软性印刷电路板(flexibleprintedcircuit,fpc),简称软板,具有柔软、轻、薄及可挠曲等到优点,在资讯电子产品快速走向轻、薄、短、小趋势下,目前已广泛的应用在笔记型电脑、数位相关、手机、液晶显示器等到用途。
传统软板材料,主要是以pi膜/接着剂/铜箔之三层结构为主,接着剂是以epoxy/acrylic为主,但接着剂的耐热性与尺寸安定性不佳,长期使用温度限制在100200,使得三层有胶软板基材(3-layerflexiblecoppercladlaminate,3-layerfccl)的领域受限。(a)三层有胶软板基飘扬结构(b)二层无胶软板基材结构新发展的无胶软板基材(2-layerfccl)仅由pi膜/铜箔所组成,因为不需使用粘着剂而增加了产品长期使用的依赖性及应用范围。
二、无胶软板基材重要的特性
1.耐热性
无胶软板基材由于没有耐热差的接着剂,所以耐热性相当优异,且长期使用温度可达300以上,图2是在定温200下,无胶软板基材与三层有胶软基材抗撕强度对时间的关系,结果表示高温长时间下无胶软板基材抗撕强度变化极小,而三层有胶软板在高温短时间内抗撕强度就急剧下降。图3是无胶软板基材与三层有胶软板基材抗撕强度对温度之关系,结果表示无胶软板基材当温度大于120,因接着剂劣化使得抗撕强度剧烈下降。一般在软板上做smt焊接时,温度大多超过300,另外软硬结合板(rigid-flex)生产中的压合过程温度也高达200,对三层有胶软板基材而言并不适用这些应用。
2.尺寸安定性
无胶软板基材尺寸变化尺寸变化受温度影响相当小,即使高温(300下)尺寸变化率仍在0。1%之内;但三层有胶软板尺寸变化率受温度影响甚大。良好的尽寸安定性对于细线路化制程会有相当大帮助,现今高阶的电子产品如lcd、电电视(pdp)、cof基板等皆强调细线化、高密度、高尺寸安定、耐高温及可靠性,所以在资讯电子产品逐渐走向轻薄短小的趋势发展下,无胶软板将成为市场的主流。
3.抗化性
无胶软板基材的抗拒化学药品性能相当优异,在长时间下抗撕强度无明显改变,而三层有胶软板基材则因接着剂的耐化学药品性不佳,抗撕强度随时间增长而大幅下降。
无胶软板基材其它的特性还包括可降低基材厚度,符合轻薄短小趋势,此外因为蚀刻后氯离子的残留量低,降低了离子迁移性,也啬了细线路的长期信赖性。
三、无胶软板基材的制造法
无胶软板基材制造方式有三种:
(1)溅镀法/电镀法:以pi膜为基材,利用真空溅镀(sputtering)在pi膜镀上一层金属层后,再以电镀法(electroplating),使铜厚度增加。此法优势是能生产超薄的无胶软板基材,铜厚后312,另外还可生产双面不同厚度的软板。
(2)涂布法:以铜箔为基材,将合成好的聚酰胺酸(ployamicacid)以精度的模头挤压涂布在成卷的铜箔上,经烘箱干燥及亚酰胺化后(imidization),形成无胶软板基材。涂布法多用于单面软板,若铜厚低于12以下,此法制造不晚且对双面软板基材制造有困难。
(3)热压法:以pi膜为基材先涂上一层薄的热可塑性pi树脂,先经高温硬化,再利用高温高压将热可塑性pi重新熔融与铜箔厚度同样很难低于12。
无胶软板基材的制造方法,其中以[溅镀/电镀法]最能达到超薄的要求——铜箔厚度312,唯目前仍须克服设备投资过于高昂及技术的问题,才能达成量产目标。
四、应用与市场现况
根据mektec的市场预估,未来5年内,无胶软板基材将逐步取代三层有胶软板基材,高阶软板的市场,以日本市场为例,无胶软板基材市场规模已从1997年的29万平方公尺,提升为2000年172万平方公尺,市场规模成长将近6倍,而占有率也将从3。4%提高为16。8。此外,欧盟将于2004年全面禁止含卤素及铅等有毒物质的产品输入,无胶软板基材因免除接着剂的使用,不需使用含卤素的给燃剂,同时又可满足无铅高温制程的要求,正是业者最佳的选择。
五、结论
强调携带轻巧化、人性化的资讯及通讯产品已成为当今市场主流,在国内已经成为全球第二大笔记型电脑生产地,以及通讯市场快速起飞等刺激下,未来事携式产品朝向轻薄短小、高功能、细线化、高密度之走势,未来铜厚度在5以下的超薄无胶软板基材市场需求将十分殷切。
六、参考文献
1.台湾电路板协会,台湾电路板未来技术发展趋势。
2.台湾电路板协会,台湾电路板现况调查报告。
3.工业材料杂志86期无接着剂可挠式印刷电路板基板。