PCB 기술 - FPC 기술 및 재료 개발 및 기술 동향

FPC 기술은 플렉시블 소재가 인쇄, 도금 등의 공정을 통해 만들어진 회로기판을 말한다.FPC는 기존 강성 회로기판보다 일정 범위 내에서 자유롭게 구부리고 접을 수 있어 공간이 제한된 전자기기에 적합하다.무게가 가볍고 크기가 작으며 접을 수 있다는 장점 때문에 FPC는 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기 등 각종 전자제품에 널리 활용되고 있다.

기존 FPC의 경우 동박 도체를 폴리이미드 등 기막에 고정하고 중간에 에폭시 수지 등 접착제를 삽입한 뒤 식각을 통해 형성된 회로를 보호막으로 덮는다.이런 구조는 에폭시 수지 등의 접착제를 사용한다.이 레이어로 구성된 높은 기계적 신뢰성 때문에 지금도 일반적인 표준 구조 중 하나입니다.그러나 에폭시 수지나 아크릴 수지와 같은 접착제는 폴리이미드 수지 기질막보다 내열성이 낮기 때문에 전체 FPC (병목) 사용 온도의 상한을 결정하는 병목이 된다.

이 경우 내열성이 낮은 접착제의 FPC 구조를 배제할 필요가 있다.이 구성은 전체 FPC의 두께를 최소화할 뿐만 아니라 굴곡 방지 등 기계적 성능을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 정교한 회로나 다중 회로를 형성하는 데 유리하다.폴리이미드층과 도체층으로만 구성된 무접착제 복동판 소재가 실제 사용에 투입돼 다양한 목적에 적합한 소재의 선택의 폭이 넓어졌다.

FPC에는 양면 통공 구조나 다중 레이어 구조를 가진 FPC도 있습니다.FPC 양면 회로의 기본 구조는 강성 PCB와 거의 같습니다.접착제는 층간 접착에 쓰인다.그러나 최근의 고성능 FPC는 접착제를 포함하지 않고 폴리이미드 수지만을 사용하여 복동판을 형성합니다.많은 예가 있다.FPC 다중 레이어 회로의 레이어 구성은 PCB를 인쇄하는 레이어 구성보다 훨씬 복잡합니다.그것들은 다층 강성 유연성 또는 다층 유연성이라고 불린다.층수를 늘리면 유연성이 떨어지고 부품에서 구부림에 사용되는 층수를 줄이거나 층간의 접착을 제거하여 기계운동의 자유도를 증가시킬수 있다.다층 강유연판을 만들기 위해서는 많은 가열 과정이 필요하기 때문에 사용하는 재료는 반드시 높은 내열성을 가져야 한다.무접착제 복동판의 사용이 증가하고 있다.

FPC 기술 동향

용도가 다양해지고 컴팩트해짐에 따라 전자 장치에 사용되는 FPC는 고밀도 회로와 정성적 의미의 고성능을 필요로 한다.FPc 회로 밀도의 최신 변화.감성법 (식각법) 은 도체 간격이 30um 또는 더 작은 단면 회로를 형성하는 데 사용할 수 있으며, 도체 간격이 50um 또는 더 짧은 양면 회로도 이미 실제 사용에 들어갔다.양면 회로나 다층 회로를 연결하는 도체층 사이의 구멍 지름도 점점 작아져 현재 구멍 지름이 100um 이하인 구멍은 이미 대량 생산 규모에 이르렀다.

제조 기술의 관점에서 볼 때, 고밀도 회로의 가능한 제조 범위.회로 간격과 통공 지름에 따라 고밀도 회로는 크게 세 가지 유형으로 나뉜다. (1) 전통적인 FPC;(2) 고밀도 FPC,(3) 초고밀도 FPC.

전통적인 감성법에서는 간격이 150um이고 통공직경이 15um인 FPC가 이미 대량으로 생산되였다.재료 또는 가공 장비의 개선으로 인해 뺄셈에서도 30um의 회로 간격을 가공할 수 있습니다.또한 CO2 레이저나 화학 식각 등의 공정을 도입하여 지름이 50um인 통공의 대량 생산과 가공을 실현할 수 있으며, 현재 대량 생산되는 대부분의 고밀도 FPC는 이러한 기술을 통해 가공된다.

그러나 간격이 25um보다 작고 통공 지름이 50um보다 작으면 기존 기술을 개선해도 양률을 높이기 어려워 신공법이나 신소재를 도입해야 한다.제시된 공예에는 여러가지 가공방법이 있지만 전기주조(사출)기술의 반가성법을 사용하는것이 가장 적합한 방법이다.기본 공정뿐만 아니라 사용하는 재료와 보조재료도 다르다.

한편, FPC 연결 기술의 발전은 FPC의 신뢰성 향상을 요구합니다.회로 밀도가 높아짐에 따라 FPC의 성능은 다양하고 높은 성능을 요구합니다.이러한 성능 요구 사항은 회로 처리 기술이나 사용되는 재료에 크게 좌우됩니다.

FPC의 기본 구성 재료

플렉시블 인쇄회로기판(FPC)의 기본 구성

1. 기판

플렉시블 회로기판의 기판은 주로 폴리이미드(PI)나 폴리에스테르필름(PET)으로 제작돼 회로기판에 구조적 기반을 제공한다.폴리아미드는 고온에 강하고 구부러지는 특성을 가지고 있어 많은 응용의 가장 좋은 재료가 되었다.반면 폴리에스테르 필름은 상대적으로 경제적이지만 유연성과 내고온성 면에서 PI보다 못하다.

2. 전도층

전도층은 주로 동박으로 만들어져 전자신호 전송을 담당한다.동박의 표면처리는 그 접착성능에 영향을 준다. 례를 들면 전기도금을 통해 광택이 나거나 광택이 없는 표면을 형성하는데 이런 특성은 선로의 신뢰성과 성능에 직접적인 영향을 준다.

3. 보온층

절연층은 일반적으로 폴리에스테르나 폴리아미드 박막으로 만들어지는데, 그 주요 기능은 전도층을 격리하고 보호하는 것이다.절연층은 서로 다른 회로 사이의 전기 격리를 보장할 뿐만 아니라 수분과 먼지가 회로에 영향을 주는 것을 방지하여 다층 설계에서 중요한 보호 역할을 한다.

4. 덮개

피복막은 유연성회로기판의 표면을 보호하는데 사용되는 중요한 구성부분으로서 흔히 두께가 1밀이와 1/2밀이 두가지이다.이 필름은 회로의 내구성을 향상시키는 동시에 외부 환경 요인의 영향을 줄이기 위해 추가적인 절연 보호를 제공합니다.

5. 접착제

접착제는 절연층과 전도층 사이에 접착을 제공하는 역할을 한다.절연막을 전도성 재료에 접착하는 데 사용될 뿐만 아니라 보호 및 절연을 제공하는 커버리지로도 사용됩니다.접착제는 일반적으로 실크스크린 인쇄 기술을 통해 코팅된다.

6. 기타 요소

또한 유연한 회로 기판은 기계적 강도를 높이고 실제로 사용하기 쉽도록 강화 기판을 포함할 수 있습니다.강화판은 일반적으로 다른 재료 사이에 위치하여 추가 지원을 제공합니다.

층압판

많은 FPC 제조업체는 종종 레이어 프레스 형태로 레이어 프레스를 구입한 다음 레이어 프레스를 시작 재료로 사용하여 FPC 제품으로 가공합니다.1세대 폴리이미드 필름을 사용하는 FPC 층 압판이나 보호필름(커버필름)은 에폭시 수지나 아크릴 수지 등의 접착제로 만들어진다.여기에 사용되는 접착제는 폴리이미드보다 내열성이 낮아 FPC의 내열성이나 기타 물리적 성능이 제한된다.

전통적인 접착제를 사용하는 복동판의 단점을 피하기 위해 고밀도 회로를 포함한 고성능 FPC는 접착제가 없는 복동박을 사용한다.지금까지 많은 제조 방법이 있었지만 이제 실제로 사용할 수 있는 세 가지 방법이 있습니다.

1) 캐스트 프로세스

주조 공예는 동박을 원료로 한다.액상 폴리이미드 수지를 표면이 활성화된 동박에 직접 코팅하고 이를 열처리해 박막을 형성한다.여기에 사용되는 폴리이미드 수지는 동박에 우수한 접착성과 우수한 사이즈 안정성을 가져야 하지만 이 두 가지 요구를 충족시킬 수 있는 폴리아미드 수지는 없다.먼저 활성화된 동박의 표면에 접착성이 좋은 폴리아미드 수지 박층(접착층)을 덧바른 다음 접착층(심층)에 일정 두께의 사이즈 안정성이 좋은 폴리아미드 수지를 덧바른다.이러한 폴리이미드 수지는 열의 물리적 성능이 다르기 때문에 동박이 식각되면 기막에 큰 움푹 패일 수 있다.이런 현상을 방지하기 위하여 심층에 접착제층을 코팅하여 기층의 량호한 대칭성을 얻는다.

양면 복동판을 만들기 위해 접착층은 열가소성(열융해) 폴리아미드 수지를 사용한 뒤 열압법으로 동박층을 접착층에 눌러 붙인다.

2) 사출/도금 공정

사출/도금 공예의 시작 재료는 양호한 사이즈 안정성을 갖춘 내열막이다.첫 번째 단계는 사출 공정을 사용하여 활성화된 폴리아미드 박막 표면에 결정층을 형성하는 것이다.이런 씨결정층은 도체 기층과의 결합 강도를 보장할 수 있으며, 동시에 도금 도체층의 작용을 담당한다.일반적으로 니켈이나 니켈합금을 사용한다.전도성을 확보하기 위해 니켈이나 니켈합금층에 얇은 구리를 튀긴 다음 구리를 지정된 두께로 도금한다.

3) 열압법

열전압법은 열가소성 수지(열가소성 접착수지)를 좋은 사이즈의 안정성을 갖춘 내열 폴리이미드 필름의 표면에 코팅한 뒤 고온에서 동박을 열용융수지에 층층이 누르는 것이다.여기에는 복합 폴리아미드 필름을 사용한다.

이 복합 폴리이미드 필름은 전문 제조업체로부터 구입할 수 있으며 제조 공정은 상대적으로 간단하다.복동층 압판을 제조할 때 복합막과 동박층을 함께 눌러 고온에서 열압한다.설비 투자가 상대적으로 적어 소량, 다품종 생산에 적합하다.양면 복동판 제조도 쉽다.

FPC를 구성하는 또 다른 중요한 재료 요소는 보호 레이어 (커버리지) 이며 현재 다양한 보호 재료가 제안되었습니다.첫 번째 실용적인 보호층은 기초재와 같은 내열막을 코팅하고 복동층 압판과 같은 접착제를 사용한다.이런 구조의 특징은 대칭성이 좋고 여전히 시장의 주요부분을 차지하는데 흔히"박막피복층"으로 불리운다.그러나 이러한 박막 보호층은 가공 과정의 자동화를 실현하기 어려우며, 이는 전체 제조 비용을 증가시키고, 정교한 창 가공을 진행하기 어렵기 때문에 최근 몇 년 동안 주류를 이루고 있는 고밀도 SMT의 수요를 만족시킬 수 없다.