柔性电路板 (毕业设计论文)(4)

2019-06-11 15:40

大,对FPC技术应用需求越来越高。同样,汽车等对FPC在技术和质量上又提出了较高的要求,对FPC技术的发展起到了推动作用。

世界FPC制造技术近年有显著的发展,这些发展及今后趋势,主要表现在以下几方面:

(1)在使用基板材料方面,由过去传统的有胶牯剂型覆铜箔基材。从含卤素的基板材料发展到环保需求的无卤化基板材料方面。

(2)列基板材料的性能,在高 、低热膨胀系数(低α或CTE)、低介电常数(低ε)、低介质损耗因数(低tgδ)方面,越来越提出更高的要求。

(3)在品种方面,尽管目前仍是以单面FPC为主.但逐渐向着双面FPC、多层FPC方向发展。其中积层法挠性PCB(Build—up FieX PCB) 已经出现,并代表着今后FPC尖端技术发展的一个重要方面。今后还会更加发展高精细的FPC、复合电路的FPC。

(4)在板的厚度方面,现由单面FPC 的5Oum向着40um发展。双面FPC由目前可达到的9Oum厚度, 向来来可实现60um发展。在实现薄型化的进程中,近期已出现“超腐蚀法”新技术,预测还将在工业化上实现”附加法”新技术。

(5)在板的孔径方面,向着微细孔化发展:即 ψ150→ ψ100→ψ50um。为此激光蚀孔加工、感光膜等新技术将运用在FPC制造更普遍。

(6)在表面处理方面,将会采用Au电解电镀、Ni/Au无电解电镀新工艺去替代传统的Ni/Au电解电镀法。今后几年间,将会更普遍采用无铅化表面处理材料。

5.1 FPC未来的技术走向

随着经济的发展,市场需求的变化,对FPC的技术需求越来越高,无论是移动通信设备、汽车和消费电子的发展,其FPC的技术发展在很大程度上限制了这些产品新应用的发展,从而未来市场需要技术更高的FPC产品来带动科技的发展。以下介绍FPC在未来趋势下的技术发展走向。

(1)HDI柔性电路板,线路节距8mils(0.2mm),孔径0.25mm,为HDI柔性电路板,节距≤0.1mm(4mils),孔径≤0.075mm(3mils)的精细纯线路为超高密度互连(超HDI)柔性电路板,挠性电路也需要激光钻孔机,积层成4、6、8、10层,同刚性PCB趋势相同,线宽/间距趋向0.05mm。

(2)刚-挠结合板,美国在军事和空间科学上用刚挠板很成熟,层数多为6、

8、10层。刚-挠结合板今后会更多用于减少封装的领域,尤其是消费领域。这类板的特点是可柔曲,立体安装,有效利用安装空间;可做成高密度、细线、小孔径;体积小、重量轻;可靠性高,在震动、冲击、潮湿环境下其性能仍稳定。当然,刚-挠板制作难度大,一次性成本高,装拆损坏后无法修复。主要市场是手机、数码相机、数字摄像机。预测未来很多刚性板汉被刚-挠板所取代。 (3)COF技术,COF(chip on flex)是芯片安装在柔性电路板上,做到真正的轻、薄、短、小。可折弯,挠性好。未来彩色屏幕,彩色液晶面板,平面显示器必定会大量使用柔性电路板和COF技术。二层法柔性电路板基材(Cu+pl)主要用在COF上,是未来软质基材的发展方向。(据了解,目前用二层法基材生产柔性电路板还是少数,基材价钱也很贵,大量柔性电路板还是用三层法挠性基材)COF会成为未来市场主流。

(4)国内可能还会研发一种新型半固化片,叫NO Flow pregpreg(无流动性半固化片),用在刚-挠性结合多层板上,在美国,仅有少数二三间公司生产,价钱贵。

(5)尺寸和重量尽量减少。为电气互连提供薄至0.05mm的绝缘载板,并大为减少电子封装的重量。减少安装实践和成本,FPC将外型、装配和功能结合在一起,成为缩短产品安装实践的极佳手段。提高系统可能性,FPC的最大优点是在电气安装中减少互连次数,互连接点少,产品可靠性就高了。提高阻抗控制,信号传输的设计和制造,因为FPC使用的材料厚度和电性能十分均匀,这一特性决定它在高速电路中可获得广泛应用。三维组装,电子设备常常需要三维的互连结构进行互连,FPC在设计和制作上是二维的,但可作三维安装。

5.2 FPC材料的技术走向

FPC的技术的发展带动的各种电子产品的更新换代,技术的发展需要相应的载体,从而带来了FPC材料的发展,2005年世界FPC需要量超过了2000万平方米,2010年将会成倍的增长,这个时期的平均增长率为14.1%。今后的FPC不仅是数量的增加,还有质的大变化。从过去以单面电路为中心,到目前提高双面电路或者多层刚挠电路的比例,电路密度连续提高。为此制造技术年年改良。传统的减成法(蚀刻法)存在着局限性,需要开发新的制造技术,与此同时还需要开发更高性能的材料。例如 压延铜箔、热可塑性(Hot Melt)的聚酰亚胺树脂等。如下介绍压延铜箔

的特性。

由于在压延铜箔的原材料成分可以得到一定改变,使得它在高性能箔、特殊性能箔的开发上,今后或许还会比电解铜箔有更大的自由度和更快的进展。日本日矿材料公司为了提高FPC的挠曲可靠性,开发出了一种高挠曲性的压延铜箔(简称为HA箔)。

从折动挠曲试验的结果显示,它比一般压延铜箔在挠曲性上又有很大的提高。高挠曲性压延铜箔的开发,是从改变压延加工条件入手,使得压延铜箔的再结晶的金属组织,呈发达的立方体集合组织状,结晶粒界的倾角小,结晶粒粗大。对这种金属组织的压延铜箔200面的X线衍射强度高,具有高挠曲寿命这种金属组织特点的压延铜箔,在挠曲性上有很大的提高。挠曲次数高于一般压延铜箔的4倍。其原因是:在反复对铜箔进行折动挠曲的运动中,铜箔表面上的裂纹的出现、扩展,最后的结果是致使铜箔撕裂(或断裂)。铜箔表面裂纹的产生条件之一,是有结晶粒界的存在。裂纹是从结晶粒界上而出现的。在铜箔的再结晶组织很大的情况下,结晶粒界大大的减少,这样就降低了裂纹产生的机会。

另外,HA箔的再结晶的呈立方体集合组织,有着高取向性,因此它的结晶粒界机械强度要比一般压延铜箔高,从而也减少了裂纹的产生和扩展。上述的两个原因,都使得HA箔在挠曲性优于一般压延铜箔。HA箔的一些主要特性如表3所示。

表3 HA箔的一些主要特性与一般压延铜箔的对比

高挠曲性压延铜箔 主要特性项目 抗拉强度 室温下 热处理后 延伸率 室温下 热处理后 半软化温度 一般压延铜箔 (HA箔) 450 N/mm2 180 N/mm2 2 % 15 % 135 ℃ 500 N/mm2 150 N/mm2 3 % 10 % 135 ℃ 材料的发展为FPC新技术的发展提供了平台,从FPC的使用材料上逐一分析,近年来,各种材料都在更新,制作方法也在更新,新型特性的FPC应运而出,在不久的将来FPC的的新技术将更上一层楼。

6 中国FPC现状与未来

6.1 中国FPC产业的现状

中国FPC大量生产是近三四年间才形成的,目前达到月产一万平方米产量是大厂,国内企业屈指可数,如伯勒、安捷利、元盛、典邦等。水平高,生产量大的集中在台湾、日本、美国在华投资独资企业里,集中在长三角、珠三角。例如在珠海的世界NO.1的日本旗胜(Nippon Mektron),在昆山和苏州台湾FPC老大且的嘉联益,在苏州和东莞的台湾雅新,苏州的佳通,在苏州的Sony Chemical,苏州的维讯,深圳的金柏科技,目前看到报道的月产是20~40万平方尺。香港人投资FPC企业不多。生产工艺多为片式加工,国内成功的Roll-to-roll卷式连续生产线未见到有报道。生产柔性电路板基材的厂家屈指可数,亦就几家,都是胶粘剂(三层法),无胶粘剂(二层法)未见到有报道,出于研发状态。主要是聚酰亚胺和聚酰挠性基材二大类,国内挠性覆铜板基材处于起步、发展、上水平、大批量阶段。宣称能作多层柔性电路板的企业有很多,但形成量产供货,能做手机FPC的企业是少数,通常是3~6层。目前高难得量产的FPC线宽/间距为0.075-0.10mm(3-4mil),孔径0.1-0.2mm,多层,主要应用在手机、数码相机上。国内做刚挠结合多层板的论文在近几届全国印制板学术年会上都有发表,包括15所、深南、699厂家。国内宣称能做刚-挠结合多层板的企业也有一些。但总的看来,国内做刚-挠板还处于摸索、研发、起步阶段,尚未形成批量生产能力。

6.2 中国FPC产业的未来

基于中国FPC的广阔市场,日、美、台各国(地区)大型FPC企业都已在国内轮摊客户,大批国内民营企业兴起,苦得挨得,充满朝气,勇往直前。预测到2010年,FPC同中国未来的刚性板相似,发胀壮大近年内仍是高速度发展的。产量产值会超过美国、欧洲、韩国、台湾,接近日本,成为世界数一数二的国家。会占到全球约20%的产量。2010年技术上会接近世界先进水平。刚-挠结合多层板,多层柔性电路板,HDI柔性电路板,COF都已能大量应用到电子产品上。批量生产线宽/间距会达到2~3mils(0.05~0.075mm),最小孔径0.05~0.10mm。中国会成为全球FPC生产基地。国内生产的FPC基材品种、质量、产量会大幅度增加,逐步代替进口。会出现一批世界著名的FOC企业。民营、股份、上市公司会占主流。

结 论

综上所述,本文主要介绍了柔性电路板生产工艺、 柔性电路板应用情况、柔性电路板发展动向。通过介绍柔性电路板的制作工艺,可以更加透彻的熟悉FPC的生产流程及生产工艺。目前FPC已经广泛应用到电子产品中,周围的电子产品几乎都能找到其踪迹,无论是手机还是电脑甚至是汽车?电子产业的发展,使得FPC的应用更加广泛,正是其应用需求的多样化带动了FPC技术的不断发展与更新,在未来的电子领域中FPC将扮演更加重要的角色。

致 谢

在论文完成之际,我要特别感谢陈和祥老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中,陈和祥老师倾注了大量的心血和汗水,无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面,还是在论文的研究方法以及成文定稿方面,我都得到了陈和祥老师悉心细致的教诲和无私的帮助,特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益,在此表示真诚地感谢和深深的谢意。最后,我要向诸位尊敬的老师们深深感谢。

参考文献

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[3] 蔡积庆.FPC材料的技术动向.印制电路信息.2008(4):19-23.

[4] 印制电路工艺技术.中国电子学会生产技术学分会.2003年出版.45-46. [5] 周述芳.航空精密制造技术.2006年出版:23-25.

[6] 梁志立.柔性电路板生产技术.2008年出版:112-114.


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