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二层挠性覆铜板

  

  早期的挠性覆铜板(FCCL)主要是有胶型的产品。该类产品是由铜箔、聚酰亚胺(PI)膜和胶粘剂,三层不同材料组成的。该类产品又称为三层挠性覆铜板(3L-FCCL)。

  目前,3L—FCCL采用的胶粘剂,多数为环氧型胶粘剂和阿克力型胶粘剂。在耐热性、尺寸稳定性和长期可靠性等方面,上述两类胶粘剂都比不上PI树脂,导致了3L—FCCL在应用领域中受到一定限制。

  近年来,随着电子工业的迅速发展,电子产品进一步小型化、轻量化和组装高密度化,业界的注意力逐渐转向无胶型挠性覆铜板的开发和应用。这类产品没有传统的胶粘剂,所以又称为二层挠性覆铜板(2L-FCCL)。

  2L-FCCL具有更高的耐热性、更高的尺寸稳定性以及更优秀的可挠性、更优秀的长期可靠性。自2003年以来,2L-FCCL一直处于良好的发展势头。据日本JMS市场调查资料显示,全球对2L-FCCL的需求量,近年来出现快速增长。

  其中,双面板的增长速度更为突出。从2004年的210万平方米,至2007年增加到500万平方米,约增长1.4倍。

  虽然我们对二层挠性覆铜板的研究起步较晚,基础较弱,穷则思变!我们应虚心学习,吸取别人的成功经验,自主开发,走自己的道路,树立信心,争取在较短的时间内,缩小与国际先进水平的差距。

  1 目前,在2L-FCCL,的制造技术方面,主要有三种工艺路线。

  (1)涂布法(Casting)。

  (2)压合法(Lamin ation)。

  (3)溅镀法(Sputter)。

  这三种方法各有特点。在工艺条件、设备要求和产品特性等方面,有较大的差异。在综合分析当前2L-FCCL。的市场现状和技术发展的基础上,我们把工作重点放在压合法上。其中,复合膜的开发是重中之重。压合法工艺路线,如图2所示:

  2.1 树脂合成

  压合法中用到两种PI树脂,即热塑性的TPI树脂和非热塑性的PI树脂。

  TPI树脂具有良好的粘合性,能与铜箔牢固的结合。PI树脂具有高耐热性、低CTE和低吸湿性等性能。这两种树脂具有不同的功能,起着不同的作用。两者的有机结合,可以取得良好的综合效果。

  (1)单体的选择

  PI树脂和TPI树脂的合成,需要两类单体,即芳香二胺和芳香二酐。在单体中,由于结构的差异,有刚性单体和挠性单体之分。使用刚性单体,有利于树脂耐热性、尺寸稳定性的提高,但粘合性欠佳。相反,使用挠性单体,有利于粘合性的改善,但耐热性、尺寸稳定性会受到负面影响。

  在树脂合成时,应根据其功能和作用,选择相应的单体。同时要考虑刚挠结合,以取得良好的综合效果。

  (2)反应条件

  单体确定以后,反应条件就成为关键。二胺和二酐的用量,原则上是等克分子配对。反应一般在低温条件下进行。在反应过程中,为了隔离空气,防止物料水解,影响反应结果,通常是通入惰性气体(如氮气)。

  (3)粘度控制

  合成时,加料顺序虽没有严格规定,但一般是二胺先在极性溶剂中,在通氮气的情况下,搅拌溶解。然后逐量加入二酐,在低温条件下搅拌反应。在此过程中,应密切注意黏度的变化。当黏度达到预定要求时,即告反应终点。树脂的固体含量,一般为15%~20%,黏度一般控制在1000泊~5 000泊(25℃)为宜。

  2.2 涂布、制作复合膜

  常用的方法是通过具有高精度涂头的涂布机,将TPI树脂均匀涂布在非热塑性的PI膜上。然后,进行高温热处理、亚胺化,制成三层结构的复合膜,如图3所示。

  另一种方法是通过复式多管涂头(Multi Mani—fold Dies),将TPI树脂和PI树脂,三层一次性的涂布在环状不锈钢带上,经烘干成膜,再经高温热处理、亚胺化,制成复合膜。制膜机如图4所示。

  2.3 高温压合、制作2L—FCCL

  在复合膜基础上,双面配上铜箔和保护膜,通过高温辊压,制作双面2L-FCCL。

  压合温度一般为300℃一400℃。高温辊压生产线如图5所示。

  3 结果与讨论

  3.1 TPI树脂

  复合膜是由热塑性的TPI和非热塑性的PI两种高分子材料组成的。相对而言,热塑性的TPI的热膨胀系数(CTE)偏大,Tg偏低。为了减少复合膜的热变形,在保证粘合性的前提下,TPI层不宜过厚,一般为1um一5um。TPI的Tg不宜偏低,一般为200℃~260℃。

  实测结果:245℃ 测试方法采用动态机械分析法(DMA)。

  3.2 Pl树脂

  作为非热塑性的PI树脂是复合膜的主体。PI树脂应具有高耐热性、高尺寸稳定性、低CTE和低吸湿性等性能。PI树脂的Tg一般要求高于340℃。

  实测结果:358℃ 测试方法采用动态机械分析法(DMA)。

  3.3 2L—FCCL

  (1)耐焊性(3 0 0℃),lmin以上。

  (2)剥离强度(1 8um压延铜箔),1.5N/mm。