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FPC发展对FCCL提出哪些新要求

FPCworld 来源:捷配PCB 2023-08-04 15:03 次阅读

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R-FPC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,需要一般单面FPC的导线距离从100um缩小到50um以下,双面FPC的导线间距也由一般的150um减少为75um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,也出现了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,具体就是将FCCL结构中的绝缘层(PI膜)要降低到25um以下的厚度,它所构成线路的导体层(铜箔),从原来的35um,减到17.5um、12um、9um,甚至达到6um。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褶皱和损伤的问题,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

近年来,新型液晶显示器和高像素数码照相机都在所用的FPC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尺寸只有数毫米的宽度。双面FPC一般要比单面FPC在弯折挠曲性上低,双面FPC在进行反复的弯折挠曲时,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。

另外FPC使用环境和使用方法也在发生转变,以前有高挠曲性要求的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,但近年来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来的技术发展,也对FPC的挠曲特性要求越来越严格。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,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FCCL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性和高产品合格率。

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FPC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。

总的来说,随着高密度布线的FPC、多层FPC、R-FPC和积层法多层FPC的制造技术取得更大的发展,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、高挠曲性、高频性(低介电常数性)、高耐热性(即高Tg)等FCCL产品。

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原文标题:FPC发展对FCCL提出哪些新要求

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