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FPC制造技術(shù)的發(fā)展,對(duì)FCCL提出的更高性能要求

2016-11-04 11:16

    隨著FPC應(yīng)用新領(lǐng)域的不斷增加,它的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品性能也發(fā)生著很大的變化。其變化趨勢(shì)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)FPC在IC基板應(yīng)用方面,不但是已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在單芯片直接安裝的CSP、COF等上,而且FPC還作為撓性基板開始應(yīng)用在一個(gè)封裝內(nèi)有幾個(gè)IC所組成的SIP中;(2)FPC多層化及剛撓PCB的發(fā)展迅速;(3)FPC電路圖形的微細(xì)化;(4)撓性基板的內(nèi)藏元件開發(fā)成果已問世;(5)適應(yīng)于無鹵化、無鉛化的FPC的快速發(fā)展;(6)撓性基板的構(gòu)成,正向著適應(yīng)于信號(hào)高傳送速度方面發(fā)展等。


    以上發(fā)展趨勢(shì),給FPC用基板材料提出的更高更新的性能要求。對(duì)性能的新要求集中表現(xiàn)在以下性能上:即高頻性(低介電常數(shù)性)、高撓曲性、高耐熱性(即高TG)、高尺寸穩(wěn)定性、低吸濕性、無鹵化等。
1.適應(yīng)FPC的高密度化
   目前FPC的制造方法多為減成法。它所用的基板材料為FCCL。FPC高密度化的發(fā)展,得由一般單面FPC的導(dǎo)線距離為100um縮小到50um以下。雙面FPC的導(dǎo)線間距也由一般的200um減少為100um以下。貫穿孔(TH)孔徑由一般的300um變?yōu)?00um以下。導(dǎo)通孔(IVH)孔徑一般為100um,最近出現(xiàn)了50um的IVH孔徑設(shè)計(jì)與制造。導(dǎo)線寬度、導(dǎo)線間距的細(xì)微化,要求它所使用的FCCL更加薄型化。具體將就是FCCL結(jié)構(gòu)中的絕緣層-PI膜要降低到25um以下的薄度。它所構(gòu)成線路的導(dǎo)體層(多為銅箔),從原來的35um,減到17.5um、12um、9um,甚至達(dá)到5um。FCCL采用薄型化的銅箔,對(duì)制作細(xì)微線路也是有利的。但同時(shí)由于FCCL的絕緣層、導(dǎo)電層(銅箔)的薄型化,也使得在FPC生產(chǎn)操作中容易產(chǎn)生使板折斷和損傷的問題,致使不合格制品的增加。因此在FPC的生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)上,解決此方面的問題是十分重要的。必須在FPC生產(chǎn)的搬送等過程中,在工藝或裝備上加以改進(jìn)。
2.高撓曲性
   最近,新型液晶顯示器和高像素?cái)?shù)碼照相機(jī)都在所用的軟板方面,提高了它的導(dǎo)線微細(xì)程度和導(dǎo)線數(shù)量。這使得FPC設(shè)計(jì)上更加趨于雙面FPC或多層FPC。并且所用FPC只有數(shù)毫米的寬度。雙面FPC一般要比單面FPC在折動(dòng)撓曲性上低。雙面FPC在進(jìn)行反復(fù)的折動(dòng)撓曲時(shí),在電路圖形上會(huì)同時(shí)發(fā)生更大的拉伸和收縮的應(yīng)力。因此,如何在FCCL組成中采用特殊的基材成份來解決撓曲特性提高的問題,已經(jīng)成為目前FCCL業(yè)面臨的一個(gè)新課題。
   隨著近年的FPC使用環(huán)境和使用方法的轉(zhuǎn)變,提高系特性成為了技術(shù)開發(fā)的新課題。有高撓曲性要求的FPC,一般應(yīng)用于音頻電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)的CD/DVD/HDD拾音器磁頭部位上。但近年隨著汽車導(dǎo)航系統(tǒng)等應(yīng)用更加廣泛,F(xiàn)PC在車載用途方面得到了增加。而車載環(huán)境與家庭環(huán)境相比,其環(huán)境溫度條件就更加嚴(yán)厲。主要表現(xiàn)在FPC所處的工作環(huán)境是在更加高溫之下。特別是汽車電子產(chǎn)品中的HDD部件,是在內(nèi)部接近60℃的環(huán)境溫度中長(zhǎng)期工作。
   移動(dòng)電話和小型電子產(chǎn)品在近年的技術(shù)發(fā)展,對(duì)FPC的高折曲特性的要求越來越嚴(yán)格。特別是在電子產(chǎn)品內(nèi)所使用電子元器件、CPU等,隨著他們的功能上的增加,其在發(fā)熱量上也有明顯的增長(zhǎng)。這樣,就使得在整機(jī)內(nèi)的平均工作溫度有所上升。因此,F(xiàn)PC的高溫下?lián)锨跃透蔀檎麢C(jī)所要求的重要項(xiàng)目。
   再例如,在筆記本電腦、汽車用電子產(chǎn)品中,在整機(jī)產(chǎn)品連續(xù)使用的過程中,它的工作環(huán)境溫度甚至可達(dá)到80℃。使用的在常溫下可獲得高撓曲性的FPC,在這種高溫下卻會(huì)由于膠粘劑發(fā)生軟化現(xiàn)象、它的存儲(chǔ)彈性率降低,而使得FPC的撓曲性的惡化。在撓曲時(shí),銅箔內(nèi)還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力的積聚,因此抑制由此而引發(fā)的板翹曲及在基板內(nèi)產(chǎn)生的龜裂,成為FCCL的一個(gè)很重要問題。
   三層型FCCL用膠粘劑,充當(dāng)著接合FCCL的薄膜與銅箔的作用,當(dāng)測(cè)定折動(dòng)撓曲性的環(huán)境溫度在膠粘劑的Tg以上時(shí),由于膠粘劑樹脂發(fā)生軟化現(xiàn)象,使它的存儲(chǔ)彈性率降低,F(xiàn)CCL的撓曲性變得惡化。FCCL在撓曲時(shí),銅箔內(nèi)還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力的積聚,由于會(huì)受抑制而引起的板翹性變得惡化。FCCL在撓曲時(shí),銅箔內(nèi)還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力的積聚,由于會(huì)受抑制而引起的板翹曲及在基板內(nèi)產(chǎn)生龜裂。因此,在有高耐熱性需求的FCCL開發(fā)中,提高膠粘劑的Tg成為了一個(gè)很重要的問題。高Tg膠粘劑制成的FCCL與普通膠粘劑制成的FCCL,盡管在常溫下進(jìn)行的撓曲性測(cè)定值差別不大,但在高溫高濕下就有顯著的不同。
3.高頻性
   由于所安裝在FPC上的電子部件在信息量、傳輸速度上的不斷提高,因此在撓性覆銅板的構(gòu)成材料上要不斷更新、改進(jìn),以提高FCCL本身的高速化、高頻化的特性。
4.高Tg性
    近年對(duì)高TgFPC基板材料的需求,越來越強(qiáng)烈。其原因主要來自以下幾方面:
(1)電子產(chǎn)品所使用電子元器件、CPU等,隨著它們的功能上的增加,其在發(fā)熱量上也有明顯的增長(zhǎng)。這使得在整機(jī)產(chǎn)品內(nèi)部的平均工作溫度有所上升。因此,需要FPC基板材料具有更高的耐熱性。
(2)實(shí)現(xiàn)高密度安裝及其電路圖形的微細(xì)化的FPC,為了保證它的高可靠性,確保耐離子遷移性(CFA)就顯得更為重要。而FPC基板的高耐熱性有利于耐離子遷移性的提高。
(3)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大,對(duì)高Tg型FPC基板材料的需求也就更加強(qiáng)烈。例如,再FPC的表面進(jìn)行的芯片直接安裝的COF,需要撓性基材有更高的耐熱性來保證,以此得到在FPC上的芯片直接接合的高可靠和高產(chǎn)品合格率。
5.無鹵化
   世界上開展三層型FCCL的無鹵化的步伐,總體要比剛性FR-4型CCL表現(xiàn)遲緩。其主要原因,是PFC廠一般要求無鹵化FCCL產(chǎn)品的價(jià)格不得高于傳統(tǒng)的含溴型FCCL產(chǎn)品。并且在它的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性上,要不能低于含溴型FCCL產(chǎn)品。在實(shí)現(xiàn)三層型FCCL的無鹵化方面,由于無鹵化環(huán)氧樹脂粘膠劑一般會(huì)對(duì)撓曲性、耐熱性及各種可靠性有所負(fù)面影響,由此使得開發(fā)FCCL的無鹵化環(huán)氧樹脂粘膠劑的難度加大。
   有關(guān)調(diào)查的結(jié)果表明:FPC廠家對(duì)使用無鹵化FCCL的態(tài)度,可分為四種類型。其中,在所生產(chǎn)整機(jī)電子、通信產(chǎn)品中已經(jīng)全部采用無鹵化FPC產(chǎn)品的廠家,占所有被調(diào)查統(tǒng)計(jì)的廠家總數(shù)的14%。抱有“一部分實(shí)施無鹵化”態(tài)度的整機(jī)電子、通信產(chǎn)品生產(chǎn)廠家數(shù)量居多,占被調(diào)查統(tǒng)計(jì)的廠家總數(shù)的42%。
   今年高密度布線的FPC、多層FPC、軟硬結(jié)合板、積層法多層FPC的制造技術(shù)都有更大的發(fā)展。使得FPC制造中在選擇FCCL品種上,就更加趨向于采用具有適應(yīng)FPC的高密度化、高折曲性、高頻性(低介電常數(shù)性)、高耐熱性(即高Tg)等FCCL產(chǎn)品。

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