捷配科普｜FPC发展对FCCL的要求

只看该作者 · 2023-6-28 13:56

本帖最后由捷配科技于 2023-6-28 13:58 编辑

随着FPC应用新领域的不断增加，它的产品结构形式、产品功能、产品性能也发生着很大的变化。其变化趋势表现在以下几个方面：

（1）FPC在IC基板应用方面，不但是已经广泛的应用在单芯片直接安装的CSP、COF等上，而且FPC还作为挠性基板开始应用在一个封装内有几个IC所组成的SIP中；

（2）FPC多层化及R-FPC的发展迅速；

（3）FPC电路图形的微细化；

（4）挠性基板的内藏元件开发成果已问世；

（5）适应于无卤化、无铅化的FPC的快速发展；

（6）挠性基板的构成，正向着适应于信号高传送速度方面发展等。

以上发展趋势，给FPC用基板材料提出的更高更新的性能要求。对性能的新要求集中表现在以下性能上：即高频性（低介电常数性）、高挠曲性、高耐热性（即高TG）、高尺寸稳定性、低吸湿性、无卤化等。

1，适应FPC的高密度化

目前FPC的制造方法多为减成法，它所用的基板材料为FCCL。FPC高密度化的发展，需要一般单面FPC的导线距离从100um缩小到50um以下，双面FPC的导线间距也由一般的150um减少为75um以下，贯穿孔（TH）孔径由一般的300um变为100um以下，导通孔（IVH）孔径一般为100um，也出现了50um的IVH孔径设计与制造。导线宽度、导线间距的细微化，要求它所使用的FCCL更加薄型化，具体就是将FCCL结构中的绝缘层（PI膜）要降低到25um以下的厚度，它所构成线路的导体层（铜箔），从原来的35um，减到17.5um、12um、9um，甚至达到6um。FCCL采用薄型化的铜箔，对制作细微线路也是有利的，但同时由于FCCL的绝缘层、导电层（铜箔）的薄型化，也使得在FPC生产操作中容易产生使板褶皱和损伤的问题，致使不合格制品的增加，因此在FPC的生产工艺的设计上，解决此方面的问题是十分重要的。必须在FPC生产的搬送等过程中，在工艺或装备上加以改进。

2，高挠曲性

近年来，新型液晶显示器和高像素数码照相机都在所用的FPC方面，提高了它的导线微细程度和导线数量，这使得FPC设计上更加趋于双面FPC或多层FPC，并且所用FPC尺寸只有数毫米的宽度。双面FPC一般要比单面FPC在弯折挠曲性上低，双面FPC在进行反复的弯折挠曲时，在电路图形上会同时发生更大的拉伸和收缩的应力，因此，如何在FCCL组成中采用特殊的基材成份来解决挠曲特性提高的问题，已经成为目前FCCL业面临的一个新课题。

另外FPC使用环境和使用方法也在发生转变，以前有高挠曲性要求的FPC，一般应用于音频电子产品和计算机的CD/DVD/HDD拾音器磁头部位上，但近年来随着汽车导航系统等应用更加广泛，FPC在车载用途方面得到了增加，而车载环境与家庭环境相比，其环境温度条件就更加严厉，主要表现在FPC所处的工作环境是在更加高温之下，特别是汽车电子产品中的HDD部件，是在内部接近60℃的环境温度中长期工作。

移动电话和小型电子产品在近年来的技术发展，也对FPC的挠曲特性要求越来越严格。特别是在电子产品内所使用电子元器件、CPU等，随着他们的功能上的增加，其在发热量上也有明显的增长，这样，就使得在整机内的平均工作温度有所上升，因此，FPC的高温下挠曲性就更成为整机所要求的重要项目。

再例如，在笔记本电脑、汽车用电子产品中，在整机产品连续使用的过程中，它的工作环境温度甚至可达到80℃。使用在常温下可获得高挠曲性的FPC，在这种高温下却会由于胶粘剂发生软化现象、它的存储弹性率降低，而使得FPC的挠曲性恶化，在挠曲时，铜箔内还会产生应力的积聚，因此抑制由此而引发的板翘曲及在基板内产生的龟裂，成为FCCL的一个很重要问题。

三层型FCCL用胶粘剂，充当着接合FCCL的薄膜与铜箔的作用，当测定挠曲性的环境温度在胶粘剂的Tg以上时，由于胶粘剂树脂发生软化现象，使它的存储弹性率降低，FCCL的挠曲性变得恶化，因此，在有高耐热性需求的FCCL开发中，提高胶粘剂的Tg成为了一个很重要的问题，高Tg胶粘剂制成的FCCL与普通胶粘剂制成的FCCL，尽管在常温下进行的挠曲性测定值差别不大，但在高温高湿下就有显著的不同。

3，高频性

由于所安装在FPC上的电子部件在信息量、传输速度上的不断提高，因此在FCCL的构成材料上要不断更新、改进，以提高FCCL本身的高速化、高频化的特性。

4，高Tg性

近年对高TgFPC基板材料的需求，越来越强烈。其原因主要来自以下几方面：

（1）电子产品所使用电子元器件、CPU等，随着它们的功能上的增加，其在发热量上也有明显的增长，这使得在整机产品内部的平均工作温度有所上升，因此，需要FPC基板材料具有更高的耐热性；

（2）实现高密度安装及其电路图形的微细化的FPC，为了保证它的高可靠性，确保耐离子迁移性（CFA）就显得更为重要。而FPC基板的高耐热性有利于耐离子迁移性的提高；

（3）应用领域的扩大，对高Tg型FPC基板材料的需求也就更加强烈。例如，再FPC的表面进行的芯片直接安装的COF，需要挠性基材有更高的耐热性来保证，以此得到在FPC上的芯片直接接合的高可靠性和高产品合格率。

5，无卤化

世界上开展三层型FCCL的无卤化的步伐，总体要比刚性FR-4型CCL表现迟缓。其主要原因，是FPC厂一般要求无卤化FCCL产品的价格不得高于传统的含溴型FCCL产品，并且在它的耐热性、尺寸稳定性上，要不能低于含溴型FCCL产品。在实现三层型FCCL的无卤化方面，由于无卤化环氧树脂粘胶剂一般会对挠曲性、耐热性及各种可靠性有所负面影响，由此使得开发FCCL的无卤化环氧树脂粘胶剂的难度加大。

总的来说，随着高密度布线的FPC、多层FPC、R-FPC和积层法多层FPC的制造技术取得更大的发展，使得FPC制造中在选择FCCL品种上，就更加趋向于采用具有适应FPC的高密度化、高挠曲性、高频性（低介电常数性）、高耐热性（即高Tg）等FCCL产品。