挠性和刚性-挠性印制电路板的制造工艺(-)

2003-06-27 09:37发布

前 言

  挠性印制电路板的发展和广泛应用,是因为它有着显著的优越性,它的结构灵活、体积小、重量轻(由薄膜构成)。它除静态挠曲外,还能作动态挠曲、卷曲和折叠等。它能向三维空间扩展,提高了电路设计和机械结构设计的自由度和灵活性,可以在X、Y、Z平面上布线,减少界面连接点,既减少了整机工作量和装配的差错,又大大提高电子设备整个系统的可靠性和稳定性。挠性印制板的应用的领域更为广泛,如计算机、通信机、仪器仪表、医疗器械、军事和航天等方面。随着微电子技术的飞速发展,电子设备的小型化和多功能化的发展趋势,拉动其发展的的主要是HDD用的无线浮动磁头、中继器和CSP(Chip Scale Package)所采用的内插器以及广泛应用的便携式电话、平面显示器等新的挠性板应用领域,特别是高密度互连结构(HDI)用的挠性板的应用,将极大地带动挠性印制电路技术的迅猛发层。高密度挠性印制电路板成为各种类型控制系统的重要的组装件。使挠性印制电路板应用获得长足的发展,迫使原低产量、高成本、高技术含量转化为常用技术时,面对全球经济化的趋势下,就必须考虑低成本、高产量化的问题,以满足市埸迅猛增长的需要。特别是高密度挠性印制电路需求量倍增,一个重要的驱动因素-硬盘驱动器,可望将市埸继续推进到至少2004年。
  一.挠性印制电路板的结构形式
  从目前使用的规格数量统计,主要有四种结构类型的挠性板:第一种是单面挠性印制电路板,它的特点就是结构简单,制作起来方便,其质量也最容易控制;第二种是双面挠性印制电路板,它的结构就比单面就复杂的多,特别是要经过镀覆孔的处理,控制难度就要高些;第三种就是多层挠性板,其结构形式就更复杂,工艺质量就更难控制,第六种是刚-挠性单面印制电路板;第五种是刚挠双面印制电路板;第六种是刚挠多层板。后三种类型结构的印制电路板,比前三种类型结构的板制造起来就更加有难度。这种挠性或刚挠性类型的结构形式请见以下系列图示:



  二.挠性板的材料
  从挠性印制电路板的结构分析,构成挠性印制电路板的材料有绝缘基材、胶粘剂、金属导体层(铜箔)和覆盖层。根据挠性板的结构,其最重要的是基材的选择,要满足高密度互连结构挠性板的技术要求,就必须寻找新材料,不断地改善基材的性能,并采用新的加工工艺技术,达到高产量和低成本的要求。现就挠性板的结构用料需要简述如下:
  挠性板的主体材料,必须是可挠曲的绝缘薄膜,作为载体它应具有良好的机械和电气性能。常规通用的材料有聚脂和聚酰亚胺薄膜。但应用比较多的挠性板的载体是聚酰亚胺薄膜系列。随着新材料的研制和开发,可选择的材料变得多样化,除上述两种类型的常用材料外,还有聚乙烯环烷(PEN)和薄型的环氧树脂/玻璃布结构材料(FR4)。同样原聚脂(PI)材料也有很大的改进,新的聚酰亚胺(PI)具有较高的耐高温性及尺寸稳定性。
  但要制造这些挠性印制电路板,就需要这些材料的为主体的覆铜箔挠性层压板。原制造工艺方法,就是选择薄铜箔与基底材料,然后采用粘结剂进行高温热压的技术,这种工艺技术成本高,需要一整套的工艺装备,由于不是专业化生产,其成品质量很不稳定。现采用现成的覆铜箔挠性基材,就方便得多了。基板的厚度根据设计需要来确定,但铜箔却是标准化的,通常所采用的铜箔厚度为35微米,其它非标准的有17.5微米、70微米或105微米。挠性板所使用的原材料,不同于刚性印制板,在有些应用上它不适宜采用焊接的工艺方法,而热塑性介质材料也只能使用较低的温度范围 内使用。电气互连也是通过卷曲方法实现连接。在一定的条件下,焊接所使用的焊料为60/40锡铅合金,是唯一可使用的。主要材料技术能数见表1:


 三.导体图形制作
  挠性印制电路板的导电图形的设计和制造,可采用单面或双面的导电图形。多层板也是如此。而双面和多层的设计需使用通孔电镀的工艺方法,达到层与层间的电气互连。并采用合适的透明覆盖层保护导电图形。该绝缘覆盖层起到保护导体图形不会被沾污、灰尘和金饷颗粒等对导体电路的影响,否则很容易引起短路。挠性板上的焊盘可采用钻孔或冲孔的方法,在覆盖层表面开窗口,使需要进行焊接的焊盘露出来,以便进行电装作业。
  在应用上如不要求强的弯曲和折叠的规格的挠性板,可以在其表面网印特殊的阻焊膜,可能会更经济。导电体的宽度的在确定前,需要考虑其机械性能的稳定性和传输电流量的要求,而导休一之间的间距则需要根据,如确保运行的可靠性、安全性和电路所需的电压等工作参数。焊盘设计上应将焊盘的尺寸要大些,以便能抵的住焊接温度的热冲击而不会产生变形。特别要注意的是必须确保焊盘的位置有利于弯曲区域。使用刚性板与挠性板相结的时候,所采用的通孔需要进行化学沉铜和电镀铜。电镀的金属有铜 、金、镍和锡铅合金等电镀层。符号可采用网印的工艺方法或有些元件也适用于网印的工艺方法。其中电器元件中的线圈、电容器和传输线路也可以设计到挠性板的平的表面上去,这些都可以用网印的工艺方法转移到挠性板的平的表面上。
  四.尺寸、几何形状和孔
  挠性板可以制造成任何几何形状。不过,无论采用何种几何形状,必须更容易加工和控制,出于经济的原因,尽量首先采用矩形(直角形)构造。以便减少消耗和节约工具成本。同时其它复杂的几何形状最好选用的量最小。挠性与刚性相结合的印制板的孔,大都需要进行镀覆孔,以达到层间的电气互连目的。自高密度互连结构的挠性板出现后,其孔径越来越小,甚到达到孔径100-50微米的微导通孔和微盲导通孔,这种类型的孔的加工采用机械工艺方法显然是达到技术要求的。现多数厂家采用激光钻孔、光致成孔、等离子蚀孔等先进的加工手段。
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