PCB科技 - FPC科技與資料發展及技術趨勢

FPC科技是指由柔性資料通過印刷、電鍍等工藝製成的電路板。 與傳統的剛性電路板相比，FPC可以在一定範圍內自由彎曲和折疊，囙此非常適合用於空間受限的電子設備。 由於其重量輕、體積小、可折疊等優點，FPC被廣泛應用於各種電子產品中，如智能手機、平板電腦、可穿戴設備等。

在傳統FPC的情况下，銅箔導體固定在聚醯亞胺等基膜上，中間插入環氧樹脂等粘合劑，然後用保護膜覆蓋通過蝕刻形成的電路。 這種結構使用環氧樹脂等粘合劑。 由於這種層組成的高機械可靠性，即使在現在，它仍然是常用的標準結構之一。 然而，環氧樹脂或丙烯酸樹脂等粘合劑的耐熱性低於聚醯亞胺樹脂基質膜，囙此它成為决定整個FPC（瓶頸）使用溫度上限的瓶頸。

在這種情況下，有必要排除耐熱性低的粘合劑的FPC結構。 這種配寘不僅使整個FPC的厚度最小化，大大提高了抗彎等機械效能，而且有利於形成精細電路或多層電路。 僅由聚醯亞胺層和導體層組成的無粘合劑覆銅板資料已投入實際使用，這擴大了適用於各種目的的資料的選擇範圍。

FPC中也有具有雙面通孔結構或多層結構的FPC。 FPC雙面電路的基本結構與剛性PCB大致相同。 粘合劑用於層間粘合。 然而，最近的高性能FPC不包括粘合劑，只使用聚醯亞胺樹脂形成覆銅板。 有很多例子。 FPC多層電路的層組成比印刷PCB的層組成複雜得多。 它們被稱為多層剛性柔性或多層柔性。 新增層數會降低柔性，减少零件中用於彎曲的層數，或消除層之間的粘附，可以新增機械運動的自由度。 為了製造多層剛撓性板，需要許多加熱過程，囙此使用的資料必須具有高耐熱性。 無粘合劑覆銅板的使用正在新增。

FPC技術趨勢

隨著用途的多樣化和緊湊性，電子設備中使用的FPC需要高密度電路以及定性意義上的高性能。 FPc電路密度的最新變化。 减成法（蝕刻法）可用於形成導體間距為30um或更小的單面電路，導體間距為50um或更短的雙面電路也已投入實際使用。 連接雙面電路或多層電路的導體層之間的通孔直徑也越來越小，現在通孔直徑在100um以下的孔已經達到批量生產規模。

從製造技術的角度來看，高密度電路的可能製造範圍。 根據電路間距和通孔直徑，高密度電路大致分為三種類型：（1）傳統FPC； （2）高密度FPC； （3）超高密度FPC。

在傳統的减成法中，間距為150um、通孔直徑為15um的FPC已經批量生產。 由於資料或加工設備的改進，即使在減法法中也可以加工30um的電路間距。 此外，由於引入了CO2雷射或化學蝕刻等工藝，可以實現直徑為50um的通孔的批量生產和加工，現時批量生產的大多數高密度FPC都是通過這些科技加工的。

但是，如果間距小於25um，通孔直徑小於50um，即使改進傳統科技，也難以提高良率，必須引入新工藝或新材料。 所提出的工藝有多種加工方法，但使用電鑄（濺射）科技的半加成法是最合適的方法。 不僅基本工藝不同，使用的資料和輔助材料也不同。

另一方面，FPC連接科技的進步要求FPC具有更高的可靠性效能。 隨著電路密度的提高，對FPC的效能提出了多樣化和高性能的要求。 這些效能要求在很大程度上取決於電路處理科技或使用的資料。

FPC的基本組成資料

柔性印刷電路板（FPC）的基本組成

1.基板

柔性電路板的基板主要由聚醯亞胺（PI）或聚酯薄膜（PET）製成，為電路板提供了結構基礎。 聚醯亞胺具有優异的耐高溫性和彎曲特性，使其成為許多應用的首選資料。 另一方面，聚酯薄膜相對經濟，但在柔韌性和耐高溫性方面不如PI。

2.導電層

導電層主要由銅箔製成，負責傳輸電子訊號。 銅箔的表面處理會影響其粘合效能，例如通過電鍍形成有光澤或無光澤的表面，這些特性直接影響線路的可靠性和效能。

3.保溫層

絕緣層通常由聚酯或聚醯亞胺薄膜製成，其主要功能是隔離和保護導電層。 絕緣層不僅保證不同電路之間的電力隔離，而且防止水分和灰塵影響電路，在多層設計中具有重要的保護作用。

4.覆蓋膜

覆蓋膜是用於保護柔性電路板表面的重要組成部分，常見厚度為1密耳和1/2密耳兩種。 這種薄膜增强了電路的耐用性，同時提供了額外的絕緣保護，以减少外部環境因素的影響。

5.粘合劑

粘合劑的作用是在絕緣層和導電層之間提供粘合。 它不僅用於將絕緣膜粘合到導電資料上，還用作提供保護和絕緣的覆蓋層。 粘合劑通常通過絲網印刷科技塗覆。

6.其他要素

此外，柔性電路板還可以包含加强板，以提高其機械強度並方便其在實踐中的使用。 加强板通常位於其他資料之間，以提供額外的支撐。

層壓板

許多FPC製造商經常以層壓板的形式購買層壓板，然後使用層壓板作為起始資料將其加工成FPC產品。 使用第一代聚醯亞胺薄膜的FPC層壓板或保護膜（覆蓋膜）由環氧樹脂或丙烯酸樹脂等粘合劑製成。 這裡使用的粘合劑的耐熱性低於聚醯亞胺，FPC的耐熱性或其他物理性能受到限制。

為了避免使用傳統粘合劑的覆銅板的缺點，包括高密度電路在內的高性能FPC使用無粘合劑的覆銅箔。 到目前為止，已經有許多製造方法，但現在有以下三種方法可供實際使用：

1）鑄造工藝

鑄造工藝以銅箔為原料。 將液態聚醯亞胺樹脂直接塗覆在表面活化的銅箔上，並對其進行熱處理以形成薄膜。 這裡使用的聚醯亞胺樹脂必須對銅箔具有優异的粘附性和優异的尺寸穩定性，但沒有聚醯亞胺樹脂可以滿足這兩個要求。 首先在活化銅箔的表面上塗覆一層粘附性良好的聚醯亞胺樹脂薄層（粘合層），然後在粘合層（芯層）上塗覆一定厚度的尺寸穩定性良好的聚醯胺樹脂。 由於這些聚醯亞胺樹脂的熱物理性能不同，如果銅箔被蝕刻，基膜中會出現大的凹坑。 為了防止這種現象，在芯層上塗覆粘合劑層，以獲得基層的良好對稱性。

為了製造雙面覆銅板，粘合層使用熱塑性（熱熔）聚醯亞胺樹脂，然後使用熱壓法將銅箔層壓在粘合層上。

2）濺射/電鍍工藝

濺射/鍍覆工藝的起始資料是具有良好尺寸穩定性的耐熱膜。 第一步是使用濺射工藝在活化的聚醯亞胺薄膜表面形成晶種層。 這種籽晶層可以保證與導體基層的結合强度，同時承擔著電鍍導體層的作用。 通常使用鎳或鎳合金。 為了確保導電性，在鎳或鎳合金層上濺射一層薄薄的銅，然後將銅電鍍到指定的厚度。

3）熱壓法

熱壓法是將熱塑性樹脂（熱塑性粘合樹脂）塗覆在具有良好尺寸穩定性的耐熱聚醯亞胺薄膜的表面上，然後在高溫下將銅箔層壓在熱熔樹脂上。 這裡使用複合聚醯亞胺薄膜。

這種複合聚醯亞胺薄膜可從專業製造商處購得，制造技術相對簡單。 在製造覆銅層壓板時，將複合膜和銅箔層壓在一起並在高溫下熱壓。 設備投資相對較小，適合小批量、多品種生產。 雙面覆銅板的製造也更容易。

構成FPC的另一個重要資料元素是保護層（覆蓋層），現在已經提出了各種保護資料。 第一個實用的保護層是塗覆與基材相同的耐熱膜，並使用與覆銅層壓板相同的粘合劑。 這種結構的特點是對稱性好，仍然佔據了市場的主要部分，通常被稱為“薄膜覆蓋層”。 然而，這種薄膜保護層難以實現加工過程的自動化，這新增了整體製造成本，並且由於難以進行精細視窗加工，囙此無法滿足近年來成為主流的高密度SMT的需求。