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FPC軟板(FPC)技術(shù)發(fā)展趨勢(二)

2017-05-23 10:16

2.具有抗電遷移的膠粘劑基撓性材料

在低性能產(chǎn)品使用的基材,經(jīng)熱壓制成品后,帶有膠粘劑基的FPC軟板中,當存在有濕氣并升溫或通電的狀態(tài)下,電路上的銅導(dǎo)線溶解形成銅離子在正負電荷性的導(dǎo)線之間,能通過膠粘劑及成排的導(dǎo)線。當離子在銅導(dǎo)線間排成列時,細線通常會產(chǎn)生類似栓接或成技狀生長的現(xiàn)象。嚴重時,細狀線會在導(dǎo)線間跨接,達到一厚度時便會導(dǎo)致整機電短路。特別是當電壓升高或電路密度增加時,電遷移現(xiàn)象會更嚴重,從而增加電路可靠性的故障的可能性。因此,如用在高密度互連結(jié)構(gòu)的載板,也就意味著增加了風險度。所以,研制出抗電遷移的基板材料,既是在惡劣的條件下也不會發(fā)生電遷移現(xiàn)象。有時所使用的試驗答件相同,由于使用不同的基板材料,其試驗結(jié)果不同。因此,對于用于制造高密度互連結(jié)構(gòu)的多層FPC軟板,在選擇基材料時,決不能忽視這個問題。

3.使用無粘膠劑基材

這種類型的基材有三種:第一種是聚酰亞胺金屬化膜;第二種是通過膠粘結(jié)將聚酰亞胺膜與銅箔層壓在一起也稱純聚酰亞胺膜,雖然采用膠粘劑,但由于膠粘劑與膜的化學性質(zhì)相似,經(jīng)層壓后不呈現(xiàn)分離的膠粘劑;第三種是通過將液體澆鑄到銅箔上然后進行固化的聚酰亞胺膜,也稱之澆鑄聚酰亞胺膜。這種三種類型的PI膜成為無膠粘劑的基板材料,其性能各有所長,其性能見表3。

這三種類型的無膠粘劑的基板材料均用在高密度互連結(jié)構(gòu)的用的印制板上,因為它不含有環(huán)氧樹脂或聚丙酸的膠粘劑層,這是非常重要的。這是因為膠粘劑會阻礙對PI膜進行化學蝕刻,因而使用無膠粘劑PI膜可用化學法制作導(dǎo)通孔。如果膠粘劑層較厚且軟,便會增加電路圖形的漂移或過度移動的現(xiàn)象。在高密度互連結(jié)構(gòu)用載體的制造和使用,要求更高的工藝溫度或使用溫度,而這種類型的基材料滿足這種要求。從表3 可以看出,這三種類型的無膠粘劑的FPC軟板用的材料,從性能上看基本上滿足高密度互連結(jié)構(gòu)對載體材料的技術(shù)要求。特別是澆鑄PI膜和金屬化PI膜在未來的HDI應(yīng)用中,占有很重要的位置。這因為澆鑄PI材料在熱循環(huán)之后有更好的剝離強度,而金屬化PI膜則具有化學蝕刻速度快的優(yōu)點。但從應(yīng)用角度分析,純PI膜材料仍然上有一定的優(yōu)勢,特別在制造顯示器中得到廣泛的應(yīng)用。因為純PI層壓板的銅箔厚度范圍變得較寬,從30微米到70微米并具有多種類型的銅箔,因而可以提供最薄的結(jié)構(gòu),對于制造精細導(dǎo)線可獲得高的分辯率。同時利用此種材料制造的精細導(dǎo)線在高速高溫加工中比較穩(wěn)定,不會產(chǎn)生偏移或形變。其次,該材料在經(jīng)多次熱循環(huán)之后能夠保持較高的剝離強度,從而提高了電路的運行的可靠性。因而,純PI層壓板可被用來制作清晰準確的圖像。

  從基材制造技術(shù)的快速發(fā)展,適合微電子儀器設(shè)備需要的新工藝、新材料研制與開發(fā)速度會更快。據(jù)預(yù)測在不久的將來,新一代的以液晶聚合物膜(LCP)為基礎(chǔ)的無膠粘劑型材料將取代無膠粘劑的PI膜。因為此種類型的材料具有耐潮濕、有較高的尺寸穩(wěn)定性等優(yōu)點,其最重要的可用在高頻(最高可達10GHz)HDI的電路上。有可能此種新類型的載體材料,在無線及數(shù)字式撓性應(yīng)用方面占據(jù)優(yōu)勢。

 

二、主體材料用的膠粘劑

在制造PI膜時,膠粘劑起到很重要的作用,它是在薄膜與銅箔、或薄膜與薄膜(指覆蓋膜)之間起到粘結(jié)作用。用于粘結(jié)層的材料有聚脂、丙烯酸、改性環(huán)氧、氟碳樹脂、聚酰亞胺等。從實用角度分析,要根據(jù)對粘結(jié)強度、尺寸穩(wěn)定性、耐熱及層壓工藝的不同的要求,選用適合的膠粘劑。也就是說要根據(jù)應(yīng)用方面的需要,可針對不同的薄膜基材可采用多種不同類型的膠粘劑。如聚脂(PE)用的膠粘劑與聚酰亞胺(PI)用的是不同的。在用于聚酰亞胺(PI)基材的膠粘劑也有環(huán)氧類與丙烯酸類之分。但無論采用何種膠粘劑材料,它們都具有以下最顯著的缺點:即熱穩(wěn)定性差,與基材的熱膨脹系數(shù)相差較大;數(shù)層膠粘劑的厚度直接影響電路的散熱性。這兩個明顯的缺點,大大地降低了它的撓曲性能和撓曲有壽命,更重要的它的高熱膨脹系數(shù)(CTE),過大的Z軸熱膨脹,是鍍覆孔可靠性差的重要的工藝原因之一。這就限制它在HDI方面的應(yīng)用。

但是由于在微型器件的飛速發(fā)展的驅(qū)動下,對撓性材料的性能要求提出更高的要求,在這種趨勢的推動下,研制出的無膠粘劑的PI層壓板,經(jīng)過多次工藝試驗 ,它具有較高的耐化學性能及更隹的電氣性能等。而且此種類型的材料沒有膠粘劑,基板厚度更薄,最高可減薄達20-30%,其重量也隨之減輕。

 

三、銅箔的選擇

撓性印制板用的銅箔分為壓延銅箔(RA)和電解銅箔(ED),它是覆蓋粘結(jié)在絕緣基材上的導(dǎo)體層,經(jīng)過最后選擇性蝕刻成為所需要的圖形。選擇何種類型的銅箔作為FPC軟板的導(dǎo)體,要根據(jù)圖形的精度要求和應(yīng)用范圍所決定。但從兩種銅箔性能上的比較,各有優(yōu)點,壓延銅箔的延展性、抗彎曲性能要優(yōu)越于電解銅箔,它的延伸充達20-45%,而電解銅箔為4-40%。但電解銅箔由于是電鍍的方法形成的,其銅微粒結(jié)晶結(jié)構(gòu),在蝕刻時很容易形垂直的線條邊緣,非常利于精細導(dǎo)線的制作,再加上它的較為粗糙的一面與基材的結(jié)合力好,非常有利于焊接工藝。它與壓延銅箔相比,在彎曲半徑小或動態(tài)撓曲時,針狀結(jié)構(gòu)容易斷裂,而且更容易在導(dǎo)線上形成針孔。正因為此種原因,制作FPC軟板最常使用的多數(shù)銅箔為壓延銅箔。壓延銅箔是采用厚的銅板經(jīng)多次重復(fù)壓延而成。通過多次壓延銅微粒形成水平軸狀結(jié)晶,具有比電解銅箔更高的延伸率。銅箔的厚度有18微米、35微米和70微米或更厚的銅箔。

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