软性PCB基板材料浅析

软性PCB基板材料浅析

软性威廉希尔官方网站 板基板是由绝缘基材、接着剂及铜导体所组成，当微影制造完线路后，为防止铜线路氧化及保护线路免受环境温湿度之影响，必须在上面加上一层覆盖膜保护(Coverlayer)，覆盖膜的组成为绝缘基材及接着剂。软性威廉希尔官方网站 板基板的绝缘基材一般常用为Polyester (PET)、Polyimide (PI)两种材料，其各有优缺点，PET的成本较低，PI的可靠性较高，目前有许多公司正在研发可取代之材料，如Dow Chemical发展之PBO、PIBO与Kuraray公司的LCP等。软性威廉希尔官方网站 板基板一般均有使用接着剂，目前接着剂材料特性之热性质及可靠度较差，因此若能将其接着剂去除将可提高其电气及热性质。另外在覆盖膜材料技术方面，传统是用非感旋光性的材料，在加上此保护膜前，须先利用机械钻孔将其接点、焊垫及导孔预留下来，一般其精密度只能达到0.6~0.8mm之直径，无法应用在承载组件软板上。此导孔直径未来将须达到50μm，若改用感光型覆盖膜时，其分辨率将可提升至100μm 以下（参见表一）。

资料来源：工研院工业材料杂志(2000，7月号)，工研院经资中心ITIS计划整理
　　目前无接着剂软板基材将随产品之长期可靠性之需求增加，及细线化与承载组件之应用，无接着剂软板基材将是未来软板基材的趋势，其主要制程方式有三种：(1)溅镀法 /电镀法(Sputtering/Plating)；(2)涂布法(Cast)；(3)热压法(Lamination)。三者各有优缺点(参见表二)，其制程方式如下：
一、溅镀法/电镀法：以PI膜为基材，先溅镀上一层薄铜(1μ以下)，以微影蚀刻的方式将线路蚀刻出来，再以电镀法在铜线路上电镀，使铜的厚度增加以达到所需厚度，类似威廉希尔官方网站 板之半加成法。
二、涂布法：以铜箔为基材，先涂上一层薄的高阶着性PI树脂，经高温硬化后，再涂上第二层较厚的PI树脂以增加基板刚性，经高温硬化后形成2L，此方式需要涂布两次，制程成本较高，若要降低成本，有两种方式，一种是利用精密涂布技术设计双层同时涂布，将两种不同性质的PI树脂同时涂布在铜箔上，降低制造流程的步骤，另一种是开发单层PI树脂配方取代双层涂布，使其具有接着性及安定性，也可简化制程。
三、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，将铜箔放置在已硬化之热可塑性PI树脂上，再利用高温高压将热可塑性PI重新熔融与铜箔压合在一起形成2L。

目前并没有一种制程方式可以满足所有的需求，需要从其设计者的材料选择及厚度要求来决定其制程，如果选择涂布法在成本及性质上可以得到较好的平衡，除了有良好的接着性且导体的选择性大外，基材的厚度也可以很薄，目前双面制程只有少数几家厂商有能力生产，因为其制程较困难，不过在1999年，双面涂布法的2L其产量超过97万平方米。根据TechSearch Internation的统计，由2000年的产量来看三种制程方式所占的比例推估，全球的月产量预估为22万平方米，最常使用的方式为溅镀法（参见图一）。

　　目前PIC有干膜与液态两种，干膜的优点是无溶剂且制造较容易，但是单位面积成本较高，且较不耐化学药剂，而液态PIC需准备涂布机，但成本较低，适合大量生产的制程。材质上有分Acrylic/Epoxy及PI两种基材，根据TechSearch统计，目前市场占有率以Epoxy系液态PIC最高，超高过70%（参见图二），且Nippon Polytech/Rogers的占有率最高达44%，其次为Nitto Denko其占有21%的比例，DuPont排名第三占有18%（参见表三）。其中液态PI具有优异的耐热性及绝缘性可应用在高阶IC构装上（参见表四）。

柔性印制板的材料

一、绝缘基材

    绝缘基材是一种可挠曲的绝缘薄膜。作为威廉希尔官方网站 板的绝缘载体，选择柔性介质薄膜，要求综合考察材料的耐热性能、覆形性能、厚度、机械性能和电气性能等。现在工程上常用的是聚酰亚胺(PI:Polyimide，商品名Kapton)薄膜、聚酯(PET：Polyester，商品名Mylar)薄膜和聚四氟乙烯(PTFE：Ployterafluoroethylene)薄膜。一般薄膜厚度选择在O.0127～O.127mm(O．5～5mil)范围内。聚酰亚胺薄膜、聚酯薄膜和聚四氟乙烯薄膜性能对比见下表10

柔性印制板的材料二、黏结片

    黏结片的作用是黏合薄膜与金属箔，或黏结薄膜与薄膜(覆盖膜)。针对不同薄膜基材可采用不同类型的黏结片，如聚酯用黏结片与聚酰亚胺用黏结片就不一样，聚酰亚胺基材的黏结片有环氧类和丙烯酸类之分。选择黏结片则主要考察材料的流动性及其热膨胀系数。也有无黏结片的聚酰亚胺覆铜箔板，耐化学药品性和电气性能等更佳。常见柔性黏结片性能比较见下表。

    由于丙烯酸黏结片玻璃化温度较低，在钻孔过程中产生的大量沾污不易除去，影响金属化孔质量，以及其他粘接材料等不尽人意处，所以，多层柔性威廉希尔官方网站 的层间黏结片常用聚酰亚胺材料，因为与聚酰亚胺基材配合，其问的CTE(热膨胀系数)一致，克服了多层柔性威廉希尔官方网站 中尺寸不稳定性的问题，且其他性能均能令人满意。

柔性印制板的材料三、铜箔

    铜箔是覆盖黏合在绝缘基材上的导体层，经过以后的选择性蚀刻形成导电线路。这种铜箔绝大多数是采用压延铜箔(Rolled Copper Foil)或电解铜箔(Electrodeposited Copper Foil)。压延铜箔的延展性、抗弯曲性优于电解铜箔，压延铜箔的延伸率为20％～45％，电解铜箔的延伸率为4％～40％。铜箔厚度最常用35um(1oz)，也有薄18um(O.5oz)或厚70um(2oz)，甚至105um(30z)。电解铜箔是采用电镀方式形成，其铜微粒结晶状态为垂直针状，易在蚀刻时形成垂直的线条边缘，有利于精密线路的制作；但在弯曲半径小于5mm或动态挠曲时，针状结构易发生断裂；因此，柔性威廉希尔官方网站 基材多选用压延铜箔，其铜微粒呈水平轴状结构，能适应多次绕曲。

柔性印制板的材料四、覆盖层

    覆盖层是覆盖在柔性印制威廉希尔官方网站 板表面的绝缘保护层，起到保护表面导线和增加基板强度的作用。外层图形的保护材料，一般有两类可供选择。

第一类是干膜型(覆盖膜)，选用聚酰亚胺材料，无需胶黏剂直接与蚀刻后需保护的线路板以层压方式压合。这种覆盖膜要求在压制前预成型，露出需焊接部分，故而不能满足较细密的组装要求。

第二类是感光显影型。感光显影型的第一种是在覆盖干膜采用贴膜机贴压后，通过感光显影方式露出焊接部分，解决了高密度组装的问题；第二种是液态丝网印刷型覆盖材料，常用的有热固型聚酰亚胺材料，以及感光显影型柔性威廉希尔官方网站 板专用阻焊油墨等。

这类材料能较好地满足细间距、高密度装配的挠性板的要求。

柔性印制板的材料五、增强板

    增强板黏合在挠性板的局部位置板材，对柔性薄膜基板超支撑加强作用，便于印制板的连接、固定或其他功能。增强板材料根据用途的不同而选样，常用聚酯、聚酰亚胺薄片、环氧玻纤布板、酚醛纸质板或钢板、铝板等。