挠性覆铜板用热塑性聚酰亚胺胶膜的制备及性能(3)

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1.2 挠性覆铜板概述

挠性覆铜板(FCCL)是指在PI薄膜或者聚酯薄膜等挠性绝缘材料的单面或者双面，并通过一定的加工工艺处理，与铜箔粘接在一起所形成的覆铜板。FCCL可以广泛应用于航空航天、卫星定位、以及电脑手机等电子产品中，其应用主要在挠性印刷电路板(FPCB)上，用作基材。FPCB最早始于1960年，在上世纪六十年代末期，PI作为基材被研发出来之后，FPCB进入快速发展状态。

随着电子产品向着外观美观、质量轻、体积小、性能高的方向发展，对其核心电路板性能的要求也日益严格。FCCL作为FPCB的基本材料，其生产工艺必定会对于电子产品的性能和外观产生极大影响。现在FCCL主要分为两大类：由铜箔、PI薄膜和胶黏剂复合而成的三层型挠性覆铜板(3L-FCCL)，以及不使用胶黏剂的二层型挠性覆铜板(2L-FCCL)，如图1.1所示。

图1.1 3L-FCCL及2L-FCCL产品结构示意图论文网

本文第4章节中采用热塑性PI作为胶黏剂层将Kapton薄膜粘接到铜箔上，实际两者同为PI材料，因而可以认为是2L-FCCL。

1.3 二层型挠性覆铜板

1.3.1 二层型挠性覆铜板的性能优势

因使用胶黏剂的传统3L-FCCL具有能在比较低的温度下粘合的优点，其生产工艺成熟，应用广泛。然而今后随着耐热性、挠曲性、电可靠性之类的性能指标日趋严格，估计热固性PI难以应对。为此提出了使用TPI制备挠性覆铜板的改进方法，TPI主要用于制备无胶黏剂型的覆铜板或当作粘接层使用[4]。3L-FCCL中所使用的粘合剂不但会使挠性覆铜板整体的电气性能、耐热性与抗化学性变差，还会在钻孔、钻污处理与导通孔等机械加工过程中出现诸多问题，这些问题都会影响挠性覆铜板成品的质量稳定性[5]。而在2L-FCCL中，由于TPI具有更好的柔韧性、加工性能和稳定性，并且用其本身固化作为胶粘剂使用，所以相对于3L-FCCL，用TPI其制成的2L-FCCL有以下优点：

(1) 耐高温性能更好：在3L-FCCL的生产中，大多采用环氧系列类和丙烯酸酯类胶黏剂，受环胶黏剂的耐高温性能限制，3L-FCCL的整体耐高温性能不强，而2L-FCCL中没有使用胶黏剂，其耐热性只受PI影响。

(2) 尺寸稳定性更好：将FCCL加工成FPCB需经过印刷、蚀刻、钻孔等一系列工序，由于胶黏剂的存在，每一次的加工或多或少都会造成尺寸变化，使成品率下降，成本上升。

(3) 耐锡焊性更好：在制造FPCB的工序中，需进行锡焊，熔融锡的温度为288℃。2L-FCCL中没有胶黏剂，并且所用PI的玻璃化转变温度都在250℃以上，所以不会起泡，影响产品质量。

(4) 高温粘结强度更高：3L-FCCL和2L-FCCL在较低温度时剥离强度相差不大。但在较高温度的情况下，3L-FCCL中的胶粘剂的粘接强度急剧降低，如在用火焰烘烤时，极易分层而剥离。而2L-FCCL剥离强度高，即使用火焰烘烤也无法将铜箔和聚酰亚胺分离。

(5) 更薄：3L-FCCL的中间胶黏剂厚度一般为12～15µm，而2L-FCCL则去掉了这一层，即每一层2L-FCCL比3L-FCCL的厚度至少减少了12µm，这对采用FCCL生产多层柔性印刷电路板(Multilayer Flexible Printed Circuit Board)而言这是一个较大的可利用空间。

(6) 耐折性更好：由于2L-FCCL更薄，内应力较小，故耐折性更好。

但是，2L-FCCL由于对原料TPI提出了更高的要求，目前还处于研究开发和初步生产阶段。

1.3.2 二层型挠性覆铜板的制备方法

目前，在2L-FCCL的制作方面，主要有三种工艺：溅射电镀法(Sputtering)、层压法(Lamination)和涂布法(Casting) [6-8]。其中，层压法在以下方面较优异：能够应对的铜箔厚度范围比涂布法大，装置的成本比溅射电镀法低。因此，层压法更适合小批量、多品种的生产模式，用层压法生产出的FCCL还有粘接性和尺寸稳定性兼优的特点。