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FPC软板制作过程中无胶材料的优势和制作方式

作者:鑫沃达电子  时间:2017-05-16  点击:

我们现在使用的FPC软板基材都要比传统的含有黏着剂的基材性能要优异很多,从基材尺寸的稳定度、热膨胀系数、耐热性、挠曲性等。这些比较先进的基材耐热性和机械性的目标是可以达到和硬板基材的性能。比较先进的基材要比传统基材价格昂贵很多,因此这些性能较好的基材主要应用于高性能领域,或者提升产品的良品率可以补偿成本的差异,或者产品需要非常薄的结构时会使用这种材料。

无胶材料的优势与制作方法
对于单面软板,无胶材料可以带来比较好的尺寸稳定度、薄金属可以应对细致外型、具有较高挠曲持久性、较好的导电性。在双面与多层软板,相对增加的好处会少一点。降低CTE、简化PTH程式与最小结构厚度,对制作高层数产品而言重要。
无胶基材主要是以三种方法进行制造:
1.金属薄膜涂装高分子
2.金属化处理现有的膜再电镀增厚
3.以类似于聚酰亚胺的黏着剂连接金属薄膜到载体膜上
这些事基于传统软板所发展出来的技术,到目前为止并没有固定的形式结构,所以说还无法确定那种是最佳或者主导市场。相较于传统涂装制作的软板,无胶基材可以选择的金属膜结构相对比较受限。
无胶材料经过金属电镀后比较容易通过验证测试,高性能连接可以使用这种材料。化学析渡膜金属化,先天上比较适合提供双面金属结构制作。溅镀电镀、薄膜涂装压合等方法,则可以进行单双面的弹性处理。这些原料制作,都是采用卷对卷的生产技术,业者也都可宣称产品具有较高的结合力,不方便采用片状生产当然是受限于成本效益。
1.金属膜涂装
目前最常见的无胶材料量产的方法之一,是以半聚合酰亚胺树脂涂装到铜箔上。这个系统成本相对较低、外型薄,同时可以用不同合金材料制作,但是它的最大吸引力是比较容易进行介电质蚀刻,这可以制作出非常准确的开口用于线路近接结构。因为制程的高分子缩合反应需求,他必须采用相当高的作业温度,这种单面材料内部具有高残留应力与蚀刻后缩小的现象。又因为容易产生强烈弯曲,比较难以进行挂架固定于外型维持等操作。
两层薄膜材料,可以利用背对背贴附的制程来制作双层材料,这种处理法已经实际用在双面材料的市场。这种制程先天上需要经过多次处理,生产成本必然提高。而在材料断面上,也会出现不同高分子物质。
2.物理、化学析渡金属化
基材析渡金属化处理的优势是,可以进行单双面涂装,是能生产高结合性能的基材制作法,它的特征是:
 .可以做到相当薄的金属化处理
 .对于事先制作孔的膜,提供PTH能力而不会增加成本
 .因为不需要提升温度或者压力,其尺寸稳定度是最高的
采用薄金属化蒸镀法,提供的金属厚度一般都在1000-3000A左右这种厚度并不足以进行软板的制作,因为容易发生破膜现象。因此电镀加厚就是标准的补强工作,多数制作者都会将铜的厚度增加到2-3um以上,这种规格在极细线制作相当普遍,用在各种半导体构装如:多晶片模组互连载板、BGA线路与类似产品。在这些应用中,电流负载量并不重要,但是要有生产线宽-间距1mil线路的能力。
目前也有一些从业者发展化学析渡金属化技术,主要核心技术在于基材配方合适进行化学析渡。其基本原理与物理溅镀、蒸镀类似,是在材料表面构建合适的种子层,之后利用电镀增厚达到可以量产使用状态。
虽然这两种技术都以构建薄种子层为手段,但是经过业者验证,两者都需要在铜金属建置前,先进行特殊金属如:镍钨、化学镍等处理,之后才能制作铜金属。如果不进行这些前置处理,后面长上去的铜金属结合力都会逐渐丧失,这与我们的想象是由落差的。
对于双面线路而言PTH制程是必要的,这种结构才能应对密集与复杂的绕线设计。使用析渡金属化处理让这种产品的成本降低:孔径可以降低到2mil。它可以用高速冲压或者镭射执行生产,之后孔与基材表面可同时进行金属化。如此在涂装时无法避免的高温、压力残留应力,就不会在金属析渡制程中出现,因为他是在近室温、无应力状况下生产下操作。
因为这个制程中,薄膜不会在没有支撑状况下作业,析渡金属可以产出平顺、均匀、不扭曲的薄膜表面,并可以制成任何软板可操作的金属厚度,这种结果几乎无法在简单的涂装或者压合制程中达成。
金属镀锡有两种形式,只要在种子层的构建方法上有所差异:1.溅镀(真空金属化或物理蒸镀法)2.湿制程(无电)析渡,两者都会在进行电镀将基材金属提升厚度。两种方法都会在基材表面建构一层抗氧化种子层,以确保金属化材料与基材稳定附着。传统的种子层材料是镍、铬与混合金属氧化物,部分种子层被迫必须使用特别的线路制作后蚀刻制程去除,因为它们具有耐一些传统铜的蚀刻药水。不过这类种子层可以带来长期的耐热能力及维持稳定剥离强度,对一些细致线路制作产品,值得利用简单清除制程来排除困扰。
3.高温压合制程
这是一种结合力特性的材料制程,排除需要面对极端的高温(高于300℃),是一种一般直接压合做法的延伸。当使用高压合温度时,尺寸稳定度是主要的顾忌,但是小心选择膜与黏着剂配方并严格管控制程,可以让传统材料在蚀刻后的收缩率维持比较小范围。
软板在制作保护膜时必须使用黏着剂、结合片与涂装膜,然而设计者都希望能够使用相同的材料生产。高结合性能技术目前只有无胶生产技术,它可以产出胶均匀的介电质结构。不同于一般量产软板使用的黏着剂,如果采用聚酰亚胺材料的涂装、压合需要在250-300℃范围进行彻底反应,而200℃左右是一般电路板比较习惯的制作温度。如果发现了这类高性能结合剂,同时实现较低作业温度的目标。它必然成为软板生产者的首选材料。


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