Heutzutage entwickelt sich die flexible Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) so rasant, dass ihr Marktanteil steigt und große Fortschritte in Bezug auf die Technologie erzielt wurden. Das Aufkommen neuer Fertigungstechnologien für flexible Leiterplatten verleiht flexiblen PCBs ihre Vorteile von geringem Gewicht, Dünnheit und Flexibilität, was zu einem breiten Anwendungsspektrum führt.
Die grundlegenden Eigenschaften von Leiterplatten hängen von der Leistungsfähigkeit des Substratmaterials ab. Daher ist es von größter Bedeutung, die Leistung des Substratmaterials zu verbessern, um die technischen Eigenschaften der Leiterplatte wirklich zu steigern, was auch für flexible Leiterplatten gilt.
Leistungsverbesserung von gewöhnlichen Folien-Substratmaterialien
Die Funktionen des Filmsubstratmaterials liegen in seiner Fähigkeit, als Leiterträger und als isolierendes Medium zwischen Schaltungen zu dienen. Darüber hinaus muss es biegsam und aufrollbar sein.
Das üblicherweise verwendete Basismaterial für flexible Leiterplatten umfasst PI- (Polyimid-)Folien und PET- (Polyester-)Folien; darüber hinaus sind auch Polymerfolien wie PEN (Polyethylennaphthalat), PTFE und Aramid usw. verfügbar. Die Folien für Basismaterialien sollten anhand ihrer Leistungsfähigkeit und Kosten ausgewählt werden.
Das führende Substratmaterial fürflexible kupferkaschierte Laminatplatte (FCCL)umfasst PI, eine Art duroplastisches Harz, das keine Temperatur erreicht, bei der es erweicht oder fließfähig wird. Nach der thermischen Polymerisation kann es jedoch weiterhin Flexibilität und Elastizität beibehalten, was es von den meisten Duroplasten unterscheidet. PI zeichnet sich durch hohe Wärmebeständigkeit und hervorragende elektrische Eigenschaften aus. Allerdings führt PI zu hoher Feuchtigkeitsaufnahme und geringer Weiterreißfestigkeit, was verbessert werden sollte. Die verbesserte PI-Folie weist eine Feuchtigkeitsaufnahme von 0,7 % auf, was deutlich niedriger ist als der übliche Wert von 1,6 %, und bietet eine höhere Dimensionsstabilität, die sich von ±0,04 % auf ±0,02 % verbessert.
Sowohl flexible CCL als auch starre CCL erfordern als Umweltauflage Halogenfreiheit, was einen unvermeidlichen und strengen Trend in der Elektronikindustrie darstellt. Auf Grundlage der von der EU (Europäischen Union) und vielen Ländern erlassenen Vorschriften sind seit Juli 2006 sechs Arten gefährlicher Stoffe in elektronischen Geräten verboten, und Leiterplatten, einschließlich flexibler Leiterplatten, dürfen keine bromierten Flammschutzmittel enthalten.
PET-Harz weist gute mechanische und elektrische Eigenschaften auf, und sein größter Nachteil ist die geringe Hitzebeständigkeit, wodurch es sich nicht für direktes Löten und die Montage eignet. Die Leistung von PEN ist besser als die von PET und schlechter als die von PI, sodass die Anwendungen von PEN kontinuierlich zunehmen.
In der Welt gibt es über 2000 Kategorien anwendbarer Kunststofffolien, unter denen sich mit Sicherheit einige Typen finden, die sich für die Herstellung flexibler Leiterplatten eignen. Daher werden mit der Ausweitung der Einsatzbereiche flexibler Leiterplatten neue Substratmaterialien für flexible Leiterplatten zur Anwendung kommen.
Klebstoff spielt eine Rolle bei der Verbindung von Kupferfolie und Substratmaterialfolie, und seine üblichen Klassifizierungen umfassen PI-Harz, PET-Harz, modifiziertes Epoxidharz und Acrylharz, wobei modifiziertes Epoxidharz und Acrylharz aufgrund ihrer hohen Klebkraft häufiger verwendet werden.
Zweilagiges PI-Substratmaterial
Flexible CCL besteht in der Regel aus drei Schichten: Polyimid, Klebstoff und Kupferfolie. Da Klebstoff die Leistung von flexiblen Leiterplatten, insbesondere die elektrische Leistung und die Maßstabilität, beeinträchtigt, wurde flexibles CCL mit zwei Schichten (2L-FCCL) ohne Klebstoff entwickelt. Außerdem ist 2L-FCCL, da es keinen Klebstoff enthält, der Halogene enthalten könnte, umweltfreundlich und kann durch die Erhöhung der Temperatur von 220 °C auf 260 °C bis 300 °C die Anforderungen des bleifreien Lötens erfüllen. Der Leistungsvergleich zwischen 2L-FCCL ohne Klebstoff und 3L-FCCL mit Klebstoff ist in Tabelle 1 unten zusammengefasst.
|
Artikel
|
FCCL mit Klebstoff
|
FCCL ohne Klebstoff
|
| Dicke des Substratmaterials |
Folie + Klebstoff (12 μm–25 μm) |
Film (12,5 μm–125 μm) |
| Hitzebeständigkeit |
Niedrig |
Hoch |
| Dimensionsstabilität |
Schlecht |
Gut |
| Flexibilitätswiderstand |
Gut |
Basierend auf Typen |
| Kompatibilität mit Abdeckfolie |
Gut |
Basierend auf Typen |
| Anwendbarkeit in der Fertigung |
Langfristig und einfach |
Kurzfristig und schwierig |
| Kosten |
Niedrig |
Hoch |
Es stehen drei Arten von Herstellungsverfahren für 2L-FCCL zur Verfügung:
• Galvanisierung;
• Filmüberzug;
• Laminierung;
Durch den Vergleich der drei Methoden lässt sich schließen, dass die abgeschiedene galvanische Metallschicht auf Polyimidfolie sich leicht in Walzprozessen herstellen lässt und dass dünnere Substratmaterialien und Kupferfolien kostengünstig eingesetzt werden können. Die Filmbeschichtung eignet sich für die Massenproduktion bei geringen Kosten. Die Laminierung funktioniert besser bei der Herstellung von doppelseitigen Leiterplatten.
LCP-Substratmaterial
Um den wesentlichen Nachteil des Polyimid-Substratmaterials zu modifizieren, wurde Flüssigkristallpolymer (LCP) neu entwickelt. Da thermoplastischer LCP-Film mit Kupferfolie bedeckt ist, die anschließend einem konstanten Heißpressen unterzogen wird, können einseitige oder doppelseitigeCCLerhalten. Diese Art von CCL weist eine Wasseraufnahme von nur 0,04 % und eine Dielektrizitätskonstante von 2,85 (1 GHz) auf und erfüllt damit die Anforderungen hochfrequenter Digitalschaltungen.
Polymer weist einen flüssigen Zustand auf und wird zu einem heiß schmelzenden Flüssigkristallpolymer (TLCP) aufgeschmolzen. Was die Vorteile von TLCP betrifft, so kann es im Spritzguss verarbeitet und durch Pressen zu einer Dünnfolie gefertigt werden, die als Substratmaterial für Leiterplatten und flexible Leiterplatten dient. Darüber hinaus ist es für eine Sekundärverarbeitung geeignet, kann recycelt und wiederverwendet werden. Aufgrund der geringen Feuchtigkeitsaufnahme, der Eignung für Hochfrequenzanwendungen und der thermischen Dimensionsstabilität von TLCP findet es zunehmend Anwendung in flexiblen Leiterplatten.
Halogenfreies flexibles Substratmaterial, das den Umweltanforderungen entspricht
Bereits im Jahr 2003 veröffentlichte die EU RoHS und WEEE, um die Verwendung von sechs Arten gefährlicher Stoffe sowie die Verarbeitung von Elektro- und Elektronik-Altgeräten zu verbieten.RoHSbefasst sich mit dem in Flammschutzmitteln in Leiterplatten verwendeten Brom und dem Blei in Oberflächenbeschichtungen.
Halogenfreies Substrat wurde entwickelt und sowohl in starren Leiterplatten (PCB) als auch in flexiblen Leiterplatten eingesetzt. Flexibles Substratmaterial wie FCCL, Coverlay, Prepreg, Lötstoppmaske und Verstärkungsplatte muss flammhemmend sein und halogenfrei sein.
Kupferfolie neuen Typs
Das leitende Material von flexiblen Leiterplatten ist Kupfer oder Kupferfolie, und manchmal werden auch Legierungen verwendet, darunter Aluminium, Nickel, Gold und Silber usw. Neben der Leitfähigkeit sollte die Leiterlage gegenüber Biegebeanspruchung beständig sein. Entsprechend den unterschiedlichen Herstellungsverfahren wird Kupferfolie in elektrolytisch abgeschiedene (ED) Kupferfolie und gewalzte und geglühte (RA) Kupferfolie unterteilt. Der Unterschied zwischen diesen beiden Arten von Kupferfolie liegt in den unterschiedlichen Kristallformen: RA-Kupferfolie weist eine säulenförmige Anordnung auf, was zu einer gleichmäßigen und flachen Struktur führt, die sich für Aufrauh- und Ätzprozesse eignet. ED-Kupferfolie weist eine fischschuppenartige Struktur auf, was zu einer glatten Kupferfolie mit guter Zähigkeit führt, die sich jedoch nicht für Aufrauh- oder Ätzprozesse eignet. Bei dynamisch flexiblen Leiterplatten, die eine hohe Flexibilität erfordern, wird in der Regel RA-Kupferfolie verwendet.
Derzeit hängt hochdichte flexible Leiterplatte (PCB) hauptsächlich von ED-Kupferfolie ab. Um mit den Anforderungen der Massenproduktion von Leiterplatten mit einem Pitch im Bereich von 40 μm bis 50 μm kompatibel zu sein, werden neue Anforderungen gestellt. Zum einen sollte die Oberfläche der Kupferfolie eine geringe Rauheit aufweisen, zum anderen sollte die Kupferfolie ultradünn sein.
Leitfähige Silberpaste
Während desProzess der Herstellung flexibler LeiterplattenLeitfähige Tinte wird auf eine isolierende Folie gedruckt, wobei eine Leiterbahn oder Abschirmschicht erzeugt wird, und diese Art von leitfähiger Tinte ist hauptsächlich leitfähige Silberpaste. Die gedruckte leitfähige Schicht muss einen geringen Widerstand, eine feste Verbindung und Flexibilität aufweisen. Außerdem sollte der Druck leicht durchführbar sein und die Aushärtung schnell erfolgen.
Die neue leitfähige Silberpaste erfüllt die Anforderungen an geringen Widerstand und Flexibilität und ist in der Lage, leitfähige Bilder auf duroplastischen oder thermoplastischen Polymerfolien, Stoffen und Papier zu erzeugen. Sie kann auch Grafiken herstellen, die in RFID-Produkten verwendet werden. Endprodukte, bei denen leitfähige Silberpaste zum Einsatz kommt, sind in Bezug auf Hochtemperaturlagerung, Feuchtigkeitstest sowie Hoch- und Niedertemperatur-Zyklusleistung qualifiziert. Leitfähiges Öl ist ebenfalls eine Technologie, die mit Umweltschutz- und Niedrigkostenanforderungen kompatibel ist.
Lichtempfindliche PI-Abdeckfolie
Traditionelle PI-/Klebedeckfolien erfüllen die Anforderungen an flexible Leiterplatten wie hohe Dichte, hohe Maßstabilität und Umweltschutz nicht, daher wurde PIC (photoimageable Coverlay) mit hoher Flexibilitätsbeständigkeit entwickelt, das dem Lötstopplack ähnlich ist.
Bislang haben flüssige oder folienartige PIC auf Basis modifizierter Epoxidharze oder Acrylharze aufgrund ihrer hohen Auflösung, ausgezeichneten Haftkraft und Flexibilität ein breites Spektrum an Forschung und Anwendung erfahren. Der Nachteil von PIC auf Basis modifizierter Epoxidharze oder Acrylharze liegt in ihrer geringen Maßstabilität bei Einsatz auf hochdichten Leiterplatten (PCB), ihrem niedrigen Tg und ihrer geringen Wärmebeständigkeit.
Kontaktieren Sie PCBCart für effiziente Anforderungen an die Herstellung flexibler Leiterplatten
