Технология PCB - ознакомление с техническими и основными материалами

Основными материалами, входящими в состав FPC, являются базовая пленка или термостойкая смола, составляющая базовую пленку, затем медный ламинат и материалы защитного слоя, составляющие проводник.

Материал базовой пленки FPC варьируется от начальной полиимидной пленки до термостойкой пленки, выдерживающей пайку. Полиимидная пленка первого поколения имеет такие проблемы, как высокое влагопоглощение и большой коэффициент теплового расширения, поэтому для печатных плат высокой плотности используется полиимидный материал второго поколения.

Медный плакированный ламинат

Многие производители FPC часто покупают медь в виде плакированных ламинатов, а затем используют их в качестве исходных материалов для переработки в изделия FPC. Медный плакированный лист FPC или защитная пленка (Cover Lay Film), использующая полиимидную пленку первого поколения, изготавливается на основе клея, например эпоксидной или акриловой смолы. Термостойкость используемого здесь клея ниже, чем у полиимида, поэтому термостойкость и другие физические свойства FPC ограничены.

Чтобы избежать недостатков медных плакированных ламинатов с использованием традиционных клеев, в высокопроизводительных ФПК, включая схемы высокой плотности, используются бесклеевые медные плакированные ламинаты. До настоящего времени существовало множество методов изготовления, но в настоящее время для практического использования доступны следующие три метода:

(1) Процесс литья печатных плат

Процесс литья основан на использовании медной фольги в качестве исходного материала. Жидкая полиимидная смола наносится непосредственно на активированную поверхностью медную фольгу и подвергается термообработке для получения пленки. Используемая полиимидная смола должна обладать отличной адгезией к медной фольге и отличной стабильностью размеров, однако полиимидной смолы, удовлетворяющей этим двум требованиям, не существует. Сначала на поверхность активированной медной фольги наносится тонкий слой полиимидной смолы (адгезионный слой) с хорошей адгезией, а затем на адгезионный слой (основной слой) наносится полиимидная смола определенной толщины с хорошей размерной стабильностью. Из-за разницы в теплофизических свойствах этих полиимидных смол при травлении медной фольги в пленке-основе появляются большие ямы. Для предотвращения этого явления основной слой покрывается адгезионным слоем, что позволяет добиться хорошей симметрии основного слоя.

Для изготовления двусторонней медной плакированной платы в качестве клеевого слоя используется термопластичная (Hot Melt) полиимидная смола, а затем методом горячего прессования медная фольга ламинируется на клеевой слой.

(2) Процесс напыления/осаждения

Исходным материалом для процесса напыления/осаждения является термостойкая пленка с хорошей стабильностью размеров. На начальном этапе с помощью процесса напыления на поверхности активированной полиимидной пленки формируется осаждающий слой. Этот слой обеспечивает прочность сцепления с базовым слоем проводника и одновременно выполняет роль проводящего слоя для гальванического покрытия. Обычно используется никель или никелевый сплав. Для обеспечения проводимости на слой никеля или никелевого сплава напыляется тонкий слой меди, а затем медь наносится гальваническим способом до заданной толщины.

(3) Метод горячего прессования

Метод горячего прессования заключается в нанесении термопластичной смолы (термопластичной адгезионной смолы) на поверхность термостойкой полиимидной пленки с хорошей стабильностью размеров, а затем ламинировании медной фольги на термопластичную смолу при высокой температуре. Здесь используется композитная полиимидная пленка.

Эта композитная полиимидная пленка коммерчески доступна у специализированного производителя, а процесс ее изготовления относительно прост. При изготовлении плакированного медью ламината композитная пленка и медная фольга ламинируются вместе и подвергаются горячему прессованию при высокой температуре. Инвестиции в оборудование относительно невелики, что подходит для производства небольших партий и нескольких разновидностей. Кроме того, упрощается производство двусторонних ламинатов с медной плакировкой.

Другим важным материальным элементом, входящим в состав FPC, является защитный слой (Cover Lay), и в настоящее время предложены различные защитные материалы. Первым практичным защитным слоем является покрытие той же термостойкой пленкой, что и подложка, и использование того же клея, что и для медного плакированного ламината. Характерной особенностью такой структуры является хорошая симметрия, и она до сих пор занимает основную часть рынка, обычно называясь "Film Cover Lay". Однако такой пленочный защитный слой трудно автоматизировать, что увеличивает общую стоимость производства, а поскольку сложно выполнить тонкую оконную обработку, он не может удовлетворить потребности высокоплотной SMT, которая стала основной в последние годы.

Для того чтобы удовлетворить требованиям высокоплотного монтажа, в последние годы стали использовать фоточувствительные защитные слои. Фоточувствительная смола наносится на контур из медной фольги, а затем с помощью процесса фотолитографии печатной платы открываются окна в необходимых частях. Фоточувствительная смола имеет жидкую форму и форму сухой пленки. В настоящее время получили практическое применение материалы защитного слоя на основе эпоксидной или акриловой смолы, однако их физические свойства, особенно механические, значительно уступают свойствам защитного слоя на основе полиимида. Для улучшения ситуации необходимо использовать полиимидную смолу, либо улучшить физические свойства материала защитного слоя печатной платы на основе эпоксидной или акриловой смолы, либо усовершенствовать технологию изготовления печатной платы. Предполагается, что используемая в данном случае фоточувствительная полиимидная смола будет применяться в качестве межслойного изоляционного материала в процессе формирования многослойной схемы.