挠性及刚挠印制板生产工艺一.docx

1，概述撓性及剛撓印製板作為一種特殊的互連技術，由於能夠滿足三維組裝的要求， 以及具有輕，薄，短，小 的特點，已經被廣泛用於電腦，航空電子以及軍用電子設備中但它也有初始成本高以及不易更改和修 復等缺點1.1撓性及剛撓印製板的分類根據撓性及剛撓印製板的結構可分為五種類型和兩個類別，如表 13-1和表 132 所示其中結構比較複雜和製作難度較大的是 A 類 3 型板和 A 類 4 型板，即撓 性多層印製 板和剛撓多層印製板圖 13-1 為一塊剛撓印製板照片圖 13-1 剛撓多層印製板表 13-1 撓性及剛撓印製板的分類類型名 稱說明1型板撓性單面印製板可以有或無遮罩層，也可以有或無增強層2型板撓性雙面印製板有鍍覆孔可以有或無遮罩層，也可以有或無增強層3型板撓性多層印製板有鍍覆孔可以有或無遮罩層，也可以有或無增強層4型板剛性多層印製板有鍍覆孔導線層多於兩層5型板剛撓或撓性組合印製板剛性印製板與撓性印製板或撓性印製板與撓性印製板粘結成一體粘結處無鍍覆孔連接層數多於一層表 13-2 撓性及剛性印製板的類別A類在安裝過程中能經受撓曲B類能經受佈設總圖規定的連續多次撓曲通常不適用於2層以上導線層的印製板。

1.2 撓性及剛撓印製板結構撓性印製板與剛撓印製板都是以撓性材料為主體結構剛撓印製板與撓性 印製板的主要區別在於剛撓印 製板是在撓性印製板上再粘結兩個剛性外層，剛 性層上的電路與撓性層上的電路通過金屬化孔相互連 通每塊剛撓印製板有一 個或多個剛性區和一個或多個撓性區圖 13-2 為一塊雙面撓性印製板的結構 示 意圖，圖 13-3 為一塊典型的八層剛撓印製板結構示意圖光割的 吸的踱扯礼 扩大的A:覆蓋層：帶0.05mm厚丙烯酸膠聚酰亞胺薄膜% i JB：撓性電路：覆70^m銅箔的聚酰亞胺薄膜 圖13-2雙面撓性板的層壓前後結構示意圖圖13-3 8層剛撓印製板結構示意圖2,撓性及剛撓印製板的材料銅箔的聚 lm厚丙烯35pm銅勺撓性印製板的材料主要包括撓性介質薄膜和撓性粘結薄膜剛撓印製板除了要採用撓性材料外還要用 到剛性材料,如環氧玻璃布層壓板及其半固化片或聚酰 亞胺玻璃布層壓板及相應的半固化片2.1撓性介質薄膜常用的撓性介質薄膜有聚酯類,聚酰亞胺類和聚氟類聚酰亞胺具有耐高溫的 特性,介電強度高,電氣 性能和機械性能極佳,但是價格昂貴,且易吸潮,常用 的聚酰亞胺介質薄膜有杜邦公司生產的 Kapton 膜。

聚酯的許多性能與聚酰亞胺相近，但耐熱性較差，杜邦公司生產的聚酯介質薄膜Mylar膜也比較常 用表13 -3為聚酰亞胺膜，聚酯，聚四氟乙烯介質薄膜的性能對照聚酰亞胺是最常用 的生產撓性印 製板及剛撓印製板的材料；而聚酯由於它的耐熱性差，決定了它只適用於簡單的撓性板；聚四氟乙烯材 料只用於要求低介電常數的高頻產品撓性覆銅箔基材是在撓性介質薄膜的單面或雙面粘結上一層銅箔覆蓋層是在 撓性介質薄膜的一面塗上一層粘結薄膜，然後再在粘結膜上覆蓋一層可撕下的保 護膜這層保護膜通常只有在將覆蓋層與蝕刻後的電路進行對位元時才撕下在生 產撓性和剛撓印製板時，除了選擇材料的種類外，所選用的撓性覆銅箔基材和覆 蓋層的介質厚以及銅箔的厚度也十分重要首先，介質薄膜的厚度應不小於 0.025 mm, 才能滿足電氣性能和機械性能的要求而銅箔厚度則應根據電路密度，載流 量以及耐撓性來選擇總之，介質薄膜及銅箔的厚度越小，撓性板的撓性就越好 另外，由於覆蓋層是覆蓋於蝕刻後的電路之上，這就要求它有良好的覆形性，才能滿足無氣泡層壓的要 求較薄介質薄膜的覆蓋層形性好，層壓的壓力低，因 而層壓後撓性板的變形小但是，當覆蓋層上要 求余膜孔時，使用較厚的介質薄 膜可以減少鑽孔時余隙孔的變形。

總之，從工藝角度講，更希望採用較 厚的覆蓋 層，而從層壓的角度講，則希望採用較薄的覆蓋層表 13-3 聚酰亞胺，聚酯，聚四氟乙烯介質薄膜性能對照表性能聚酰亞胺(Kap ton)聚酯(Mylar)聚四氟乙烯(PTFE)極限張力N/mm217217220.7極限延伸率70%120%300%因蝕刻引起的尺寸變化mm/m2.55.05.0介電常數4.04.02.3損耗角正切0.0350.0350.06體積電阻率M Q.cm106106107表面電阻M O105105107抗電強度MV/m252525吸潮4.0%<0.8%0.1%熔點或零強度溫度180C>6000C2800C浮焊試驗通過通過通過目前，杜邦公司已生產出一種感光型覆蓋層它具有對位準確，簡化撓性生產工藝(省去了覆蓋層的鑽孔以及層壓工序)，降低生產成本的優點這種覆蓋層 的許多性能與聚酰亞胺 覆蓋層相近，比較適用於簡單的撓性板在撓曲半徑為5mm時，能耐107次撓曲迴圈這種覆蓋層的 工藝操作與阻焊幹膜相似，即經過 真空貼膜，曝光，顯影，後固化等工序2.2粘結片薄膜生產撓性及剛撓印製板的粘結薄膜主要有丙烯酸類，環氧類和聚酯類比較常用的是杜邦公司的改性丙烯酸薄膜和Fortin公司的無增強材料低流動度環氧粘 結薄膜以及不流動環氧玻璃布半固化片。

表 13-4 為兩種編織類型玻璃布做增強 材料的不流動環氧半固化片的一些性能參數丙烯酸與聚酰亞胺薄膜的結合力極好，具有極佳的耐化學性和耐熱衝擊性，而且撓性很好環氧樹脂與聚酰亞胺薄 膜的結合力不如丙烯酸樹脂，因而主要用於粘結覆蓋層和內層另外，環氧樹脂 的熱膨脹係數低於丙烯酸數倍，在Z方向的熱膨脹小，利於保證金屬化孔的耐熱 衝擊性因此，在選用改性丙烯酸薄膜做內層的粘結劑時，兩個內層之間的丙烯 酸的厚度一般不超過0.05mm，以防止熱衝擊時Z方向膨脹過大而造成金屬化孔的 斷裂當0.05mm厚的丙烯酸無法滿足粘結要求時，應改用環氧樹脂型粘結片代替 表 13-5 為不同類型粘結片覆蓋層性能比較表 13-4 不流動環氧半固化片玻璃半固化玻璃布層壓後半固含膠量流動度凝膠時間布類片厚度厚度化片（%）(% ) (s)型（mm ）（mm ）厚度壓力200psi)（mm ）1040.0640.0250.06472±12無1080.0880.050.08862±12無表 13-5 不同粘結片的覆蓋層性能比較介質薄膜類型聚酰亞胺粘結片類型丙烯酸-ipc丙烯酸（V）T™ 環氧項目及測試方法抗剝強度（b/in8.010.68.0低溫可撓性(IPC-TM-650,2.6.18)通過通過通過粘結片最大流動％（IPC-TM-650,2,3,17,15.02.75.0揮發組份(%)(IPC-TM-650,2,31.50.82,37）介電常數（1MHz）IPC-TM-650,2.5.5• 3最大值4.03.84.0介電強度（KV/mm ）ASTD-D-1498018080體積電阻率。

CmIPC-TM-650,2,5,17101210121012表面電阻OIPC-TM-650,2,5,17101110101010絕緣電阻M QIPC-TM-650,2 6,3, 2室溫下104105104吸潮取大百分比％IPC-TM-650,2 6 26.01.04.0損耗角正切1MHz下 IPC-TM-650,25, 5, 30.040.030.03浮焊試驗IPC-TM-650 方法 B2, 4, 13通過通過通過2.3 銅箔印製板採用的銅箔主要分為電解銅箔（ED）和壓延銅箔（RA）.電解銅箔是採用電鍍的方式形成，其銅微 粒結晶狀態為垂直針狀，易在蝕刻時形成垂直的線條邊緣，利於精細導線的製作但是在彎曲半徑小於 5mm或動態撓曲時，針狀結構易發生斷裂主，因此只適用於剛性印製板圖13-4為電解銅箔的晶粒結 構撓性覆銅基材多選用壓延銅箔，其銅微粒呈水平軸狀結構，能適應多次撓曲 但這種銅箔在蝕刻時在某種微觀程度上會對蝕刻劑造成一定阻擋圖 13-5為正 壓延銅箔的晶粒結構圖13-4電解銅晶粒結構□tn匚口匚圖 13-5 壓延銅晶粒結構2.4 剛性層壓板用於生產剛撓印製板的剛性層壓板主要有環氧玻璃布層壓板和聚酰亞胺玻璃布 層壓板。

聚酰亞胺層壓板 是比較理想的生產剛撓印製板的材料聚酰亞胺具有耐 熱性高的優點，但是價格昂貴，且層壓工藝複雜， 聚酰亞胺層壓板及半固化片的 價格是環氧價格的五至七倍環氧玻璃布層壓板是最常用的生產剛性印製 板的材料，它的價格比較便宜，但是耐熱性差由於熱膨脹係數較大，因而在z方向的膨脹較大GF 型環氧玻璃布層壓板由於具有在其玻璃化溫度（Tg 1180C ）以下的熱膨脹係數與聚酰亞胺相近的特點， 因而被廣泛用於生產剛撓印製板2・5材料的熱膨脹係數（CTE）剛撓印製板材料的熱膨脹係數對保證金屬化孔的耐熱衝擊性十分重要熱膨脹係數大的材料，它在經受 熱衝擊時，在Z方向上的膨脹與銅的膨脹差異大因而極易造成金屬化孔的斷裂通常玻璃化溫度（Tg） 低的材料，其熱膨脹係數也較大表13-6 為幾種材料的熱膨脹係數與玻璃化溫度的比較從表13-6 可 以看出，四種材料的玻璃化溫度和Z方向熱膨脹係數相差甚遠其中丙烯酸的玻璃化溫度最低（接近 室溫），熱膨脹係數是其他材料的數倍因而，在加工剛撓印製板時，應盡可能少的使用丙烯酸粘結片， 尤其是要控制丙烯酸粘結片的厚度實驗證明，剛撓多層板的平均熱膨脹係數是隨丙烯酸樹脂厚度百分 比的提高而升高。

從圖 13-6 可以看出，平均熱膨脹係數小的剛性板，隨著溫度的升高其尺寸變化最小； 平均熱膨脹係數大的撓性板尺寸變化最大；剛撓印製板由於是剛撓混合結構，因 而熱膨脹係數居中表 13-6 幾種材料的玻璃化溫度及熱膨脹係數特性試驗方法丙烯酸膜聚酰亞胺膜T™ 環氧銅玻璃化溫度（0C ）IPC-TM-6502.4.2545185103無/\\\Z軸熱膨脹係數IPC-TM-650106/C2 324(25-270C50013024017.6總之，在選擇材料加工撓性和剛撓印製板時，不單要考慮材料的特點及其機械，物理，化學特性，還要考慮產品的應用要求，安裝結構要求，環境條件以及材料對可加工性的影響 只有這樣，才能生產出性能價格比最佳的撓性及剛撓印製板3，撓性印製板基本設計規則撓性印製板除了應滿足剛性印製板的基本設計規則外，針對其可撓性及層壓覆 蓋層等特點，還有一些特 殊的設計要求3.1連接盤常用的分立元件的連接盤有圓形，橢圓形，長圓形，五方形和钜形等連接盤應完全包圍引線孔連接 盤和環寬在符合好的設計實踐和電氣間隙要求的可行情況 下，應取最大值各種推薦的連接盤形狀如圖 13-7 所示：ILIE*-哼（a）不可接受的 （b）可接受的圖 13-7 連接盤的形狀連接盤應滿足以下要求：1） 鍍覆孔的最小環。