FPC基材之培训教材-1027.doc

FPC基础培训（一）
一、RoHS基础
RoHS 指令是英文 Restriction on the use of certain Hazardous Substances in electrical and electronic equipment 的缩写，中文意思为“关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令”。
WEEE指令是英文Waste Electrical and Electronic Equipment的缩写，中文意思为“报废电子电气设备指令”。此两项指令是欧盟议会和理事会于2003年2月13日颁布实施的。
两项指令明确规定了2006年7月1日以后对出口到欧盟的电子电气产品中禁止使用铅、汞、镉、六价铬、聚溴二苯醚（PBDE）和聚溴联苯（PBB）六种有害物质（其中镉限量指标为100ppm，其余5种物质限量指标为1000ppm）；2005年8月13日以后要求制造商对出口到欧盟的废弃产品的回收负责。
此两项指令主要针对产品寿命结束后的处理。制定RoHS 指令的目的是减少电子电气设备在使用和废弃后对人类和环境的影响；制定WEEE 指令的目的是防治报废电子电气设备，实现再利用、再循环使用或其它形式的回收，即3R原则（Reduce、Reuse、Recycling）。
对于FPC来说，一般情况下都满足ROHS的要求。（它不喷锡）但是这类产品在板材、感光油墨、文字油墨中含有卤素及其化合物（作为阻燃剂使用）。这些卤素化合物不是以PBB和PBDE形式存在，而是以其他形式的卤素化合物形式存在的，所以能够满足ROHS指令的要求。
对于装配厂商，现已有一些客户对环保要求提出了比ROHS指令限制使用的六类有害物质以外更高的要求，限制了更多的有害物质的含量。主要有卤素（氯和溴）及其化合物的限制。像最终供货为SONY、Hitachi、DELL、Panasonic、松本电工等公司的产品就提出更高的要求。SONY公司还有其特定的规范ss-00259。
一般的FPC（无铅工艺）都含有卤素作为阻燃剂。所以FPC行业推出了无卤素板材和无卤素绿油，以适应该要求，但是该类产品的性能和原来的有一些不同。1）成本比较高，一般增加30%以上成本 2）工艺复杂，生产制作成本较高 3）报废率比较高，4）保存时间比较短，容易吸潮 5）焊接工艺参数不同，不良率偏高。因为以上原因，行业中使用的量并不大，仅仅为了适应极少数客户要求而特别选用的特别产品。

二、材料
铜箔
胶接剂
绝缘基膜
铜箔
胶接剂
绝缘基膜
铜箔
胶接剂
铜箔
绝缘基膜
铜箔
绝缘基膜
铜箔

（上图左为单面有胶基材、上图左下为双面有胶基材、上图右上为单面无胶基材、上图右下为双面无胶基材）

1、聚脂，是指聚对苯二甲酸乙二醇脂（PET），自1953年英国ICI公司实现工业化的，目前用于覆铜板的聚脂薄膜，主要由美国杜邦（Du Pont）公司生产。
2、聚酰亚胺薄膜（PI），是制造挠性覆铜板最重要的材料之一，最早是由美国杜邦公司开发的，1965年开始商品化，商品名称为Kapton，
目前有，日本钟渊化学工业公司、宇部兴产公司、三井化学、新日铁化学、日东电工等，国内有九江福莱克斯、湖北华烁、深圳丹邦、中山东溢等公司生产。
聚酰亚胺薄膜（PI）最大的特点是耐热性高，长期使用温度为260度，在短时间内能耐400度以上的高温，此外，还具有良好的电气特性和机械特性，耐气候性和耐药品性也好，在-200度至250度温度范围内，其特性相对稳定、变化小、且具有阻燃性，美中不足是吸水率高，吸湿后尺寸变化大，热收缩性比环氧玻纤布基材大，而且粘合性差。
聚脂薄膜（PET）具有优秀的抗拉强度等机械特性和电气特性，良好的耐水性和吸湿后的尺寸稳定性，价格又低于聚酰亚胺，但，受热时收缩率大，耐热性欠佳，不适合于高温锡焊。
目前聚酰亚胺薄膜为联苯型聚酰亚胺薄膜，早期的为均苯型聚酰亚胺薄膜，主要是改善早期吸水性高、吸湿后尺寸变化大等缺点，现在的聚酰亚胺薄膜分为四种；
1、 标准型
2、 高尺寸稳定型
3、 低湿膨胀型
4、 用于带式自动接合（TAB）
各种特性对比；（附表一）见34页
特性
单位
聚酰亚胺膜
标准型
高尺寸稳定型
低湿膨胀型
用于TAB
拉伸强度
Mpa
245
304
300
520
拉伸率
%
100
90
40
42
抗拉弹性率
Mpa
3185
4116
6000
9114
抗撕裂传播
g/mm
280
280
—
330
热收缩率
%
0.09
0.08
0.006
0.1
线膨胀系数
ppm/k
27
16
12
12
吸水率
%
2.5
2.1
1.2
1.4
湿膨胀系数
ppm/k
20
14
6
12
介电常数
—
3.3
3.2
3.1
3.5
介质损耗
—
0.005
0.004
0.004
0.0013

聚酰亚胺薄膜主要厂商和产品特性如表二所示；见35页
厂商
商品名称
特 点
杜邦（美）
Kapton H
传统商品
Kapton E
高尺寸稳定性、低吸湿性
钟渊化学
Apical AH
传统商品
Apical NPI
尺寸稳定性、低吸湿性
Apical HP
高尺寸稳定性、低吸湿性
宇部兴产
UPILEX-S
高尺寸稳定性、低吸湿性
U 液态树脂
液态聚酰亚胺
三井化学
NEOFLEX
供无胶基材
新日铁化学
ESPANEX
供无胶基材

3、胶粘剂，胶粘剂的特性直接影响覆铜板的产品质量，主要从下面几个方面考虑；
A、耐热性
B、挠曲性。
C、粘合性
D、电性能
E、耐化学性
F、冲孔或钻孔加工性
G、阻燃性等
目前用于覆铜板的胶粘剂，主要有以下几类，
1、 聚脂类
2、 丙烯酸类
3、 改良性环氧树脂类
4、 聚酰亚胺类
胶粘剂类型
耐热性
耐化学性
介电性能
粘合性
挠曲性
耐吸湿性
成本
聚脂类
△
○
◎
◎
◎
○
◎
丙烯酸类
◎
○
○
◎
◎
△
△
改良环氧类
○
○
◎
◎
○
○
△
聚酰亚胺类
◎
○
○
△
△
X
X
表示方法：◎优 ○良 △一般 X差

4、挠性覆铜板用的导体材料，有铜箔、铝箔和铜-铍合金箔等。但目前绝大多数是采用铜箔。根据不同的制造方法，铜箔分为电解铜箔（ED）和压延铜箔（RA）
根据IPC-4562标准，用于挠性覆铜板的铜箔，其级别和特点，如下表所示；
种类
级别
特点
电解铜箔
1
标准电解铜箔
常规电解铜箔，不作反复挠曲的挠性板
3
高温延伸性电解铜箔
挠曲性优于1级铜箔，可与1级一起使用
10
可低温退火电解铜箔
与压延铜箔一样，在热处理过程中可重结晶，挠曲性优于其它电解铜箔。可用于对可靠性要求不高的摺动部位。
压延铜箔
7
退火压延铜箔
经热处理和重结晶，多数用于层压固化温度较低的聚脂产品
8
可低温退火压延铜箔
经冷轧的压延铜箔。是压延铜箔的主流产品。在用户的层压热固化过程中可退火重结晶

电解铜箔与压延铜箔的特性对比；（以标准箔与退火箔作对比）
项 目
单 位
电解铜箔（标准箔）
压延铜箔（退火箔）
厚 度
mm
0.018
0.035
0.018
0.035
纯 度
%
≥99.8
≥99.8
≥99.9
≥99.9
最大电阻
毫欧
7.1
3.5
6.7
3.4
最小导电率
%
94.12
96.6
100
100
拉伸强度（室温）
N/mm
≥105
≥210
≥105
≥140
延伸率（室温）
%
≥2
≥3
≥5
≥10

二、制造方法
挠性覆铜板的制造，有三层法与二层法
三层法分为片状制造与连续卷状的制造方法
二层法
1、 涂布法，在铜箔上均匀涂覆一层聚酰亚胺树脂，经烘干固化成膜。
2、 喷镀法，在聚酰亚胺基膜上，先喷射一层很薄的晶种，在铜层的基础上再镀铜加厚到所要求的厚度。
3、 化学镀/电镀法，采用等离子处理使聚酰亚胺基膜表面活化，再沉铜与电镀使其表面厚度达到要求
4、 层压法，首先由基膜制造商提供一种复合膜，此复合膜是由高尺寸稳定性的聚酰亚胺薄膜，涂上一层具有粘合剂的热塑性聚酰亚胺树脂组成的，加上铜层经过热压而成。

目前，市场上的挠性覆铜板，其性能比较如下表；
胶粘剂类型
绝缘性
介电特性
耐吸湿性
可挠折
尺寸精度
阻燃性
价格
聚脂
◎-○
◎
△
◎
X
X
◎
聚酰亚胺
◎-○
◎
△-X
◎
○
○
X
玻纤布/环氧
◎
○-△
◎
○
◎
◎
△
表示方法：◎优 ○良 △一般 X差 玻纤布/环氧基材,不适合用于弯曲部位

三、覆盖膜
覆盖层，是一种覆盖在挠性印制线路板表面的绝缘保护层，这种覆盖层，对电路起保护作用，防止电路受潮、污染以及其它形式的负面影响，同时起到增强作用，减少导体在挠曲过程中所产生的应力。覆盖层有以下几种；
1、 覆盖膜 ： 目前最常用的覆盖膜
2、 液体涂料保护层： 由聚脂胶制成的光固型涂料，无须曝光显影。
3、 光敏干膜： 专用干膜，目前还没有使用过，要经过曝光显影。
4、 液体感光油墨： 软板专用感光油墨，要经过曝光显影。
其各种覆盖膜性能对比如下；
覆盖膜类别
动态挠折性
电性能
密封性
成本
覆盖膜
◎
◎
△
○
涂料保护层
○
○
◎
◎
干膜保护层
○
◎
△
X
表示方法：◎优 ○良 △一般 X差