挠性线路板技术的现状和发展趋势

刘尧葵　徐　勋　唐幸儿

摘要：本文论述了挠性线路板技术的现状，由于无粘结层挠性覆铜箔基材和感光显影型保护膜的成功开发和应用，使挠性线路板的生产走上了可量产化的轨道。指出现有挠性电路板的制造技术是制约挠性线路板技术发展的瓶颈。目前挠性线路板技术的广泛应用仍面临着一些困难，在不久的将来，感光显影型覆盖层的开发和应用，会给挠性线路板技术的发展带来巨大的变化，它具有广阔的应用前景，必将在市场上大放异彩。

关键词：挠性线路板现状发展趋势

0引言

目前，由于无粘结层挠性覆铜箔基材和感光显影型保护膜的成功开发和应用，使挠性线路板的生产走上了可量产化的轨道。加上挠性线路板在精细或超精细节距(线宽／间距)方面的优势，具有更高的合格率和质量。特别是50μm～100μm的操作窗口已能很好正常生产，因此，挠性线路板的地位和量产化已明显地增加了。目前，挠性线路板在军事上、航天航空、汽车和超精细节距应用方面已得到应用，进一步的发展趋势是刚性和挠性结合起来形成的刚一挠性板，以实现更薄、更精细节距、更优越的高密度互连的一代产品。

1挠性线路板技术的现状

近几年来，用于生产挠性线路的材料有了变革性的进展，主要是：由粘结型走向无粘结型的覆铜箔挠性基材；薄铜箔或超薄铜箔的进展与应用；由冲孔后热压可挠性覆盖膜(为了露出焊盘)走向可挠性感光显影型覆盖膜或者液态感光阻焊膜(或保护膜)等。由于这些挠性材料的变革性进步，大大地简化了手工操作劳动，使挠性线路板走上自动化、量产化的轨道上来。

1.1挠性线路材料的现状

1.1.1无粘结层覆铜箔挠性基材有粘结层覆铜箔挠性基材是由介质层材料、粘结层材料和薄铜箔压制而成的。介质层材料大多是采用聚酰亚胺(Pl)、聚酯(PE)、Aramide和氟碳化合物。这种有粘结层覆铜箔挠性基材结构的主要缺点有：它需要昂贵的粘结层材料(大多为聚酰亚胺，丙烯酸类)，使总成本较高；由于丙烯酸类粘结层的Z向膨胀系数大，加上介质层厚度，使整个Z向热膨胀系数远大于无粘结层的z向热膨胀系数，因而，不仅会造成挠性板内部引起缺陷(如分层等)，从而造成差的结合力和可挠性，而且还会给孔化电镀(PTH)带来隐患(当用于双面板和多层板时)；由于粘结层和介质层材料的差异，对于多层板来说，还会因为化学蚀刻(如去沾污、粗化等)速率不同，造成孔壁上凹凸不平，甚至包覆镀液等而带来隐患，它是孔化电镀方面的问题之一；由于有粘结层结构的基材其厚度较厚，造成挠性板厚度较厚，既不利于“小”、“轻”型化，又不利于抗热性能和电气互连的可靠性(因Z向较厚的有机材料的CTE远大于铜箔的CTE，热膨胀易于引起内连断裂)。无粘结层的基材中，覆铜箔是采用各种金属化技术的一种方法，把铜层直接结合到介质层上。目前采用了三种方法：一是把聚酰胺酸加到铜箔表面上，然后加热形成聚酰亚胺膜并最后形成聚酰亚胺覆铜箔挠性基材；二是先在介质层上涂覆一层位垒金属，然后进行电镀铜来形成的；三是采用真空溅射技术或蒸发沉积技术，即把铜置于真空室中蒸发，然后把蒸发的铜沉积于介质层上来形成的。很明显，无粘结层的覆铜箔挠性基材能克服有粘结层覆铜箔基材的一系列缺点，其主要优点：具有更薄的基材厚度。不仅有利于微小孔加工，而且可以生产出更薄型或薄型的线路板来；具有更好的可挠曲性能，即使在相同材料的条件下，越薄的材料其可挠曲性能越好。同时，有粘结层材料本身的可挠性和粘结力也较差，所以，无粘结层的基材必然有更好的可挠曲性能和结合力；具有更好的导热性。一方面越薄材料越易于散热，另一方面有粘结层相对于介质层(特别是聚酰亚胺、聚酯)来说，其导热性也较差：具有更高产品质量和可靠性，因而有很好的性能价格比。

1.1.2感光显影型覆盖膜覆盖膜或保护层用来覆盖和保护挠性线路在受热(高温)、潮湿、污染物和腐蚀气体以及恶劣环境下起到“三防”的保护作用。一般都采用干膜或者漏印涂覆层等方法来形成覆盖膜或保护膜。

干膜覆盖层是采用涂布有粘结剂的介质材料，然后与加工形成挠性线路层一起叠层层压方法来形成的。干膜覆盖层的介质材料，采用与加工成挠性线路的基材介质层相同的聚酰亚胺、或聚酯材料，而粘结剂大多采用丙烯酸或环氧树脂或聚酯等材料。为了显露出挠性线路板上的焊盘或连接部位的铜导体，在叠层层压之前，必须根据其准确位置，于干膜覆盖层上冲制或钻孔其相应图形来。由于定位、层压等过程会带来位置(尺寸)偏差，同时，加压加热时粘结剂可能的溢流问题，因此，干膜覆盖膜的冲孔或钻孔的相应图形尺寸要大些，也避免定位偏差和粘结剂溢流带来的可焊性和焊接问题。很明显，这种加工图形和层压对位是很费事费时的，有时是很头痛的事，这是造成合格率低、质量差和成本高的主要原因之一。网印覆盖层是采用丝网漏印液态树脂来形成的。所用的液态树脂大多是丙烯酸环氧树脂、丙烯酸聚氨脂类等树脂，然后采用红外线加热或者紫外线辐射固化而成。环氧树脂具有好的电气性能和粘结力，但脆性大而表现出差的可挠性，所以环氧类的覆盖层(或阻焊剂)材料组成的保护层、经不起多次弯曲便会发生“龟裂”、断块、最终分成小块状而剥离下来，而单纯的丙烯酸类虽有很好的可挠曲性，但粘结力和电气性能都不如环氧类。因此，把两者结合起来基本上可以满足要求。

1.2挠性电路板的制造技术挠性线路板的制造技术与刚性PCB制造技术是相似的。但是挠性PCB由于采用可挠性基材和不含有增强材料，如玻璃布等，因此很薄、挠曲大，加上树脂不同(采用聚酰亚胺或聚酯等)，因而给挠性线路板的制造技术带来了新的问题，主要是薄而可挠曲性、尺寸稳定性和孔化电镀通孔质量等问题。压制成具有粘结层的挠性覆铜箔基材(或无粘结层的覆铜箔基材)，通过钻孔、孔化电镀(单面挠性板除外)、然后进行图像转移形成线路，并设有特制拉紧的夹具和索拉丝网完成加工过程。对于单双面挠性板来说，还要贴压上保护膜。由于尺寸稳定性，加上粘结剂在高温高压下溢流问题，因此冲孔或钻孔尺寸要明显地大于实际的焊盘尺寸，以保证焊接盘不受局部覆盖和污染，达到焊接时完善性和可靠性。显然，这种薄而可挠性膜材料的整个加工过程和操作是很费时费力的。

由于传统工艺中的有粘结层覆铜箔基材存在着粘结力和孔化电镀带来的缺陷，加上覆盖膜冲孔(或钻孔)加工、对位和操作困难大，生产率低。随着导体线路密度和迅速增加，新的规范(或标准)的制定与贯彻，这种传统工艺将要被淘汰。

2挠性线路板技术的发展趋势

对于在挠性线路上要显露出理想的焊盘或连接部位来说，目前网印覆盖层基本代替了干膜覆盖层，但是这种薄型挠性基板进行网印覆盖层及其厚度的控制难度很大，特别是对于有精细节距的图形。对位度也成问题。因此未来的发展方向是推动感光显影型覆盖层的开发和应用。这种方法像感光抗蚀膜(干膜)那样，贴在于挠性板面线路上，经曝光、显影、烘烤来完成的，因而将大大提高了生产率和产品质量。

因此，采用无粘结层的覆铜箔基材和感光显影型覆盖膜的工艺技术是必然的发展趋势并将带来明显的好处。主要是：较好地解决了铜箔(或导体)与介质层的结合强度、更好的可挠性和改善了孔化电镀(孔壁)的质量；采用感光显影型保护膜，通过贴压(干膜型)，或网印、喷涂、帘涂、帘涂(皆为液态感光材料)再烘干，然后进行图像转移工艺而得到的保护膜，便能很好解决焊盘的精确对位问题，因而可制造出更精细的线宽／间距来。值得注意的是：采用环氧类的液态感光阻焊剂(用于刚性板上)的网印或喷涂等方法得到的覆盖膜是不能满足要求的。尽管环氧类的粘结力好，但脆性大，在受挠曲时便会发生“龟裂”，多次挠曲后便会“纷纷”剥离下来。因此，如何解决粘结力和可挠曲性问题，是未来需重点解决的问题。由于环境保护的需要，对用于印制线路板(PcB)的材料和环境适应性的要求将越来越严格，开发和应用环保型材料和工艺已经是PCB趋势。

参考文献：

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