无胶软板基材技术与应用

无胶软板基材技术与应用

     一 前言
    
    　　软式印刷电路板（Flexible Printed Circuit,FPC）,简称软板，具有柔软、轻、薄及可挠曲等优点，在资讯电子产品快速走向轻、薄、短、小趋势下，目前已广泛应用在笔记型电脑、数位相关、手机、液晶显示器等用途。
    
    　　传统软板材料，主要是以PI 膜/接着剂/铜箔之三层结构（图1（A））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100~200，使得三层有胶软板基材（3-Layer Flexible Copper Clad Laminate,3-Layer FCCL）的领域受限。
    
     新发展的无胶软板基材（2-Layer FCCL）仅由PI膜/铜箔（图1（B））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板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
    
    　　图4为无胶软板基材与三层有胶软板基材尺寸安定性对温度之关系，结果表示无胶软板基材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。良好的尺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、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
    
    　　图5是无胶软板基材与三层有胶软板基材浸泡于MEK下，抗撕强度对时间之关系，由结果表示，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，也增加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(Sputtering/Plating);(2)涂布法（Casting）;(3)热压法(Lamination)。三种方法的比较如表1所示。
    
     表1 无胶软板基材制作方式之比较(资料来源：CitcuitTree,Sep.2000)
    
    　　（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3~12，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，将合成好的聚醯胺酸（Ployamic acid）以精度的模头挤压涂布在成卷的铜箔上，经烘箱干燥及亚醯胺化后（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，此法制造不宜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,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3~12，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，未来便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。