耐高溫300C熱塑型TPI聚酰亞胺薄膜FILM

關(guān)鍵詞：FCCL 撓性覆銅板，FPC, 熱塑型聚酰亞胺TPI

導(dǎo)語：撓性覆銅板是指在聚酯薄膜或聚酰亞胺薄膜等撓性絕緣材料的單面或雙面，通過一定的工藝處理，與銅箔粘接在一起所形成的覆銅板。撓性覆銅板廣泛用于航空航天設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備、飛機(jī)儀表、軍事制導(dǎo)系統(tǒng)和手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、汽車衛(wèi)星方向定位裝置、液晶電視、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中。由于電子技術(shù)的快速發(fā)展，使得撓性覆銅板的產(chǎn)量穩(wěn)定增長，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，特別是高性能的以聚酰亞胺薄膜為基材的撓性覆銅板，其需求量和增長趨勢更加突出。

FCCL撓性覆銅板

一

FCCL產(chǎn)品的特點(diǎn)

撓性覆銅板（Flexible Copper Clad Laminate，F(xiàn)CCL）（又稱為：柔性覆銅板）是撓性印制電路板（Flexible Printed Circuit board，F(xiàn)PC）的加工基板材料，是由撓性絕緣基膜與金屬箔組成的。由銅箔、薄膜、膠粘劑三個(gè)不同材料所復(fù)合而成的撓性覆銅板稱為三層型撓性覆銅板（簡稱“3L-FCCL”）。

無膠粘劑的撓性覆銅板稱為二層型撓性覆銅板（簡稱“2L-FCCL”）。撓性覆銅板（FCCL）與剛性覆銅板在產(chǎn)品特性上相比，具有薄、輕和可撓性的特點(diǎn)。用FCCL為基板材料的FPC被廣泛用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、汽車衛(wèi)星方向定位裝置、液晶電視、筆記本電腦等電子產(chǎn)品中。FCCL除具有薄、輕和可撓性的優(yōu)點(diǎn)外，用聚酰亞胺基膜的FCCL，還具有電性能、熱性能、耐熱性優(yōu)良的特點(diǎn)。它的較低介電常數(shù)（Dk）性，使得電信號得到快速的傳輸。良好的熱性能，可使得組件易于降溫。較高的玻璃化溫度（Tg）可使得組件在更高的溫度下良好運(yùn)行。由于FCCL大部分的產(chǎn)品，是以連續(xù)成卷狀形態(tài)提供給用戶，因此，采用FCCL生產(chǎn)印制電路板，利于實(shí)現(xiàn)FPC的自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)和在FPC上進(jìn)行元器件的連續(xù)性的表面安裝。

二

FCCL的組成及結(jié)構(gòu)

撓性覆銅板的組成主要包括三大類材料：

絕緣基膜材料：撓性覆銅板用的絕緣基膜材料有聚酯（PET）薄膜、聚酰亞胺（PI）薄膜、聚酯酰亞胺薄膜、氟碳乙烯薄膜、亞酰胺纖維紙、聚丁烯對酞酸鹽薄膜等。其中，目前使用得最廣泛的是聚酯薄膜（PET薄膜）和聚酰亞胺薄膜（PI薄膜）。

金屬導(dǎo)體箔：金屬導(dǎo)體箔是撓性覆銅板用的導(dǎo)體材料，有銅箔（普通電解銅箔、高延展性電解銅箔、壓延銅箔）、鋁箔和銅－鈹合金箔。絕大多數(shù)是采用銅箔，其中有電解銅箔（ED）和壓延銅箔（RA）。

膠粘劑：膠粘劑是三層法撓性覆銅板的重要組成部分，它直接影響撓性覆銅板的產(chǎn)品性能和質(zhì)量。用于撓性覆銅板膠粘劑的主要有聚酯類膠粘劑、丙烯酸類膠粘劑、環(huán)氧或改性環(huán)氧類膠粘劑、聚酰亞胺類膠粘劑、酚醛－縮丁醛類膠粘劑等。在三層法撓性覆銅板行業(yè)中膠粘劑主要分為丙烯酸類膠粘劑和環(huán)氧類膠粘劑兩大流派。

根據(jù)產(chǎn)品類型的不同，二層法無膠型撓性覆銅板生產(chǎn)工藝可分為涂布法、層壓法、濺鍍法3種。3種方法各有特點(diǎn)，目前呈并列發(fā)展的狀態(tài)，未凸現(xiàn)相互取代的趨勢。全球二層法撓性覆銅板的市場占有率為涂布法60%，濺鍍法18%，層壓法22%。全球二層法撓性覆銅板生產(chǎn)工藝市占率分布（單位：%）

三

新能源汽車產(chǎn)業(yè)帶來高端FCCL需求增加

作為新能源汽車的心臟，動(dòng)力電池的重要性不言而喻。動(dòng)力電池PACK環(huán)節(jié)總會(huì)遇到一個(gè)令人煩惱的問題：采集線束布線凌亂，擠占電池包空間，裝配依賴人工，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化大規(guī)模生產(chǎn)。在動(dòng)力電池能量密度提升迫切及輕量化勢在必行的情況下，替代傳統(tǒng)線束的新產(chǎn)品FPC應(yīng)運(yùn)而生。目前，比亞迪、特斯拉中國、國軒高科、中航鋰電等頭部企業(yè)均已應(yīng)用FPC，F(xiàn)PC方案已經(jīng)成為絕大部分新能源汽車新車型的主要選擇。整車FPC用量將超過100片，動(dòng)力電池需求FPC數(shù)量與面積遠(yuǎn)超原有整車車載FPC，新能源汽車的大發(fā)展帶動(dòng)車載動(dòng)力電池用FPC需求大幅增長。

FPC：英文全拼Flexible Printed Circuit ，其中文意思是柔性印制線路板，簡稱軟板。FPC具有配線密度高、體積小、輕薄、裝連一致性、可折疊彎曲、三維布線等PCB（硬板）無法比擬的優(yōu)勢。FCCL是FPC的關(guān)鍵基材，成本占比達(dá)到40%-50%。近年來中國內(nèi)地的FPC大發(fā)展，給國內(nèi)FCCL廠家提供了廣闊的市場發(fā)展空間，產(chǎn)品技術(shù)在不斷提升：一方面，F(xiàn)CCL主要依賴國外進(jìn)口材料，由于國際貿(mào)易形勢及等種種限制，使得FCCL在國內(nèi)十分稀缺、成本上升。另一方面，安全性是新能源汽車的生命線，可靠性是動(dòng)力電池的重中之重，進(jìn)口FCCL材料依然不能滿足新能源動(dòng)力電池的長期高溫使用需求，導(dǎo)致在高溫條件下FPC的可靠性降低。

FPC柔性線路板

一

FPC簡介

柔性電路板（Flexible Printed Circuit 簡稱FPC）是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路板。具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點(diǎn)。又稱軟性電路板、撓性電路板，其以質(zhì)量輕、厚度薄、可自由彎曲折疊等優(yōu)良特性而備受青睞…，但國內(nèi)有關(guān)FPC的質(zhì)量檢測還主要依靠人工目測，成本高且效率低。而隨著電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，電路板設(shè)計(jì)越來越趨于高精度、高密度化，傳統(tǒng)的人工檢測方法已無法滿足生產(chǎn)需求，F(xiàn)PC缺陷自動(dòng)化檢測成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然趨勢。

柔性電路(FPC)是上世紀(jì)70年代美國為發(fā)展航天火箭技術(shù)發(fā)展而來的技術(shù)，是以聚脂薄膜或聚酰亞胺為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳曲撓性的印刷電路，通過在可彎曲的輕薄塑料片上，嵌入電路設(shè)計(jì)，使在窄小和有限空間中堆嵌大量精密元件，從而形成可彎曲的撓性電路。此種電路可隨意彎曲、折迭重量輕，體積小，散熱性好，安裝方便，沖破了傳統(tǒng)的互連技術(shù)。在柔性電路的結(jié)構(gòu)中，組成的材料是是絕緣薄膜、導(dǎo)體和粘接劑。

二

FPC組成

1、絕緣薄膜

絕緣薄膜形成了電路的基礎(chǔ)層，粘接劑將銅箔粘接至了絕緣層上。在多層設(shè)計(jì)中，它再與內(nèi)層粘接在一起。它們也被用作防護(hù)性覆蓋，以使電路與灰塵和潮濕相隔絕，并且能夠降低在撓曲期間的應(yīng)力，銅箔形成了導(dǎo)電層。

在一些柔性電路中，采用了由鋁材或者不銹鋼所形成的剛性構(gòu)件，它們能夠提供尺寸的穩(wěn)定性，為元器件和導(dǎo)線的安置提供了物理支撐，以及應(yīng)力的釋放。粘接劑將剛性構(gòu)件和柔性電路粘接在了一起。另外還有一種材料有時(shí)也被應(yīng)用于柔性電路之中，它就是粘接層片，它是在絕緣薄膜的兩側(cè)面上涂覆有粘接劑而形成。粘接層片提供了環(huán)境防護(hù)和電子絕緣功能，并且能夠消除一層薄膜，以及具有粘接層數(shù)較少的多層的能力。

絕緣薄膜材料有許多種類，但是最為常用的是聚酰亞胺和聚酯材料。在美國所有柔性電路制造商中接近80%使用聚酰亞胺薄膜材料，另外約20%采用了聚酯薄膜材料。聚酰亞胺材料具有非易燃性，幾何尺寸穩(wěn)定，具有較高的抗扯強(qiáng)度，并且具有承受焊接溫度的能力，聚酯，也稱為聚乙烯雙苯二甲酸鹽（Polyethyleneterephthalate簡稱：PET），其物理性能類似于聚酰亞胺，具有較低的介電常數(shù)，吸收的潮濕很小，但是不耐高溫。聚酯的熔化點(diǎn)為250℃，玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）為80℃，這限制了它們在要求進(jìn)行大量端部焊接的應(yīng)用場合的使用。在低溫應(yīng)用場合，它們呈現(xiàn)出剛性。盡管如此，它們還是適合于使用在諸如電話和其它無需暴露在惡劣環(huán)境中使用的產(chǎn)品上。聚酰亞胺絕緣薄膜通常與聚酰亞胺或者丙烯酸粘接劑相結(jié)合，聚酯絕緣材料一般是與聚酯粘接劑相結(jié)合。與具有相同特性的材料相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)，在干焊接好了以后，或者經(jīng)多次層壓循環(huán)操作以后，能夠具有尺寸的穩(wěn)定性。在粘接劑中其它的重要特性是較低的介電常數(shù)、較高的絕緣阻值、高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度和低的吸潮率。

2、導(dǎo)體

銅箔適合于使用在柔性電路之中，它可以采用電淀積（Electrodeposited簡稱：ED），或者鍍制。采用電淀積的銅箔一側(cè)表面具有光澤，而另一側(cè)被加工的表面暗淡無光澤。它是具有柔順性的材料，可以被制成許多種厚度和寬度，ED銅箔的無光澤一側(cè)，常常經(jīng)特別處理后改善其粘接能力。鍛制銅箔除了具有柔韌性以外，還具有硬質(zhì)平滑的特點(diǎn)，它適合于應(yīng)用在要求動(dòng)態(tài)撓曲的場合之中。

3、粘接劑

粘接劑除了用于將絕緣薄膜粘接至導(dǎo)電材料上以外，它也可用作覆蓋層，作為防護(hù)性涂覆，以及覆蓋性涂覆。兩者之間的主要差異在于所使用的應(yīng)用方式，覆蓋層粘接覆蓋絕緣薄膜是為了形成疊層構(gòu)造的電路。粘接劑的覆蓋涂覆所采用的篩網(wǎng)印刷技術(shù)。不是所有的疊層結(jié)構(gòu)均包含粘接劑，沒有粘接劑的疊層形成了更薄的電路和更大的柔順性。它與采用粘接劑為基礎(chǔ)的疊層構(gòu)造相比較，具有更佳的導(dǎo)熱率。由于無粘接劑柔性電路的薄型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及由于消除了粘接劑的熱阻，從而提高了導(dǎo)熱率，它可以使用在基于粘接劑疊層結(jié)構(gòu)的柔性電路無法使用的工作環(huán)境之中。

三

FPC分類

有基材：有基材雙面膠是以棉紙、PET、PVC膜、無紡布、泡棉、亞克力泡棉、薄膜~ ~等等為基材，雙面均勻涂布彈性體型壓敏膠或樹脂型壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠等，在上述基材上制成的卷狀或片狀的膠粘帶，是由基材、膠粘劑、隔離紙（膜）部分組成。

無基材：無基材雙面膠是在離型紙（膜）材料上涂有（彈性體型壓敏膠或樹脂型壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠等）膠粘劑，制成的卷狀或片狀膠粘帶，是由膠粘劑、隔離紙（膜）部分組成。

膠粘劑：分為溶劑型膠粘帶(油性雙面膠)、乳液型膠粘帶（水性雙面膠）、熱熔型膠粘帶、壓延型膠粘帶、反應(yīng)型膠粘帶。一般廣泛用于皮革、銘板、文具、電子、汽車邊飾固定、鞋業(yè)、制紙、手工藝品粘貼定位等用途。熱熔雙面膠主要用在貼紙、文具、辦公等方面。油性雙面膠主要用在皮具、珍珠棉、海棉、鞋制品等高粘方面。繡花雙面膠主要用在電腦繡花方面。

四

FPC的優(yōu)缺點(diǎn)

柔性印刷電路板是用柔性的絕緣基材制成的印刷電路，具有PCB電路板不具備的優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以自由彎曲、卷繞、折疊，可依照空間布局要求任意安排，并在三維空間任意移動(dòng)和伸縮，從而達(dá)到元器件裝配和導(dǎo)線連接的一體化；

（2）利用FPC可大大縮小電子產(chǎn)品的體積和重量，適用電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠方向發(fā)展的需要。因此，F(xiàn)PC在航天、軍事、移動(dòng)通訊、手提電腦、計(jì)算機(jī)外設(shè)、PDA、數(shù)字相機(jī)等領(lǐng)域或產(chǎn)品上得到了廣泛的應(yīng)用；

（3）FPC還具有良好的散熱性和可焊性以及易于裝連、綜合成本較低等優(yōu)點(diǎn)，軟硬結(jié)合的設(shè)計(jì)也在一定程度上彌補(bǔ)了柔性基材在元件承載能力上的略微不足。

柔性電路板（FPC）的缺點(diǎn)：

（1）一次性初始成本高：由于柔性PCB是為特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)、制造的，所以開始的電路設(shè)計(jì)、布線和照相底版所需的費(fèi)用較高。除非有特殊需要應(yīng)用軟性PCB外，通常少量應(yīng)用時(shí)，最好不采用；

（2）軟性PCB的更改和修補(bǔ)比較困難：柔性PCB一旦制成后，要更改必須從底圖或編制的光繪程序開始，因此不易更改。其表面覆蓋一層保護(hù)膜，修補(bǔ)前要去除，修補(bǔ)后又要復(fù)原，這是比較困難的工作；

（3）尺寸受限制：軟性PCB在尚不普的情況下，通常用間歇法工藝制造，因此受到生產(chǎn)設(shè)備尺寸的限制，不能做得很長，很寬；

（4）操作不當(dāng)易損壞：裝連人員操作不當(dāng)易引起軟性電路的損壞，其錫焊和返工需要經(jīng)過訓(xùn)練的人員操作。

熱塑型聚酰亞胺TPI薄膜 (THERMOPLASTICPOLIMIDE FILM)