PCB-Technologie - FPC Technologie und Materialentwicklung und Technologietrends

Grundstruktur des FPC

Die Grundstruktur eines einseitiger FPC. Im Falle der traditionellen FPC, Der Kupferfolienleiter ist auf einer Basisfolie wie Polyimid befestigt, die mit einem Klebstoff wie Epoxidharz zwischengeschaltet ist, und dann wird der durch Ätzen gebildete Kreislauf mit einer Schutzfolie abgedeckt. Diese Struktur verwendet Klebstoffe wie Epoxidharz. Aufgrund der hohen mechanischen Zuverlässigkeit dieser Schichtzusammensetzung, Es ist auch heute noch eine der gängigsten Standardstrukturen. Allerdings, Die Hitzebeständigkeit von Klebstoffen wie Epoxidharz oder Acrylharz ist niedriger als die von Polyimidharzmatrixfolien, so it becomes a bottleneck that determines the upper limit of the use temperature of the entire FPC (Bottle Neck).

In diesem Fall ist es notwendig, die FPC-Struktur des Bindemittels mit geringer Hitzebeständigkeit auszuschließen. Diese Konfiguration minimiert nicht nur die Dicke des gesamten FPC, verbessert die mechanischen Eigenschaften wie Biegefestigkeit erheblich, sondern erleichtert auch die Bildung von feinen Schaltungen oder mehrschichtigen Schaltungen. Klebstofffreie kupferplattierte Laminatmaterialien, die nur aus Polyimidschicht und Leiterschicht bestehen, wurden in der Praxis eingesetzt, was die Auswahl an Materialien erweitert, die für verschiedene Zwecke geeignet sind.

Es gibt auch FPCs mit einer doppelseitigen Durchgangslochstruktur oder einer mehrschichtigen Struktur in FPC. Die Grundstruktur der doppelseitigen Schaltung von FPC ist in etwa die gleiche wie die der starren Leiterplatte. Der Klebstoff wird zur Zwischenschichtverklebung verwendet. Der neue Hochleistungs-FPC schließt jedoch den Klebstoff aus und verwendet nur Polyimidharz, um die kupferplattierte Platte zu bilden. Es gibt viele Beispiele. Die Schichtzusammensetzung von FPC-Mehrschichtschaltungen ist viel komplizierter als die von gedruckten Leiterplatten. Sie werden Multilayer Rigid Flex oder Multilayer Flex genannt. Die Erhöhung der Anzahl der Schichten verringert die Flexibilität, und die Verringerung der Anzahl der Schichten im Teil zum Biegen oder die Beseitigung der Haftung zwischen den Schichten kann den Grad der mechanischen Bewegungsfreiheit erhöhen. Um mehrschichtige Starrflex-Platten herzustellen, sind viele Heizverfahren erforderlich, so dass die verwendeten Materialien eine hohe Hitzebeständigkeit aufweisen müssen. Der Einsatz von binderfreien kupferplattierten Laminaten nimmt zu.

FPC-Technologie Trends

Mit der Diversifizierung der Anwendungen und Kompaktheit erfordern FPCs, die in elektronischen Geräten verwendet werden, Schaltkreise mit hoher Dichte sowie hohe Leistung im qualitativen Sinne. Jüngste Änderungen der FPc-Schaltungsdichte. Das subtraktive Verfahren (Ätzverfahren) kann verwendet werden, um eine einseitige Schaltung mit einer Leitersteigung von 30um oder weniger zu bilden, und eine doppelseitige Schaltung mit einer Leitersteigung von 50um oder weniger wurde ebenfalls in der Praxis angewendet. Der Durchgangslochdurchmesser zwischen Leiterschichten, die doppelseitige Schaltungen oder mehrschichtige Schaltungen verbinden, wird ebenfalls kleiner und kleiner, und jetzt haben Löcher mit Durchgangslochdurchmessern unter 100um den Massenproduktionsmaßstab erreicht.

Basierend auf dem Standpunkt der Fertigungstechnologie, der möglichen Fertigungsbereich von Schaltungen mit hoher Dichte. Entsprechend der Schaltungsposition und des Durchgangsdurchmessers werden Schaltungen mit hoher Dichte grob in drei Arten unterteilt: (1) traditionelle FPC; (2) hochdichtes FPC; (3) FPC mit ultrahoher Dichte.

In der traditionellen subtraktiven Methode wurde FPC mit einer Neigung von 150um und einem Durchgangslochdurchmesser von 15um in Massenproduktion hergestellt. Durch die Verbesserung von Materialien oder Verarbeitungsanlagen kann auch im subtraktiven Verfahren eine Schaltung von 30um bearbeitet werden. Darüber hinaus kann durch die Einführung von Verfahren wie CO2-Laser oder chemisches Ätzen eine Massenproduktion und Verarbeitung von Durchgangslöchern mit einem Durchmesser von 50um erreicht werden, und die meisten der derzeit in Serie produzierten hochdichten FPCs werden durch diese Technologien verarbeitet.

Wenn die Teilung jedoch kleiner als 25um und der Durchgangslochdurchmesser kleiner als 50um ist, selbst wenn die traditionelle Technologie verbessert wird, ist es schwierig, die Ausbeuterate zu erhöhen, und neue Prozesse oder neue Materialien müssen eingeführt werden. Es gibt verschiedene Verarbeitungsmethoden für das vorgeschlagene Verfahren, aber das semiadditive Verfahren mit der Elektroformtechnik (Sputtering) ist das geeignetste Verfahren. Nicht nur der Grundprozess ist anders, sondern auch die verwendeten Materialien und Hilfsstoffe sind unterschiedlich.

Andererseits erfordert die Weiterentwicklung der FPC-Fügetechnologie eine höhere Zuverlässigkeitsleistung von FPC. Mit der hohen Dichte von Schaltungen hat die Leistung von FPCs diversifizierte und leistungsstarke Anforderungen gestellt. Diese Leistungsanforderungen hängen in hohem Maße von der Schaltungstechnik oder den verwendeten Materialien ab.

Die grundlegenden Bestandteile von FPC

Die grundlegenden Bestandteile von FPC sind die Basisfolie oder das hitzebeständige Harz, das den Basisfilm bildet, gefolgt von den kupferplattierten Laminat- und Schutzschichtmaterialien, die den Leiter bilden.

Kupferplattiertes Laminat

Viele FPC-Hersteller kaufen oft in Form von kupferplattierten Laminaten und verwenden dann die kupferplattierten Laminate als Ausgangsmaterialien, um sie zu FPC-Produkten zu verarbeiten. Die kupferbeschichtete FPC-Folie oder Schutzfolie (Cover Lay Film) unter Verwendung der Polyimidfolie der ersten Generation besteht aus einem Klebstoff wie Epoxidharz oder Acrylharz. Die Hitzebeständigkeit des hier verwendeten Klebstoffs ist niedriger als die von Polyimid, so dass die Hitzebeständigkeit oder andere physikalische Eigenschaften von FPC begrenzt sind.

Um die Mängel von kupferplattierten Laminaten unter Verwendung herkömmlicher Klebstoffe zu vermeiden, verwenden Hochleistungs-FPCs einschließlich hochdichter Schaltkreise klebefreie kupferplattierte Laminate. Bisher gab es viele Herstellungsmethoden, aber nun stehen folgende drei Methoden für den praktischen Einsatz zur Verfügung:

1) Gießverfahren

Das Gießverfahren basiert auf Kupferfolie als Ausgangsmaterial. Flüssiges Polyimidharz direkt auf die oberflächenaktivierte Kupferfolie auftragen und zu einem Film wärmebehandeln. Das hier verwendete Polyimidharz muss eine ausgezeichnete Haftung auf Kupferfolie und eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität aufweisen, aber es gibt kein Polyimidharz, das diese beiden Anforderungen erfüllen kann. Beschichten Sie zuerst eine dünne Schicht Polyimidharz (Klebeschicht) mit guter Haftung auf der Oberfläche der aktivierten Kupferfolie und beschichten Sie dann eine bestimmte Dicke Polyimidharz mit guter Dimensionsstabilität auf der Haftschicht (Kernschicht). Aufgrund der Unterschiede in den thermisch-physikalischen Eigenschaften dieser Polyimidharze treten beim Ätzen der Kupferfolie große Gruben im Basisfilm auf. Um dieses Phänomen zu verhindern, wird die Kernschicht mit einer Klebeschicht beschichtet, um eine gute Symmetrie der Basisschicht zu erhalten.

Um eine doppelseitige kupferplattierte Platte herzustellen, verwendet die Klebeschicht ein thermoplastisches (Hot Melt)-Polyimidharz, und dann wird ein Heißpressverfahren verwendet, um die Kupferfolie auf der Klebeschicht zu laminieren.

2) Sputtern/Beschichten

Ausgangsmaterial des Sputterprozesses ist eine hitzebeständige Folie mit guter Dimensionsstabilität. Der erste Schritt besteht darin, mittels eines Sputterverfahrens eine Aussaatschicht auf der Oberfläche des aktivierten Polyimidfilms zu bilden. Diese Aussaatschicht kann die Haftfestigkeit zur Leitergrundschicht sicherstellen und übernimmt gleichzeitig die Rolle der Leiterschicht für die Galvanik. Normalerweise wird Nickel oder Nickellegierung verwendet. Um die Leitfähigkeit zu gewährleisten, wird eine dünne Kupferschicht auf die Nickel- oder Nickellegierungsschicht gesprüht und Kupfer auf eine bestimmte Dicke galvanisiert.

3) Heißpressverfahren

Das Heißpressverfahren besteht darin, ein thermoplastisches Harz (thermoplastisches Klebeharz) auf der Oberfläche einer hitzebeständigen Polyimidfolie mit guter Dimensionsstabilität zu beschichten und dann Kupferfolie auf das Schmelzharz bei hoher Temperatur zu laminieren. Hier wird eine Verbundpolyimidfolie verwendet.

Diese Verbundpolyimidfolie ist kommerziell von einem spezialisierten Hersteller erhältlich, und der Herstellungsprozess ist relativ einfach. Bei der Herstellung des kupferplattierten Laminats werden die Verbundfolie und die Kupferfolie zusammen laminiert und bei hoher Temperatur heiß gepresst. Die Ausrüstungsinvestition ist relativ klein, was für die Produktion von kleinen Mengen und mehreren Sorten geeignet ist. Auch die Herstellung von doppelseitigen kupferplattierten Laminaten ist einfacher.

Another important material element constituting the FPC is the protective layer (Cover Lay), und verschiedene Schutzmaterialien wurden nun vorgeschlagen. Die erste praktische Schutzschicht besteht darin, denselben hitzebeständigen Film wie das Substrat zu beschichten und denselben Klebstoff wie das kupferbeschichtete Laminat zu verwenden.. Die Eigenschaft dieser Struktur ist eine gute Symmetrie, und nimmt immer noch den Hauptteil des Marktes ein, normalerweise "Film Cover Lay" genannt. Allerdings, Diese Art von Folienschutzschicht ist schwierig, den Verarbeitungsprozess zu automatisieren, was die Gesamtfertigungskosten erhöht, und weil es schwierig ist, feine Fensterbearbeitung durchzuführen, es kann nicht den Bedürfnissen von SMT mit hoher Dichte das in den letzten Jahren zum Mainstream geworden ist.