???? 摘 要 | 撓性電路的特性驅(qū)使撓性電路市場(chǎng)持續(xù)快速的增長(zhǎng)，同時(shí)市場(chǎng)的需求驅(qū)使撓性電路技術(shù)的日趨發(fā)展，高密度互連技術(shù)在撓性印制電路板中的應(yīng)用正是迎合市場(chǎng)需求而快速發(fā)展起來(lái)的。面對(duì)HDI的挑戰(zhàn)，領(lǐng)先的撓性電路制造商轉(zhuǎn)向新的材料，提高標(biāo)準(zhǔn)材料的樣式，以及新的制作工藝技術(shù)。本文介紹了高密度撓性電路對(duì)材料的要求以及近幾年發(fā)展起來(lái)的高密度撓性電路材料。

　　關(guān)鍵詞 | 高密度互連，撓性板材料，無(wú)膠基材

　　消費(fèi)者持續(xù)地追求更輕、更小、功能更多的電子設(shè)備，這樣給撓性電路新的應(yīng)用提供了更多的機(jī)會(huì)，撓性電路更易于輕、小的設(shè)備設(shè)計(jì)使撓性電路變得越來(lái)越通用，在許多使用剛性板的領(lǐng)域開始在逐漸地被撓性板所替代，例如COF(chip-on-flex)的應(yīng)用，撓性電路局部的復(fù)雜性已經(jīng)等同于剛性多層板，撓性電路的作用也從僅僅互連轉(zhuǎn)移到功能性的電路板。撓性電路的特性驅(qū)使撓性電路市場(chǎng)持續(xù)快速的增長(zhǎng)，同時(shí)市場(chǎng)的需求驅(qū)使撓性電路技術(shù)的日趨發(fā)展，高密度互連技術(shù)在撓性印制電路板中的應(yīng)用正是迎合市場(chǎng)需求而快速發(fā)展起來(lái)的。

　　近幾年的市場(chǎng)趨勢(shì)顯示，高密度互連技術(shù)即HDI 的增長(zhǎng)速度是普通線路的二倍多。HDI電路通常指線路的節(jié)距小于8mils(200μm)，孔徑小于10mils(250μm)。超HDI(Ultra-HDI)——HDI的一個(gè)分支，是指節(jié)距小于4mils(100μm)，孔徑小于3mils(75μm)。

　　據(jù)估計(jì)，驅(qū)使HDI撓性板增長(zhǎng)的最重大的應(yīng)用是在手機(jī)和其它的手持通訊和計(jì)算機(jī)設(shè)備(如PDA等)，其它的高增長(zhǎng)應(yīng)用有用于芯片封裝的帶式撓性板、硬盤驅(qū)動(dòng)器的懸浮式撓性電路和互連、平面顯示器的撓性板、以及噴墨打印機(jī)墨盒的撓性電路等。
在當(dāng)今快速變化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，很顯然撓性電路制造商必須要調(diào)整設(shè)計(jì)能力、選擇材料以及制造工藝，以確保處于有利的競(jìng)爭(zhēng)地位。

　　一、高密度撓性電路對(duì)材料的要求

　　撓性電路制造商希望在日益興旺的HDI撓性電路市場(chǎng)上占據(jù)有利地位，就必須開發(fā)有效的節(jié)省成本的HDI制作能力。面對(duì)HDI的挑戰(zhàn)，領(lǐng)先的撓性電路制造商轉(zhuǎn)向新的材料，提高標(biāo)準(zhǔn)材料的樣式，以及新的制作工藝技術(shù)。通常，使用一種新的材料，制造商就必須改變其工藝或投入一些新的工藝技術(shù)。

　　近十幾年來(lái)，為了滿足HDI設(shè)計(jì)及應(yīng)用的需求開發(fā)了許多高密度撓性電路用材料，它們包括高性能的基底膜、無(wú)膠基材、液體PI樹脂，感光覆蓋層等，見表1。

表1 高密度撓性電路用材料

　　HDI應(yīng)用要求更加精細(xì)的線路和更小的導(dǎo)通孔，因此在撓性電路制作時(shí)需要更薄的導(dǎo)體層和基材，然而薄基材的物理性能往往難以滿足技術(shù)要求，表2列出了一些性能不足之處。

　　高密度撓性電路對(duì)材料的要求主要體現(xiàn)在以下方面：

　　(1) 撓性材料的尺寸穩(wěn)定性

　　過(guò)去，使用撓性板和剛性載板可以感知到的缺點(diǎn)之一是撓性材料在制作過(guò)程中有較大的尺寸變化，撓性電路最常用的基材——PI膜在電路制作中隨著在膜及基材的層壓中產(chǎn)生的應(yīng)力的消除就會(huì)收縮，這種收縮會(huì)影響到電路層和覆蓋膜的對(duì)位，以及安裝組件的對(duì)位。電路制造商，尤其是撓性板制造商都非常關(guān)心材料的尺寸穩(wěn)定性，在HDI電路中更是如此。薄的材料將會(huì)影響到FPC的性能和生產(chǎn)良率，在高密度撓性電路制作中材料的尺寸穩(wěn)定性是影響良品率的主要因素。要得到高可靠性的高密度電路產(chǎn)品必須要解決材料、結(jié)構(gòu)和制作過(guò)程間的矛盾。

表2 高性能材料的不足之處

　　(2) 撓性材料粘結(jié)劑的抗電遷移性

　　在撓性電路中電遷移是一種導(dǎo)致電路遭到破壞的現(xiàn)象，有一些類型的撓性電路粘結(jié)劑當(dāng)處在潮濕、溫度升高以及出現(xiàn)偏電壓時(shí)電路線中的銅離子能夠通過(guò)粘結(jié)劑發(fā)生移動(dòng)，從而在正極和負(fù)極間連成一條線。當(dāng)離子在銅導(dǎo)線之間開始排列時(shí)，這種絲開始時(shí)呈樹枝狀或閃電狀，在極端情況下，這種絲在兩條線之間連接起來(lái)達(dá)到一定的厚度就會(huì)引起短路。

　　隨著電壓以及線路密度的增加，由于電遷移引起的電路可靠性問(wèn)題也明顯增加，因此，HDI的應(yīng)用代表著潛在的危險(xiǎn)也增加，線路設(shè)計(jì)者必須要意識(shí)到這些潛在的問(wèn)題并且采取措施來(lái)預(yù)防。目前有一些撓性材料就是設(shè)計(jì)成抗電遷移，即使是在惡劣的環(huán)境條件下。這一點(diǎn)對(duì)于HDI撓性電路設(shè)計(jì)者和制造商來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

　　(3) 薄的和低型面銅箔

　　要達(dá)到HDI的撓性電路的主要方法之一是通過(guò)使用薄的、精細(xì)顆粒的以及低型面銅箔，常規(guī)撓性電路用的標(biāo)準(zhǔn)銅箔通常的厚度是1oz(35μm)，對(duì)于普通密度的圖形，1oz 銅箔可以提供合適的性能，可是對(duì)于HDI的應(yīng)用，多數(shù)的制造商是采用1/2oz(18μm)、1/3oz(12μm)，甚至是1/4oz(9μm)的銅箔。

　　(4) 覆蓋膜粘結(jié)劑流動(dòng)度的控制

　　在HDI電路中使用覆蓋膜最主要的是制作小的窗口(也可能彼此靠得很近)，以及確保窗口在層壓時(shí)不被粘結(jié)劑填充，以防暴露的銅被覆蓋，因此，選擇HDI用的覆蓋膜材料必須要嚴(yán)格控制其流動(dòng)性能。太小的流動(dòng)性會(huì)在精細(xì)線路間產(chǎn)生空洞，降低電絕緣性能；太大的流動(dòng)性會(huì)覆蓋窗口。不是所有的撓性粘結(jié)劑有這種性能，與剛性板制作中的“低流動(dòng)度”的半固化片相類似。制造商必須選擇合適的覆蓋膜以及根據(jù)粘結(jié)劑的流動(dòng)性選擇合適的層壓工藝。

　　二、高密度撓性電路材料

　　撓性電路的基本材料包括有基底材料、導(dǎo)體和覆蓋層，基底材料和導(dǎo)體通常是壓合成覆銅箔層壓板。下面將介紹幾種重要的用于HDI撓性電路的材料。

　　2.1 導(dǎo)體材料

　　要達(dá)到HDI的撓性電路的主要方法之一是通過(guò)使用薄的、精細(xì)顆粒的以及低型面銅箔，常規(guī)撓性電路用的標(biāo)準(zhǔn)銅箔一直是壓延銅箔(RA)，通常的厚度是1oz(35μm)，對(duì)于普通密度的圖形，1oz RA銅箔可以提供合適的性能，可是對(duì)于HDI的應(yīng)用，多數(shù)的制造商是采用1/2oz(18μm)甚至是1/3oz(12μm)的RA銅箔。壓延銅箔的成本是隨著其厚度變薄而升高，厚度薄、蝕刻速度快的銅箔其成本就高。毫無(wú)疑問(wèn)，1/2oz的金屬箔層壓板將成為HDI應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)材料，1/3oz銅箔的應(yīng)用將會(huì)增加。將來(lái)，RA銅的厚度可以低于10μm ，可以制作成載體銅箔，但是，工藝和材料成本將會(huì)大幅度提高。