柔性印制電路基礎(chǔ)

1、保護(hù)膜銅箔基材保護(hù)膜銅箔基材保護(hù)膜PI膠銅箔膠保護(hù)膜銅箔基材保護(hù)膜銅箔基材保護(hù)膜PI膠銅箔膠PI膠銅箔膠PI柔性印制電路基礎(chǔ)1.柔性印制電路基礎(chǔ)1.1分類及結(jié)構(gòu)(1)柔性單面印制板：包含一個(gè)導(dǎo)電層，可以有或無增強(qiáng)層。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，其質(zhì)量也最容易控制；PI膠銅箔膠PI柔性雙面印制板：指包含兩層具有鍍通孔的導(dǎo)電層，可以有或無增強(qiáng)層。結(jié)構(gòu)比單面板要復(fù)雜，需經(jīng)過鍍覆孔的處理，控制難度較高；保護(hù)膜銅箔基材保護(hù)膜銅箔基材純膠保護(hù)膜銅箔基材純膠銅箔基材保護(hù)膜柔性多層印制板：指包含三層或更多層具有鍍通孔的導(dǎo)電層，可以有或無增強(qiáng)層。其結(jié)構(gòu)形式就更復(fù)雜，工藝質(zhì)量更難控制。PI膠銅箔膠PI純膠PI膠銅箔

2、膠PI純膠PI膠銅箔膠PI1.2柔性電路的特性柔性電路能夠得到廣泛的應(yīng)用，有以下特點(diǎn)：1）柔性電路體積小重量輕：柔性電路板最初的設(shè)計(jì)是用于替代體積較大的線束導(dǎo)線。在目前的接插（cutting-edge電子器件裝配板上，柔性電路通常是滿足小型化和移動要求的唯一解決方法。對于既薄又輕、其結(jié)構(gòu)緊湊復(fù)雜的器件而言，其設(shè)計(jì)解決方案包括從單面導(dǎo)電線路到復(fù)雜的多層三維組裝柔。性組裝的總重量和體積比傳統(tǒng)的圓導(dǎo)線線束方法要減少70%。柔性電路還可以通過使用增強(qiáng)材料或襯板的方法增加其強(qiáng)度，以取得附加的機(jī)械穩(wěn)定性。2）柔性電路可移動、彎曲、扭轉(zhuǎn)：柔性電路可移動、彎曲、扭轉(zhuǎn)而不會損壞導(dǎo)線，可以遵從不同形狀和特殊的封裝

3、尺寸。其僅有的限制是體積空間問題。由于可以承受數(shù)萬次的動態(tài)彎曲，柔性電路可很好地適用于連續(xù)運(yùn)動或定期運(yùn)動的內(nèi)連系統(tǒng)中，成為最終產(chǎn)品功能的一部分。3）柔性電路具有優(yōu)良的電性能、介電性能及耐熱性：柔性電路提供了優(yōu)良的電性能。較低的介電常數(shù)允許電信號快速傳輸；良好的熱性能使組件易于降溫；較高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度或熔點(diǎn)使得組件在更高的溫度下良好運(yùn)行。4）柔性電路具有更高的裝配可靠性和產(chǎn)量：柔性電路減少了內(nèi)連所需的硬件，如傳統(tǒng)的電子封裝上常用的焊點(diǎn)、中繼線、底板線路及線纜，使柔性電路可以提供更高的裝配可靠性和產(chǎn)量。5）柔性電路可以進(jìn)行三維（3-D）互連安裝：許多電子設(shè)備有很多的輸入和輸出陣列，常常需要占據(jù)不止

4、設(shè)備的一個(gè)面，這樣就需要三維的互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行互連。柔性電路在二維上進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，但可以進(jìn)行三維的安裝。6）柔性電路有利于熱擴(kuò)散：平面導(dǎo)體比圓形導(dǎo)線有更大的面積/體積比率，這樣就有利于導(dǎo)體中熱的擴(kuò)散，另外，柔性電路結(jié)構(gòu)中短的熱通道進(jìn)一步提高了熱的擴(kuò)散。7）低成本：用柔性PCB裝連，能使總的成本有所降低。這是由于柔性PCB的導(dǎo)線各種參數(shù)的一致性，實(shí)行整體端接，消除了電纜導(dǎo)線裝連時(shí)經(jīng)常發(fā)生的錯(cuò)誤和返工,且柔性PCB的更換比較方便；柔性PCB的應(yīng)用使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化，它可直接粘附到構(gòu)件上，減少線夾和其固定件；對于需要有屏蔽的導(dǎo)線，用柔性PCB價(jià)格較低；由于柔性覆箔板可連續(xù)成卷狀供應(yīng)，因此可實(shí)現(xiàn)柔性PCB的

5、連續(xù)生產(chǎn)，這也有利于降低制作成本。柔性印制電路除了有上述優(yōu)點(diǎn)之外，還存在一些局限之處。如一次性初始成本高，由于柔性PCB是為特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)、制造的，所以開始的電路設(shè)計(jì)、布線和照相底版所需的費(fèi)用較高。除非有特殊需要應(yīng)用柔性PCB外，通常少量應(yīng)用時(shí)，最好不采用；柔性PCB的更改和修補(bǔ)比較困難，柔性PCB一旦制成后，要更改必須從底圖或編制的光繪程序開始，因此不易更改。其表面覆蓋一層保護(hù)膜，修補(bǔ)前要去除，修補(bǔ)后又要復(fù)原，這是比較困難的工作；尺寸受限制，柔性PCB在目前還不是很普遍的情況下，通常用間歇法工藝制造，因此受到生產(chǎn)設(shè)備尺寸的限制，不能做得很長，很寬；裝連人員操作不當(dāng)易引起柔性電路的損壞，其錫焊

6、和返工需要經(jīng)過訓(xùn)練的人員操作。1.3柔性印制電路技術(shù)的應(yīng)用柔性電路有二大類別的使用：柔性安裝（flex-to-fitorflex-to-install）和動態(tài)撓曲（dynamicflexing）。到目前為止，柔性安裝的應(yīng)用占目前柔性電路的絕大多數(shù)，該類產(chǎn)品設(shè)計(jì)成僅一次撓曲，當(dāng)它們在安裝應(yīng)用時(shí)而進(jìn)行的撓曲，這類產(chǎn)品最常見的例子是在噴墨打印機(jī)中的應(yīng)用，墨盒有一個(gè)柔性電路連接到機(jī)架來控制油墨，該柔性電路提供系列的連接盤來與打印機(jī)電纜連接，與噴嘴互連就可以打印出圖形來。用于動態(tài)撓曲的柔性電路的設(shè)計(jì)常常是希望能夠在其使用壽命內(nèi)可以進(jìn)行很多次的撓曲，要么是間歇式的，如在電子產(chǎn)品或牽引中用作樞紐的柔性電路要

7、么是連續(xù)的，如用于磁盤驅(qū)動讀寫頭的柔性電路。柔性印制電路板下游應(yīng)用極為廣泛，信息產(chǎn)品包括有筆記本電腦（）、硬盤驅(qū)動器（）、d通訊產(chǎn)品有手機(jī)、無線通訊，視訊產(chǎn)品有攝像機(jī)，消費(fèi)性電子產(chǎn)品有照相機(jī)，監(jiān)視器有、等。其中應(yīng)用于、手機(jī)及監(jiān)視器的柔性印刷電路板是市場成長最快速的領(lǐng)域。手機(jī)使用柔性印制電路板的部分，包括面板、按鍵、彈片等。柔性印制板的材料從柔性印制電路板的結(jié)構(gòu)分析，構(gòu)成柔性印制電路板的材料有絕緣基材、膠粘劑、金屬導(dǎo)體層（銅箔）、覆蓋層以及增強(qiáng)材料。導(dǎo)體層用于柔性覆箔的金屬導(dǎo)體有：銅箔、鋁箔和銅-鈹合金箔等，在選擇金屬箔導(dǎo)體時(shí)，應(yīng)綜合考慮其電載荷容量、最終組件的撓曲能力、連接的形式、工作溫度、耐

8、化學(xué)性能以及在組裝和加工過程中的性能，同時(shí)還應(yīng)考慮金屬在最終使用時(shí)的物理和化學(xué)性能。銅箔的分類及性質(zhì)柔性印制板最常用的導(dǎo)體層是銅箔，分為壓延銅箔（RA）和電解銅箔（ED）,它是覆蓋粘結(jié)在絕緣基材上的導(dǎo)體層，經(jīng)過最后選擇性蝕刻成為所需要的圖形。選擇何種類型的銅箔作為柔性板的導(dǎo)體，要根據(jù)圖形的精度要求和應(yīng)用范圍所決定。但從兩種銅箔性能上的比較，各有優(yōu)點(diǎn)，壓延銅箔的延展性、抗彎曲性能要優(yōu)越于電解銅箔，它的延伸率達(dá)2045，電解銅箔為440。銅箔的規(guī)格銅箔的厚度規(guī)格有：18微米或單位面積重0.5OZ2/;ft35微米或單位面積重1OZ2/;ft)70微米或單位面積重2/絕緣基材柔性板的絕緣基材，必須是

9、可撓曲的絕緣薄膜，作為載體它應(yīng)具有良好的物理和化學(xué)性能。應(yīng)用比較多的柔性板的載體是聚酰亞胺薄膜系列，其次是聚酯薄膜系列。2.2.聚1酯薄膜聚酯薄膜是最為廣泛使用的一種薄膜，用于柔性覆銅板中的聚酯應(yīng)具有以下基本特征：良好的介電性能；較好的耐化學(xué)性和較低的吸濕性；較好的尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，并要求可在105C以下連續(xù)使用。與聚酰亞胺相比，聚酯材料具有價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，較佳的耐濕性能，有類似的電氣和物理性能。聚酯基材的厚度通常為，適用于CC的工作環(huán)境，廣泛應(yīng)用于汽車儀表盤、照相機(jī)、打印機(jī)等。聚酯的耐高溫性能較差，不能采用常規(guī)的錫鉛焊料焊接，通常采用特殊的焊接技術(shù)如：冷壓接技術(shù)或低溫焊料合金或使用導(dǎo)電粘

10、結(jié)劑。緣緣2.2.2聚酰亞胺薄膜該類材料具有獨(dú)特的化學(xué)、物理、力學(xué)和電學(xué)性能。聚酰亞胺薄膜由如下特點(diǎn)：八、具高度曲柔性，可立體配線，依空間限制改變形狀；耐高低溫，耐燃；可折疊而不影響訊號傳遞功能，可防止靜電干擾；化學(xué)變化穩(wěn)定，安定性、可信賴度高；利于相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，可減少裝配工時(shí)及錯(cuò)誤，并提高有關(guān)產(chǎn)品的使用壽命；良好的絕緣性能，體積電阻率可達(dá)1015Q.cm；優(yōu)良的介電性能，介電常數(shù)3.03.4，介電損耗0.010.002；對常用基體、金屬和介電材料的粘結(jié)性優(yōu)良；根據(jù)需要，可形成薄膜，也可形成厚膜。FPC中常用的PI膜是Dupont公司的Kapton,目前已有的厚度為，7.5,12.5,25，

11、50，75和125微米。聚緣酰緣亞胺、聚酯薄膜性能對照表性能聚酰亞胺(Kapton)聚酯極限張力N/mm2172172極限延伸率70%120%因蝕刻引起的尺寸變化mm/m2.55.0介電常數(shù)(103Hz)3.53.2損耗角正切(103Hz)0.00250.005體積電阻率MQ.cm10121012燃燒性自熄易燃介電強(qiáng)度MV/m275300吸潮2.7%0.8%耐熱性能400C150C浮焊試驗(yàn)通過通過2.3粘結(jié)層有粘結(jié)層的柔性基材中，粘結(jié)層是將金屬箔與絕緣層結(jié)合在一起的中間層，其性能直接影響到柔性基材的性能，如介質(zhì)薄膜與金屬箔之間的剝離強(qiáng)度、抗撓曲性能、化學(xué)性能、耐濕性能、抗電遷移性能、工作溫度等

12、。由于粘結(jié)劑與介質(zhì)基片之間在柔性板的制造過程中還有一定的化學(xué)反應(yīng)，因此對于不同的介質(zhì)基片還應(yīng)選擇相對應(yīng)的粘結(jié)劑體系，粘結(jié)劑的性能必須與介質(zhì)基片相適應(yīng)。柔性板使用的粘結(jié)劑必須能夠承受各種工藝條件和在印制線路板的制造中所使用的化學(xué)藥品的侵蝕，并沒有分層或降解的現(xiàn)象。表2-2柔性板常用粘結(jié)劑性能比較粘結(jié)劑類型耐熱性耐化學(xué)性介電性能合結(jié)力彎曲能力吸濕性成本聚酯中等好極好極好極好好低環(huán)氧樹脂好好極好極好中等好中等丙烯酸極好好好極好好中等中等極好好好中等中等差高酚醛好中等好中等中等好低粘結(jié)劑比較常用的是丙烯酸樹脂類和環(huán)氧樹脂類，但由于制造廠不同有很大差異，不能一概而論。2.4覆蓋層覆蓋層是柔性板和剛性板最

13、大不同之處，其作用超出了剛性板的阻焊膜，它不僅是起阻焊作用，而且使柔性電路不受塵埃、潮氣、化學(xué)藥品的侵蝕以及減小彎曲過程中應(yīng)力的影響，它要求能忍耐長期的撓曲。由于覆蓋層是覆蓋于蝕刻后的電路之上，這就要求它有良好的敷形性，才能滿足無氣泡層壓的要求。覆蓋層材料根據(jù)其形態(tài)可分為干膜型和油墨型，根據(jù)是否感光性而分為非感光覆蓋層和感光覆蓋層。如圖2.5所示圖2.5覆蓋層工藝的選擇覆蓋膜材料結(jié)構(gòu)如圖所示。圖2.5覆蓋膜材料結(jié)構(gòu)2.5增強(qiáng)板柔性印制板由于需要彎曲，不希望機(jī)械強(qiáng)度和硬度太大，而需要裝配元件或接插件的部位就要粘貼適當(dāng)材料的增強(qiáng)板，一般常用和基材相同材質(zhì)的薄膜或剛性印制板所使用的原材料，如紙酚醛板

14、、環(huán)氧玻璃布、I金屬板等。如果插裝焊接大量的有引線的元件與大型接插件時(shí)，應(yīng)使用較厚的環(huán)氧玻璃布層壓板，即使厚薄相同，環(huán)氧玻璃布層壓板的機(jī)械強(qiáng)度要比紙酚醛層壓板大得多。最近，使用鋁板和不銹鋼板作為增強(qiáng)板的情況也不斷增加，由于金屬板還可兼作散熱板，不僅機(jī)械強(qiáng)度大，而且成型加工容易，許多方面都能使用。金屬板和其它材料的增強(qiáng)板在加工方面有些不同，特別是不銹鋼板粘結(jié)強(qiáng)度差，粘結(jié)前必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚怼?.6無粘結(jié)層的柔性基材傳統(tǒng)柔性板基材，主要是以聚酰亞胺膜粘結(jié)劑銅箔之三層結(jié)構(gòu)為主，粘結(jié)劑是以階改性環(huán)氧（）或丙稀酸（）為主，但粘結(jié)劑的耐熱性與尺寸穩(wěn)定性不佳，長期使用溫度限制在CC,使得三層有膠柔板基材

15、的應(yīng)用領(lǐng)域受限。新發(fā)展的無膠柔板基材僅由聚酰亞胺膜銅箔之二層結(jié)構(gòu)所組成，因?yàn)椴恍枋褂谜辰Y(jié)劑而具有長時(shí)間可靠性、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)異性，符合現(xiàn)今高檔電子產(chǎn)品朝向輕巧化、人性化、高功能、細(xì)線化、高密度之趨勢，所以無膠柔板基材勢必成為市場的主流，而且未來銅厚度在M以下的需求將大大增加。(a)三層結(jié)構(gòu)材料銅箔(a)三層結(jié)構(gòu)材料銅箔聚酰亞胺(b)二層結(jié)構(gòu)材料圖2.10(a)(b)為三層與二層(無粘接劑型)柔板結(jié)構(gòu)比較目前無粘結(jié)劑柔性基板的主要應(yīng)用于高密度的IC元件組裝，包括LCD驅(qū)動IC組裝的COF及CSP的FlexType構(gòu)裝柔性板。另外一項(xiàng)很熱門的應(yīng)用是行動通訊顯示器的組裝，自1998年開始量產(chǎn)使用COF技術(shù)，所使用的柔性載板即是無粘結(jié)劑型，目前僅有少數(shù)日本大廠進(jìn)入量產(chǎn)，但相信它將是未來行動通訊顯示器組裝的主流。在COF技術(shù)發(fā)展出來之前，行動通訊顯示模組已經(jīng)歷三代演進(jìn),第一代為打線封裝(wirebonding)，第二代為TAB(Tapeautomat