同,RA箔是柱狀排列,結(jié)構(gòu)均勻、平整,易于粗化或蝕刻處理; ED箔是魚鱗狀的片狀堆疊,經(jīng)輾壓銅箔光滑、韌性好,而粗化或蝕刻處理變得困難。
對于動態(tài)彎曲的FPC要有高的彎折性,一般使用壓延銅箔,而隨著線路圖形高密度化,導線的耐彎折性要求更高。日礦產(chǎn)業(yè)公司普通RA箔滑移彎折試驗11600次,改進的高性能壓延箔(HRA) 滑移彎折試驗提高到76000次循環(huán),這是改善壓延加工條件, 引起銅結(jié)晶組織的差異變化?,F(xiàn)在高密度FPC還是用ED箔為主流,如COF是用ED箔。而為適合40~50μm線節(jié)距板量產(chǎn)化,對ED箔有新要求。一是銅箔層壓面低粗化度,二是銅箔超薄化。
(6) 導電銀漿
FPC制造中有用導電油墨印刷在絕緣薄膜上形成導線或屏蔽層,這種導電油墨多數(shù)是銀漿導電膏,要求印刷形成的導電層電阻低、結(jié)合牢、可撓曲,并且印刷操作與固化容易。
新的銀漿導電油墨達到低電阻與可撓曲要求,可以在熱固性或熱塑性聚合物膜上、織物上、紙上印刷形成導電圖形,也可制作圖形用于射頻標識(RFID)產(chǎn)品。形成產(chǎn)品經(jīng)受高溫存放、潮濕試驗、高低溫循環(huán)性能都能達到要求。采用導電油墨制作圖形也是環(huán)保型、低成本技術(shù)。
3.2. 生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展
(1) PI蝕刻技術(shù)
對于2層型FCCL用于手機用FPC開始進入批量化,估計今年有15000 m2 以上產(chǎn)量,通常2層型FCCL的PI基材開孔、開槽是采取沖、鉆等機械加工,或者是新的激光加工。考慮到今后FPC線路密度更高,基板更薄等因素,要適合批量化加工和降低成本,還是選用濕處理工藝,蝕刻法PI基材開孔、開槽。
日本Toray-eng公司開發(fā)了一種PI蝕刻液 – TPE3000液,適用于FPC生產(chǎn)中PI蝕刻。
PI(Kapton)蝕刻的機理: Kapton是由均苯四酸二酐與二氨基二苯基醚的復合反應結(jié)合有亞胺基形成, 而TPE3000液中羥基會作用于亞胺基結(jié)合部分,使均苯四酸二酐與二氨基二苯基醚分解,起到蝕刻作用。以前有用聯(lián)氨(肼)進行化學蝕刻,因為含有致癌物質(zhì)而不再使用。
TPE3000液蝕刻中板面圖形保護用的抗蝕劑有二種,一種是銅層抗蝕,由銅導體圖形保護PI膜; 另一種是光致抗蝕干膜,也是通過貼膜、曝光、顯影得到保護圖形。
TPE3000液蝕刻加工可以用于貫通孔、盲孔、去除PI膜開窗(單面或二面開窗)。另外還可對PI膜微弱腐蝕,使表面粗化提高與導體結(jié)合力,可去除PI殘留膠斑。TPE3000液對液晶聚合物(LCP)膜也有同樣作用。
(2) 減成法、全加成法與半加成法
PCB,包括FPC都趨向于高密度互連(HDI),HDI的特征是細線條、小孔和多層。細線條是L/S在0.1/0.1mm以下,線節(jié)距小于0.2mm。日本COF板已有線節(jié)距0.05mm (L/S=25/25μm)實現(xiàn)量產(chǎn)化。這必然考慮高密度細線路圖形形成技術(shù),按工藝方法有減成法、全加成法和半加成法三種途徑。
a.減成法 (Substractive Process) 這是普遍采用的銅箔蝕刻法,是項延用幾十年的成熟的技術(shù),現(xiàn)在典型的是光致干膜抗蝕劑圖形轉(zhuǎn)移法。
為達到細線條,提高抗蝕劑解像力,一是采用薄干膜抗蝕層; 二是采用濕膜(液態(tài)光致抗蝕劑)。再是提高蝕刻能力,一方面保持蝕刻液穩(wěn)定性,另一方面改進蝕刻設備。還有是采用薄銅箔,銅箔厚度薄可以減少側(cè)蝕而確保蝕刻精度。經(jīng)改進后的減成法工藝在量產(chǎn)75μm (3mil) - 50μm (2mil)方面已不成問題,日本己可達到20μmL/S,因此仍是HDI板的主流工藝。
b.全加成法 (Full Additive Process) 這種工藝是直接采用絕緣基板,流程如下: ①絕緣基板;②在板材表面產(chǎn)生一層可導電種子薄層(Seed Layer),如濺射法得到或化學鍍法活化層; ③光致抗蝕劑制作負圖形; ④圖形電鍍銅; ⑤去除光致抗蝕劑完成微蝕刻后再涂覆絕緣層,并制作導通孔(可是感光性樹脂或激光穿孔),形成活化層;⑥再光致抗蝕劑制作負圖形; ⑦再圖形化學沉銅-電鍍銅;⑧去除光致抗蝕劑完成第二層導體圖形,若多層可繼續(xù)積層。
FPC可以用PI膜為基材,絕緣層是感光性PI樹脂。目前已制作出L/S=5/5μm的細線路,微導通孔直徑20μm,甚至10μm。
c.半加成法 (Semi- Additive Process) 這種工藝是介于減成法與全加成法之間, 流程如下: ①可以用覆薄銅箔板或絕緣基板做起; ②進行鉆孔或激光穿孔,然后再化學沉銅形成導通孔; ③表面形成負圖形; ④進行圖形鍍銅; ⑤去除光致抗蝕劑(干膜); ⑥蝕刻銅,這是種階梯差別式快速蝕刻法,把導線間薄銅箔快速蝕去。
(3) 積成法技術(shù)
剛性HDI板制造技術(shù)主要采用積成法(Build Up),對于撓性多層板(MFPC)和剛撓結(jié)合板(R-FPC)同樣適用。
積層主要方法有逐層積層法、凸盤連接法、全微孔連通法、一次壓合法等。
Via孔形成有機械鉆孔、機械沖孔、激光穿孔、等離子蝕孔、感光成孔、化學蝕孔等。
撓性多層板制作同樣可采用積層法工藝,實行盲孔與埋孔及堆疊微導通孔,實現(xiàn)高密度化. 所用積層技術(shù)除通常的逐層積層法外,也可用一次壓合積層法等。
(4) 覆蓋膜的形成
有關(guān)撓性線路圖形覆蓋膜的形成,采用感光性覆蓋膜(PIC)層壓于板面,經(jīng)過曝光顯影露出導體連接盤. 此方法不需要覆蓋膜預先沖或鉆孔開窗口,得到圖形位置正確精度高. 還有新技術(shù)是蝕刻聚酰亞胺方法,使聚酰亞胺覆蓋膜或基材開孔. 現(xiàn)有更進一步的新技術(shù),是采用電泳鍍膜法,是把裸銅線路的撓性板放入聚酰亞胺樹脂液中,經(jīng)通電在銅線路周圍吸附聚酰亞胺,就形成線路的保護層。
(5) 撓性印制板的設備變化
撓性印制板的生產(chǎn)方式按在制板形式,有單片式生產(chǎn)和成卷式生產(chǎn)(Roll to Roll). 單片式生產(chǎn)方式與剛性板相同,基板分割成在制板(Panel)在單機上逐塊生產(chǎn). 為提高生產(chǎn)效率,新型設備的開發(fā)成功,更多地采用成卷生產(chǎn). 除了單面撓性板全自動成卷生產(chǎn)線外,為適應雙面板與多層板成卷生產(chǎn),產(chǎn)生了許多單工序的成卷式生產(chǎn)設備,如成卷式清洗機、成卷式自動曝光機、成卷式?jīng)_壓機等. 最近又有成卷式數(shù)控鉆床推出。
作為生產(chǎn)的自由度是單片式生產(chǎn)更方便,因此單片式生產(chǎn)的FPC設備同樣得到重視與改進,這方面主要是改進傳送機構(gòu),適合更薄的FPC生產(chǎn)加工。
如Chemcut公司的堿性腐蝕機[Circuitree 05/9 p34], 原好傳送薄板厚度0.1mm, 發(fā)展到傳送薄板厚度0.05mm, 現(xiàn)在新設備可以傳送25μmPI膜、銅箔1/4oz的雙面板,蝕刻后線路圖形L/S=25μm。這種設備傳送輪一排是圓形輪,把薄板送向前進; 另一排是S輪,防止薄板下落卷纏。
還如Hoellmuller公司有超薄膜(UTF)傳送系統(tǒng),在浸入式溶液處理槽內(nèi)是無接觸傳送,在傳送出入口軋輥軸起夾水作用,軸上有凹槽嵌入導向棍,防止薄板下落卷纏。
3.3產(chǎn)品種類發(fā)展
(1) 手機類FPC要求
手機的變遷帶動了所用印制板的變化, 特別是采用多種撓性板。手機的輕薄化多功能化使得剛性板被撓性板所替代。手機中不同部位的撓性板有不同的結(jié)構(gòu)與要求如下。
a. 按鍵開關(guān)板, 是撓性4層板, 厚度不超過0.3mm。該撓性板部分表面裝載發(fā)光二極管和輸出入連接口等元件外, 表面平整不需高的彎曲性, 因此表面可用阻焊劑涂覆保護。 該4層結(jié)構(gòu)撓性板彎折部位卻是單層導體,有二處是單層導體可以S型彎折。
b 液晶顯示模塊板, 包括主LCD撓性板與副LCD撓性板, 前者為雙面板后者是單面板。 在撓性板上要直接安裝驅(qū)動LCD的裸芯片及附加阻容元件, 裸芯片IC的接合一般采用異向?qū)щ娔?ACF)粘合, 撓性板也要經(jīng)受加熱加壓, 因此采用無粘合劑的單面與雙面覆銅箔聚酰亞胺膜。
c. 上部連接板, 在手機上部或翻蓋部除有液晶顯示模塊板外, 還有安裝連接發(fā)光二極管與受話器、照相附加裝置, 以及與下部連接的撓性板, 這是雙面板。 該雙面板采用覆蓋膜保護, 為確保耐彎折性把處于鉸鏈彎折部位的二層導體是分離開的, 板面部分區(qū)域采用銀層屏蔽防止信號間干擾
手機中撓性板主要采用聚酰亞胺基板, 需要基板薄型化、無粘合劑、無鹵素等。 對于表面絕緣層(覆蓋膜) 需要薄型化與減少粘合劑滲出, 以提高連接盤窗口位置與尺寸精度。進一步發(fā)展是采用感光性聚酰亞胺樹脂涂層, 獲得更好的性能。 另外, 需要提高鍍銅與鍍鎳鍍金層的耐彎曲性, 有利于整個撓性板耐彎曲性的上升。
(2) 數(shù)字化設備的多層FPC
采用多層撓性板的電子設備初期有手提電腦、存儲卡、照相機等, 是數(shù)字化浪潮的到來?,F(xiàn)面臨著液晶顯示器、DVD光學磁頭、數(shù)碼照相機、數(shù)字化攝錄像機等都采用多層撓性板。 如液晶顯示器的連接部是厚度0.6mm的8層撓性板, 數(shù)碼照相機采用6層撓性板。普通的翻蓋式手機彎折部位采用單面或者雙面撓性板, 現(xiàn)在的彩屏與附加照相功能的手機就用到4層撓性板。
多層撓性印制板的設計概念上,是把安裝元件部、電纜連接部與接插部三者成為立體化的一體. 設計規(guī)格通常為3~10層線路,最小線寬/線距0.075/0.075mm,最小鍍通孔孔徑0.25mm, 連接盤直徑0.50mm。同樣可采用積層法工藝制造多層撓性板,盲/埋導通孔孔徑0.1mm, 連接盤直徑0.3mm. 采用基材聚酰亞胺,厚度25μm或12μm; 層間粘合劑是用丙烯酸類粘結(jié)片或預浸材料。
多層撓性印制板制造技術(shù)上面臨課題,有位置重合度、表面平整度和可靠性等。高密度多層板的層間重合度是項重要指標,撓性板的基材聚酰亞胺吸濕性大更易尺寸變化, 因此層壓前后的穩(wěn)定處理很重要。 板面安裝以貼片元件為主,要求高的平整度。 多層撓性板的可靠性試驗主要經(jīng)受高溫高濕加電壓試驗,高溫低溫循環(huán)試驗,熱應力沖擊試驗。
(3)汽車電子用的R-FPC – 多彎曲與半彎曲R-FPC
轎車中用到許多電子元器件,大約有250個專用電子控制裝置,都要用到PCB和連接線來組成完整系統(tǒng)。為了輕巧、可靠就用到R-FPC,現(xiàn)在已經(jīng)有操縱傳感器、發(fā)動機控制器、剎車輔助裝置、窗升降裝置、傳動系統(tǒng)和智能化系統(tǒng)應用。
為了適應不同部位、不同性能要求,現(xiàn)在有二種類型R-FPC: 多撓曲與半撓曲R-FPC。
A. 多撓曲R-FPC,是用PI撓性膜為基材,由剛性與撓性兩部分構(gòu)成。2層與多層的多彎曲R-FPC,用于要多次移動彎曲的部位。在性能上特別重視耐熱性與尺寸穩(wěn)定性。層間粘合層Z方向的CTE要小,防止在高溫沖擊下PTH孔壁裂縫受破壞。除PI粘合膜外,也用不流動性的FR-4半固化片。也有用PEN或PET材料,R-FPC的結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定。為實現(xiàn)高速傳輸與高可靠性,也可選用LCP材料。
B.半彎曲R-FPC 通常是只在安裝、返工和維修時才彎曲的R-FPC,只需經(jīng)受幾次彎曲。因此為降低成本,選用可彎曲而并非撓曲性好的基材。??捎媒?jīng)改性環(huán)氧樹脂的薄FR-4基板,不必用PI膜。半彎曲R-FPC生產(chǎn)過程也與常規(guī)雙面或多層板相同,僅需對彎曲部位布線設計與厚度注意控制。
C.黃色(Yellow)FPC是RUWEL公司一種新的R-FPC,介于半彎曲與多彎曲兩種R-FPC之間,是項革命性的R-FPC技術(shù)。PI膜或其它撓性膜全被聚合物代替, 聚合物僅選擇性地覆蓋在彎曲區(qū)域上,在剛性區(qū)域是沒有撓性材料的。Yellow-FPC的加工過程,撓性區(qū)層壓與剛性多層板層壓相同。Yellow-FPC的彎曲強度,盡管沒有撓性基材也較好, 遠遠高于半彎曲R-FPC。
(4)IC封裝用撓性印制板
IC是由硅、鍺等半導體加工成晶圓 (Wafer),再切割成芯片封裝成集成電路。IC的封裝形式有多種,也隨小型化、高集成化而發(fā)展。如雙列直插式封裝(DIP)、四邊扁平封裝(QFP)、針柵陣列封裝(PGA)、球柵陣列封裝(BGA)、芯片級尺寸封裝(CSP)、系統(tǒng)內(nèi)封裝(SiP),以及多芯片封裝(MCP)或多芯片模塊(MCM)等等。
集成電路封裝用印制板即IC載板,是印制電路板的一個分支。IC載板按所用材料不同有無機載板(陶瓷基板)和有機載板(樹脂基板),有機載板又有剛性與撓性區(qū)分。 撓性板上直接安裝芯片稱為COF,是種IC載帶。IC封裝進入BGA、CSP和MCP時期,撓性載板應用大量增加。
撓性載板面臨著高密度化、高速化,在技術(shù)上主要體現(xiàn)在三方面。 一是線路圖形節(jié)距不斷變小,COF載帶的最小線路節(jié)距達到30μm(線寬/線距15μm/15μm),常規(guī)的銅箔蝕刻工藝難以達到這精細線路要求,較多的采用半加成法工藝。 二是連接盤的表面涂覆層,要求平整均勻,適合球點焊接或金絲打焊,較多采用鍍錫或鎳/金,為保持撓曲性應選擇韌性好的鍍層。 三是基材要有好的高頻特性,介電常數(shù)與介質(zhì)損耗要小,無粘合劑的二層結(jié)構(gòu)覆銅板就優(yōu)于三層結(jié)構(gòu)的。
(5) 剛撓結(jié)合印制板的應用擴大
剛撓結(jié)合印制板的應用已從航空航天與軍用轉(zhuǎn)向民用為主,數(shù)字化攝錄像機、可視電話、數(shù)碼照相機和附帶照相手機等家電設備都用到了.最近光通信相關(guān)產(chǎn)品也用到剛撓板。 在日本剛撓板的增長率遠高于撓性板,如2002年41億日元,2003年達到201億日元,將近5倍,而2004年會再增30%。
剛撓結(jié)合印制板是由剛性板與撓性板兩部分組成。 剛性部分是剛性基材構(gòu)成,強度高不易翹曲,貼片元件安裝牢固, 這不同于多層撓性板的剛性區(qū)域是靠厚度支撐的。剛撓板制造中面臨課題是:
a.撓性部份形成,首先是選擇吸濕性小尺寸穩(wěn)定性好的基材,無粘合劑的二層結(jié)構(gòu)聚酰亞胺覆銅板就優(yōu)于三層結(jié)構(gòu)聚酰亞胺覆銅板。
b. 剛性部分的形成,常用FR-4基板. 剛撓結(jié)合是采用半固化片粘結(jié)壓合,為防止環(huán)氧樹脂溢出在撓性部分上,使用無或少環(huán)氧樹脂流出的預浸材料. 在剛性部分積層時,有同樣問題,可選擇涂樹脂銅箔(RCC)層壓。
c. 鍍通孔的形成, 剛撓結(jié)合部位是由多種材料構(gòu)成,鉆孔時工藝參數(shù)要作優(yōu)選,不是環(huán)氧玻璃布或聚酰亞胺的條件. 在激光鉆微小孔時也會碰到不同材料的要求. 同樣,在去鉆污與化學沉銅、電鍍銅時也因材料不同而影響到工藝條件。
二. FPC質(zhì)量保證與標準
1). PCB標準概要
標準是衡量事物的準則,產(chǎn)品標準是評判產(chǎn)品品質(zhì)的尺度。印制板標準從地域范圍區(qū)分有國際標準、國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準; 從印制板相關(guān)系體系區(qū)分有基礎標準、設計標準、材料標準、成品標準、試驗方法、裝配標準等。
2). FPC標準
國際IEC
IEC 60326 – 7 (1989) 無貫穿連接單雙面撓性印制板
IEC 60326 – 8 (1989) 有貫穿連接單雙面撓性印制板
IEC 60326 – 9 (1991) 撓性多層印制板
IEC 60326 – 10 (1991) 剛撓雙面印制板
IEC 60326 – 11 (1991) 剛撓多層印制板
中國GB GJB
GB/T 14515 (1993) 有貫穿連接單雙面撓性印制板
GB/T 14516 (1993) 無貫穿連接單雙面撓性印制板
GB/T 4588.10 (1995) 有貫穿連接剛撓雙面印制板
GB/T 13555 (1992) 印制電路用撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜
GB/T 13556 (1992) 印制電路用撓性覆銅箔聚酯薄膜
GB/T 14708 (1993) 印制電路用涂膠聚酯薄膜
GB/T 14709 (1993) 印制電路用涂膠聚酰亞胺薄膜
GJB 20604 (1996) 撓性和剛撓印制板總規(guī)范
GJB 2830 (1997) 撓性和剛撓印制板設計要求
日本JIS JPCA
JIS C 5016 (1994) 撓性印制板試驗方法
JIS C 5017 (1994) 撓性單雙面印制板
JIS C 6471 (1994) 撓性印制板用覆銅箔層壓板試驗方法
JIS C 6472 (1994) 撓性印制板用覆銅箔層壓板 - 聚酯薄膜、聚酰亞胺薄膜
JPCA-BM03 (2003) 撓性印制板用覆銅箔層壓板 (有CPCA/JPCA-BM03 中文版)
JPCA – FC-01 撓性單面印制板
JPCA – FC-02 撓性雙面印制板
JPCA – FC-03 撓性印制板外觀標準
美國 IPC
IPC 2223 (1998) 撓性印制板設計規(guī)范
IPC 4202 (2002) 撓性印制板用撓性絕緣基材
IPC 4203 (2002) 撓性印制板用撓性覆蓋膜與粘結(jié)片
IPC 4202 (2002) 撓性印制板用撓性覆銅箔板
IPC 4562 (2000) 印制電路用銅箔
IPC 6013A (2003) 撓性印制板鑒定與性能規(guī)范 (有CPCA/IPC 6013A 中文版)
IPC/JPCA 6202 (1999) 單、雙面撓性印制板性能指南
MIL – P-50884 C (1993) 撓性和剛撓印制板
IPC-A-600F (1999) 印制板的可接收性 (4.1撓性及剛撓板)