软板材料简要介绍

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,World Class Quality,CONFIDENTIAL,53,Introduction,to,Flexible Circuit Materials軟板材料(cilio)介紹,第一页，共53页。,內 容,FPC沿革/特性(txng)功能/發展歷程,FPC基材分類&,Composition,介紹,PI & PET材料(cilio)介紹,銅箔材料(cilio)介紹,覆蓋膜(Coverlay)材料介紹,BondPly & 純膠 材料介紹,第二页，共53页。,FPC沿革(yng)/特性功能/發展歷程,第三页，共53页。,軟性印刷(ynshu)電路板,(Flexibility Printed Circuit Board : FPC),主要(zhyo)特徵 : 輕薄及可彎曲,主要(zhyo)功能分四種 :,1.引線路(Lead Line),2.印刷電路(Printed Circuit),3.連接器(Connector),4.多功能整合系統(Integration of Function),FPC特性功能/沿革/發展歷程,第四页，共53页。,FPC特性(txng)功能/沿革/發展歷程,軟性印刷電路板之特性(txng),薄短小,3.可彎曲、耐屈折性,4.組裝容易、減少誤配線,第五页，共53页。,代表人物,年度,重要記事,T. Edison,1889,電鍍銅開始用於製程,A. Hanson,1903,第一篇繞曲電路專利發表,T. Edison,1904,多層電路板概念產生,A. Berry,1913,電路蝕刻製程出現,M. Schoop,1918,火焰噴射製程出現,Ducas,1925,電路蝕刻及鍍金製程用於製造,C. Parolini,1926,以跳線印刷及電鍍增加電路密度,F. Seymour,1927,動態繞曲電路,Croot,1927,多樣通信產品電路製程,Littledale,1930,電路加熱器,Pender,1931,連續式銅箔壓合,Miller,1938,連續式銅箔電鍍,S. Foord,1945,Copper-PE,壓合,Deakin,1947,圓線纜帶的製造,NBS-U.S. Govt,1947,首次印刷電路研討會,Victor Dahigren.,Sanders Assoc.,Mid1950,銅與,butryal-phenolic film,結合生產,無膠系或,2Layer,1955,銅與,FEP Teflon, vinyls, polyurethanes, glass reinforcement,熔合,生產,無膠系或2Layer,1955,無膠系保護膜,(coverlayer),出現,Sanders Assoc.,1963,Urethane,運用於,DuPont FEP Teflon,上，為早期的,3-layer,基板之一,Sanders Assoc.,1971,銅與凡立水,(varnish),接合,;DuPont PI Kapton film Copper bonded with varnish to Duponts polyimide Kapton film,DuPont,1974,acrylic/PI 3-layer,基板,: DuPont Pyralus LF,商品化, FPC/沿革(yng),第六页，共53页。, 軟性印刷(ynshu)電路板發展歷程,產品應用領域之發展,技術發展,19601970,2000,1990,1980,通訊,LCD,IC基板,資訊與,通訊產品,電信與,軍事產品,汽車,照相(zho xing)機,5/5 mil,4/43/3 mil,2/21/1,mil,19601970,2000,1990,1980,FPC特性功能(gngnng)/沿革/發展歷程,第七页，共53页。,FPC基材分類 &,Composition介紹,第八页，共53页。,原料(yunlio),單面銅箔,雙面銅箔,純銅,無膠銅,Coverlay,純膠,LED,Connector,電容,其他(qt),Switch,電阻,金鹽,鋁板,墊木板(m bn),以色列板,乾膜,導電布,FR4,Mylar,化學藥水,Kapton,低黏著紙,Pacthane,背膠,防電鍍膠帶,離形紙,油墨,矽橡膠,物料,第九页，共53页。,軟性電路板材料(cilio)組成,基材(Base film),PI,(Polyimide),(KAPTON 、APICAL 、U-BE),PET,中間膠層,改良型的環氧樹脂,(Epoxy),亞克力樹脂,(,Acrylic),壓著層,銅箔: 壓延銅 (RA) 、電解銅(ED),離形紙,Cu,中間膠層(Acrylic/Epoxy),Base Film (PI or PET),中間膠層(Acrylic/Epoxy),離型紙,Base Film (PI or PET),中間膠層(Acrylic/Epoxy),Cu,雙面FCCL,Coverlayer,FPC基材分類&,Composition,介紹,第十页，共53页。,單面板(min bn)(S/S),雙面板(min bn)D/S,Cu,Acrylic/Epoxy,PI,Cu,Acrylic/Epoxy,Acrylic/Epoxy,Cu,PI,二層板-無膠型 (2L,ayer-adhesiveless/all polyimide),Cu,PI,Cu,Cu,PI,三層板-傳統型 (3Layer-conventional),FPC基材分類&,Composition,介紹,第十一页，共53页。,Copper Clad Laminates (,銅箔基材),Single-Sided C.C.L.(單面銅箔基材),Adhesive,Conductor,Dielectric Substrate,FPC基材分類&,Composition,介紹,第十二页，共53页。,Double-Sided C.C.L. .(,雙面銅箔基材),Conductor,Dielectric Substrate,Adhesive,FPC基材分類&,Composition,介紹,第十三页，共53页。,Adhesive-Less C.C.L. .(,無膠銅箔基材),Dielectric Substrate,Conductor,FPC基材分類&,Composition,介紹,第十四页，共53页。,銅箔,粘著劑,PI 膜,3 層,有膠,軟板,銅箔,PI 膜,2 層,無膠,軟板,什麼是無膠軟板？,第十五页，共53页。,產品介紹,軟板基材具有輕薄、可撓曲與動態使用(shyng)功能，現行軟板基材其製程方式有三種：(1)濺鍍法/電鍍法(Sputtering/Plating)；(2)塗佈法(Casting)；與(3)熱壓法(Lamination)。其製程方法如下：,濺鍍法/電鍍法 ：以PI膜為基材，先濺鍍上一層薄銅，再以電鍍法電鍍，銅箔厚度無中生有，可以製造奈米級銅箔厚度。,塗佈法 ：以銅箔為基材，先塗上一層薄的高接著性PI樹脂，經高溫硬化後，再塗上第二層PI樹脂來增加基板剛性，經高溫硬化後形成，此方式需要塗佈兩次，製程成本較高。塗佈法只能用於單面軟板基材，無法應付愈來愈多的雙面板需求。因超薄銅箔價格昂貴且難以取得，加上以超薄銅箔為底材加工不易，所以銅箔厚度難以低於12m。,2 層無膠軟性電路板基材,第十六页，共53页。,熱壓法 ：以PI膜為基材先塗上一層樹脂，再利用(lyng)高溫高壓將銅箔、樹脂、PI膜壓合。因樹脂難耐 COF、TAB與SMT之高溫製程，所以有膠軟板基材只能製作傳統排線，無法符合軟板現今線路與元件一體之要求。且超薄銅箔價格昂貴且難以取得，加上超薄銅箔加工不易，所以銅箔厚度難以低於12m。,無膠軟板基材生產技術係使用奈米製程之真空濺鍍方式，首先以遠紅外線IR進行底材高溫加熱，以高真空電漿科技(plasma)進行底材表面轟擊處理，再以氬離子(Ar+)撞擊靶材，使靶材金屬原子濺射於底材表面形成金屬層，再配合以造利科技自行研發製造之特殊水平電鍍設備將銅層增厚，此產品將完全取代傳統的有膠貼合軟板基材，以低成本、高品質、高產量的優勢，進入軟板基材市場。,2 層無膠軟性電路板基材,第十七页，共53页。,產品優點,耐撓曲性超過1,000,000次，遠遠超過價格高昂之壓延銅的100,000次，切,合動態軟板需求(xqi)。,無膠軟板具優異的尺寸安定性，傳統有膠軟板其粘合膠層會因高溫而劣化,變質，影響尺寸安定性。,無膠軟板具優異的抗撕強度，傳統有膠軟板其銅層與粘合膠層界面會因高,溫而剝離，不能符合主流產品COF、TAB與SMT製程要求。,無膠軟板無含鹵素之粘合膠層，符合歐規環保要求。,由於歐盟下令於2006年七月全面禁止含滷素（halogen-free）、含鉛,（lead-free）等有毒物質的產品輸入，為因應此一政策，業者莫不積極尋,找替代材料來替代現有的三層軟板基材；而因二層軟板免除接著劑的使用，,故不需使用含滷素的難燃劑，同時又可滿足無鉛高溫製程的要求，是目前業,者最佳的選擇。,無膠軟板不需粘合膠層，無銅離子遷移造成micro-short問題。,超薄銅層可強化細線路製作能力與解決線路側蝕問題。,獨家銅面預粗化處理可節省客戶乾膜前處理製程。,2 層無膠軟性電路板基材,第十八页，共53页。,2 層無膠基材三種製程方式(fngsh)與差異,名稱,關鍵技術,結構,製造方法(fngf),塗佈,Cu,PI varnish,Heater,Cu,PI film,Cu,PI film,濺鍍金屬,表面處理,PI 配方,高溫高壓製程,PI 配方,濺鍍+電鍍,PI film,電解鍍液,Cu,Cu,PI film,壓合,Cu,Cu,PI film,PI varnish,Heater,Cu,Cu,第十九页，共53页。,2Layer & 3Layer製造流程(lichng)比較,製程 (Processes),3-FCCL,熱壓,Lamination,塗佈,Casting,PI Film,接著劑配方,Adhesive,Formulation,烘烤乾燥,Drying,銅箔,Copper Foil,離型紙,Release Paper,Cover lay,熱壓,Lamination,3-FCCL,2-FCCL,塗佈,Casting,PI 配方,Polyimide,銅箔,Copper Foil,烘烤乾燥,Drying,2-FCCL,第二十页，共53页。,熱安定性 5%重量損失溫度可達560以上,電氣特性低漏電率，適用於高頻線路,機械特性具可撓性與耐機械加工性,耐化學性可承受製程中所使用之化學品,無鹵素材料符合(fh)環保需求,2-layer產品功能性,第二十一页，共53页。,Sputtering/Plating Process,Cast Process,Lamination Process,Choice of Dielectric,Wide,Small,Small,Base Etchability,Fair,Difficult,Difficult,Dielectric Thickness,12.5 125,m,12.5 125,m,12.5 150,m,Choice of Conductors,Small,Wide,Wide,Conductors Thickness, 35,m,12 70,m,12 70,m,Bond Strength,Fair,High,Fair,Double Sided,Fair,Available,Fair,Roll Clad,Standard,Standard,Not Available,Comparison of Adhesiveless Copper Clad Laminates,第二十二页，共53页。,Materials,The list below represents the standard PI materials utilized:,Base Laminates,Thickness (microns),Adhesive Type,Adhesive Thickness,microns,mils,Polyimide,12.5, 25, 50,Epoxy,12.5, 15, 20,0.5, 0.6, 0.8,Acrylic (Dupont),N/A,N/A,12.5, 25, 50,Adhesiveless,Sputtering,0,0,Casting,Lamination,Polyester,25, 50,FR Polyester,20, 25,0.8, 1.0,Polyamber (PEN),N/A,Modified Epoxy,N/A,N/A,PEN :Polyethlene Naphthalate,Materials Technology:,第二十三页，共53页。,PI & PET材料(cilio)介紹,第二十四页，共53页。,Kapton 聚亞醯胺軟材,此為杜邦公司產品的商名，是一種“聚亞醯胺”薄片(bo pin)狀的絕緣,軟材，在貼附上壓延銅箔或電鍍銅箔後，即可做成軟板(FPC),的基材。,第二十五页，共53页。,基材的種類,Polyimide軟式銅箔積層板-PI,特長 ：1. 可供應多種厚度的PI銅箔積層板及更薄的,接著劑厚度。,2. 長期優良的耐熱，抗溼及剝離強度。,3. 電氣特性佳。,4. 卓越的可撓性。,5. 配合(pih)應用領域，提供兩種膠系,Polyester軟式銅箔積層板-PET,特長：1. 尺寸(ch cun)安定性佳。,2. 抗溼及剝離強度。,3. 電氣特性及可撓性佳。,缺點 ：價格較高,缺點 ：不耐高溫度,溢膠較大(不穩定),第二十六页，共53页。,Property,Polyester,Polyimide,Fluorocarbon,Aramid,Composite,Tensile strength,Excellent,Excellent,Fair,Good,Best,Flexibility,Excellent,Excellent,Excellent,Good,Fair/Good,Dimensional stability,Fair/ Good,Good,Fair,Good,Fair/Good,Dielectric strength,Good,Good,Very Good,Very Good,Good,Solderability,Poor,Excellent,Fair,Excellent,Excellent,Operating temperature,105,200230,150180,O,C,220,O,C,105180,O,C,Coeff. of thermal expansion,Low,Low,High,Moderate,Low,Chemical resistance,Good,Good,Excellent,Very Good,Fair,Moisture absorption,Very Low,High,Very Low,Very High,Low,Cost,Low,High,High,Moderate,Moderate,Trade Name,Mylar,Kapton,Teflon/Tedlar,Nomex,Dielectric Substrates,第二十七页，共53页。,銅箔材料(cilio)介紹,第二十八页，共53页。,單面板(min bn)材料種類, 2layer Single side,PI (mil) CU (oz) 銅箔種類,0.5 0.5 RA ED,1 0.25 ED,1 0.33 ED,1 0.5 RA ED,1 1 RA ED,選用原則:,1.越薄越柔軟,耐屈曲(q q)能力越強,3layer Single side,PI (mil) AD (mil) CU (oz) 銅箔種類,0.5 0.4 0.33 ED,0.5 0.5 0.5 RA ED,0.5 0.72 1 RA ED,1 0.4 0.33 ED,1 0.6 0.5 RA ED,1 0.8 1 RA ED,2 0.72 0.5 RA ED,2 0.72 1 RA ED,3 0.72 0.5 RA ED,3 0.72 1 RA ED,5 0.72 0.5 RA ED,5 0.72 1 RA ED,* 粉紅色標示為非正常備料機種,第二十九页，共53页。,雙面板(min bn)材料種類,2layer Double side,PI (mil) CU (oz) 銅箔種類,0.5 0.5 RA ED,1 0.25 ED,1 0.33 ED,1 0.5 RA ED,1 1 RA ED,選用原則:,1.越薄越柔軟,耐屈曲(q q)能力越強,3.不可使用於耐屈曲(q q)之機種(3 Layer),粉紅色標示為非正常備料機種,3layer Double side,PI (mil) AD (mil) CU (oz) 銅箔種類,0.5 0.4 0.33 ED,0.5 0.5 0.5 RA ED,0.5 0.72 1 RA ED,1 0.4 0.33 ED,1 0.6 0.5 RA ED,1 0.8 1 RA ED,2 0.72 0.5 RA ED,2 0.72 1 RA ED,3 0.72 0.5 RA ED,3 0.72 1 RA ED,5 0.72 0.5 RA ED,5 0.72 1 RA ED,粉紅色標示為非正常備料機種,第三十页，共53页。,Conductors,Thickness,(oz / ft,2,),m (microns),Rolled Annealed Copper (RA),1/2 , 1 , 2,17,35,70,Electrodeposited Copper (ED)-Standard,1/3 , 1/2 ,1, 2,9, 18, 35, 70,Electrodeposited Copper - Heat Treated,N/A,N/A,Copper Foil Materials,第三十一页，共53页。,E.D.Foil 電鍍銅箔,是由一種特殊的高速鍍銅機組所製造的薄銅層，其中陰極為直徑,23m長度23m汽油桶式的柱狀不銹鋼空心胴體(Drum)，所匹配的陽,極多為不溶性的金屬。陰陽極之間極薄電解槽液，其厚度不到1cm，,而其高溫電解液60為100g/l之硫酸銅，故在電阻甚低下其操作電流,密可高達1200ASF。如此在陰極胴體表面無縫鈦層表面，可高速鍍,上一層頗厚的銅箔，並可隨胴體轉動下而能不斷的撕起，持續得到,一面光滑而另一面稜線起伏柱狀結晶的大面銅箔。厚度以重量表示,(1oz/ft2 =1.35mil)，常見者為1oz與0.5oz兩種。 經高速鍍銅所得之生,箔(Raw Foil)，還要再進行： 毛面上增強附著力之電鍍銅瘤? 毛面,Thermal Barrier用之鍍鋅或鍍黃銅(R) 兩面鍍薄鉻；等三道後處理,(Post-Treatment)，使一則能完成更好的抓地力；二則能避免與純銅與,高溫樹脂的架橋劑Dicy接觸而產生水分而爆板；以及能防污防銹等,三種功能(gngnng)，才能成為可用的熟箔(Treated Foil)。,第三十二页，共53页。,電解銅箔製造流程(lichng) (ED Copper),(-),Negative Pole(-),生箔工程,根據電鍍電解銅箔的結晶於燒烤,控制(kngzh)結晶構造,(= 機械特性表面粗糙控制(kngzh),表面處理工程,就多階段表面處理工程,與樹脂之接着特性(txng)提供對熱處理安定性耐候性等,第三十三页，共53页。,陰極,陽極,光銅面,(Drum side),毛面,(Matte side),資料來源：工研院IEK ITIS計畫,電解銅箔製法過程,Electrodeposits copper (ED),接著處理,中間層處理,抗氧化處理,生箔,Cu溶解(rngji),垂直(chuzh)針狀結晶,電解銅箔,第三十四页，共53页。,Rolled and Annealed Copper Foil (RA Foil),輥輾銅箔,壓延銅箔,係將銅碇以多道金屬輥輪,進行連續輾薄至所要求的厚度(hud)，隨,即再置於高溫中進行回火(Annealing)與還緩緩冷卻到室溫之正,常化(Normalization)後,即成為柔軟無力之銅箔,可用於動態軟板,三種不同結晶銅層的比較;電鍍銅皮為柱狀結晶(columnar),輥輾,銅皮為片狀結晶(Laminar),一般PCB之鍍銅則為非明顯結晶之組,成,台灣業者對RA Foil多按日文名詞“壓延銅箔”稱之。,第三十五页，共53页。,圧延銅箔製程,銅鑄塊,壓延製程,表面(biomin)處理,第三十六页，共53页。,壓延銅箔表面(biomin)處理工程,壓延,原箔,處理過,箔,Oven,檢查,機,脱脂(tu zh)工程,表面清浄化,粗化處理工程,Cu-Co-Ni合金(hjn)電鍍,熱的安定性,化學的安定性,與樹脂基板的密着性,（拉力強度）,防鏽處理,硌亜鉛電鍍,氧化防止,耐候性,耐藥品性,第三十七页，共53页。,覆蓋膜(Coverlay)材料(cilio)介紹,第三十八页，共53页。,Coverlay 種類,Coverlay 種類,PI (mil) AD (mil),0.5 1,1 1,2 1,7 1.2,一般(ybn)當作補強材,第三十九页，共53页。,Coverlayer,Type,Thickness (microns),Adhesive,Type,Adhesive Thickness,m (,microns),mils,Film,Polyimide,12.5,25,50,Epoxy,15,25,30,35,0.6,1,1.2,1.4,Acrylic,Polyester,12,5,25,Epoxy,25,35,1.0,Acrylic,Dry Film (PIC),40,-,-,-,Soldermask,LPI,1025,-,-,Screen Printed Ink,1025,-,-,-,* PIC: Photoimaged coverlay,* LPI : Liquid Photoimagable,Coverlayer Material,第四十页，共53页。,FCCL,Coverlay,3Layer,2Layer,PET based Film,PI based Film,PI based Film,PET film,Adhesive,PI film,Adhesive,PI film,TPI Adhesive,FCCL與CL的組合,:良 :可 不能使用(shyng),第四十一页，共53页。,接著劑(Adhesive)材料(cilio)介紹,第四十二页，共53页。,Adhesive之種類,Polyester,Acrylic,Epoxy,Polyimide,Butyral Phenolic,接著劑,第四十三页，共53页。,接著劑,必備之特性(txng),Adhesion Strength 結合強度,Flexibility柔軟度,Chemical Resistance 抗化性,Thermal Resistance 耐熱性,Moisture Absorption 吸水性小,Electrical Properties 電性特性(txng),Cost 成本低,第四十四页，共53页。,Polyester:,Used where the dielectric is also polyester,Used where no soldering is needed,Typical application:,Instant camera film interconnects,Instrument cluster connection in automobiles,接著劑,第四十五页，共53页。,Acrylic:,Used in demanding temperature requirement application,Most popular acrylic system is Pyralux by DuPont,Excellent adhesion,接著劑,第四十六页，共53页。,Epoxy:,Widely used adhesive system,Generally lower cost than acrylic,Able to stand wave soldering,Good in high temperature for long period of time (400,to 450 F),接著劑,第四十七页，共53页。,Polyimide:,Used in adhesiveless ccl and coverlay,Used where dimension stability is critical,Used in high temperature application,High moisture absorption,接著劑,第四十八页，共53页。,接著劑,Property,Polyester,Acrylic,Epoxy,Polyimide,Butyral Phenolic,Temp. Resist,Fair,Very Good,Good,Excellent,Good,Chem.Resist,Good,Good,Fair,Very Good,Good,Elec.Prop.,Excellent,Good,Good,Excellent,Good,Good,Adhesion,Excellent,Excellent,Excellent,Good,Good,Flexibility,Excellent,Good,Fair,Fair,Good,Moisture,Fair,Poor,Good,Poor,Fair,Cost,Low,Moderate,High,Very High,Moderate,第四十九页，共53页。,軟板基材接著劑特性(txng),性質,聚脂樹脂,壓克力樹脂,環氧樹脂,PI樹脂,氟素樹脂,耐溫性,好,很好,好,優異,好,抗化學性,好,很好,普通,優異,優異,電氣特性,優異,好,很好,優異,優異,結合性,優異,優異,優異,很好,好,柔軟度,優異,好,普通,普通,優異,抗吸濕性,差,差,差,好,優異,單價,低,高,高,很高,很高,第五十页，共53页。,BondPly & 純膠 材料(cilio)介紹,第五十一页，共53页。,Bonding Materials,Bondply,Type,PI Thickness (mil),Adhesive,Type,Adhesive Thickness,m (,microns),mils,Sheet Adhesive,(,Bonding Sheet),-,Epoxy,12.5 , 15 , 25, 50,0.5 , 0.6 , 1, 2,Bonding Ply,1/2 ,1,2 , 3,Epoxy,15 , 25,0.6 , 1,-,Acrylic,-,-,第五十二页，共53页。,Comparison of Selected Properties of Flex Circuit Adhesives,Adhesive Type,Peel Strength post solder (min.),Adhesive Flow mils/mil thickness (max.),Moisture Absorption,(max.),Surface Resistivity (min. M,),Dielectric Constant,( 1 MHz),Polyester,N/A*,10 mil,2.0%,10,4,4.0 max,Acrylic,7.0 lb/in,5 mil,6.0%,10,5,4.0 max,Epoxy & Modified Epoxy,8.0 lb/in,5 mil,4.0%,10,4,4.0 max,Polyimide (1),5.012 lb/in #,5 mil,1.02.0%,10,5,3.3 max,Polyimide (2),5.0 lb/in,5 mil,3.0%,10,5,4.0 max,Butyrol: Phenolic,5.0 lb/in,5 mil,2.0%,10,4,3.0 max,* Because polyester is considered unsuitable for soldering the requirement does not apply.,Nominal value for minimum peel strength of polyester adhesives is 4.0 lb/in,# Results vary with the surface finish of the metal foil.,第五十三页，共53页。,