柔性印制(zhì)電(diàn)路中粘結劑的典型應用

    柔性印制(zhì)電(diàn)路中粘結劑的作(zuò)用是把銅箔和(hé)絕緣基闆粘接在一起，而在多(duō)層柔性的設計(jì)中，則把內(nèi)層粘接在一起。所用的粘結劑和(hé)支撐介電(diàn)薄膜的性能共同決定了柔性層壓闆的性能。焊接之後柔性印制(zhì)電(diàn)路的結合強度、空(kōng)間(jiān)穩性和(hé)柔韌性是決定粘結劑是否與其應用場(chǎng)合相适宜的關鍵因素。

    粘結劑，例如丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、環氧樹(shù)脂、改良的聚酯和(hé)縮丁醛酚醛樹(shù)脂已經不同程度地成功粘接了柔性印制(zhì)電(diàn)路。因為(wèi)聚酷酰亞胺和(hé)聚酯絕緣薄膜是兩種最常用的基闆材料，下面來(lái)說明(míng)這些(xiē)粘結劑的典型應用。

1 丙烯酸粘結劑

    丙烯酸粘結劑具有(yǒu)高(gāo)熱阻和(hé)良好的電(diàn)性能。它們已經被成功的應用在聚酷酰亞胺薄膜基闆上(shàng)，并已經使聚酷酰亞胺/丙烯酸成為(wèi)動态柔性應用的首要選擇。然而，許多(duō)柔性印制(zhì)電(diàn)路制(zhì)造商發現丙烯酸粘結劑的厚度和(hé)較高(gāo)的z 軸擴張，成為(wèi)了在電(diàn)子封裝方面有(yǒu)更多(duō)要求的限制(zhì)因素。另外，一些(xiē)在光阻過程中使用的溶劑和(hé)在電(diàn)鍍和(hé)蝕刻中使用的堿性溶劑容易對聚酷酰亞胺/丙烯酸粘結劑層壓闆造成影(yǐng)響。如果這些(xiē)溶劑沒有(yǒu)被去除，被多(duō)層層壓闆吸收的溶劑是很(hěn)難剔除掉的，這會(huì)導緻層的分離或起泡問題。

    在高(gāo)密度設計(jì)中，空(kōng)間(jiān)穩定性和(hé)小(xiǎo)鑽孔的問題(鑽孔塗污)可(kě)能造成産量的減少(shǎo)，換言之，就是增加了單位成本。如果這些(xiē)問題不被控制(zhì)，則可(kě)能導緻鍍通(tōng)孔故障。

    大(dà)部分剛柔性系統使用丙烯酸粘結劑制(zhì)造。基于此，大(dà)多(duō)數(shù)回蝕或孔清洗過程普遍使用的是等離子體(tǐ)系統。等離子體(tǐ)系統使用被電(diàn)離的氣體(tǐ)工作(zuò)，它是由一個(gè)射頻源将混合了氧氣的氟利昂電(diàn)離産生(shēng)的。它可(kě)以去除裝配的柔性印制(zhì)電(diàn)路部分的塗污，但(dàn)是并不損壞可(kě)能存在于剛性部分孔中的玻璃纖維。等離子體(tǐ)處理(lǐ)之後，留在孔中的有(yǒu)機殘餘物可(kě)使用堿性清洗劑通(tōng)過超聲波清潔器(qì)清除，這個(gè)過程需要在140'(; 溫度下持續2 - 3min 。

2 聚酷酰亞胺樹(shù)脂和(hé)環氧樹(shù)脂

    聚酷酰亞胺物質也可(kě)以與聚酷酰亞胺粘結劑成功配對使用。聚酷酰亞胺粘結劑的抗化學性能及電(diàn)性能和(hé)丙烯酸粘結劑一樣好，甚至比丙烯酸粘結劑更好。另外，它們比柔性印制(zhì)電(diàn)路中使用的其他任何粘結劑都具有(yǒu)更好的熱阻。

    一些(xiē)以聚酷酰亞胺為(wèi)基礎的柔性印制(zhì)電(diàn)路層壓闆混合了環氧樹(shù)脂作(zuò)為(wèi)粘結劑。環氧樹(shù)脂通(tōng)常具有(yǒu)良好的電(diàn)性能、熱性能和(hé)力學性能，然而由于在加工過程中出現的樹(shù)脂交叉連接，使它們隻局限于靜态撓曲的應用。

    聚酷酰亞胺和(hé)環氧粘結劑較小(xiǎo)的動态柔性不是一個(gè)嚴格的限制(zhì)，因為(wèi)生(shēng)産的大(dà)多(duō)數(shù)柔性印制(zhì)電(diàn)路應用于靜态柔性中。聚酷酰亞胺和(hé)環氧粘結劑增加了層壓闆的硬度，這使得(de)多(duō)層柔性和(hé)剛性闆具有(yǒu)更好的空(kōng)間(jiān)穩定性，更好的加工性和(hé)較小(xiǎo)的整體(tǐ)粘接厚度。

    在焊錫過程中，環氧樹(shù)脂保持了良好的環境。在周圍環境溫度達到120℃時(shí)，它們顯示出了長期的穩定性。環氧樹(shù)脂系統包括改良的丁醛酚醛和(hé)腈酚醛樹(shù)脂。它們被廣泛的應用，價格通(tōng)常比丙烯酸樹(shù)脂低(dī)，但(dàn)是比聚酯薄膜高(gāo)。

3 聚酯薄膜和(hé)酚醛塑料

    通(tōng)常用于聚酯基闆的典型粘結劑有(yǒu)，聚酯薄膜或丁縮醛酚醛塑料粘結劑。聚酯薄膜粘結劑具有(yǒu)極好的電(diàn)性能、極好的柔性和(hé)較低(dī)的熱阻。聚醋薄膜是一種最低(dī)價格的粘結劑，聚酯薄膜粘結劑是惟一能夠适于粘接層壓闆和(hé)聚酯覆膜的粘結劑。聚酯薄膜粘結劑較低(dī)的熱阻不能應用于層壓，可(kě)用于不需要進行(xíng)錫奸焊的電(diàn)路中，如許多(duō)自動推進電(diàn)路以及成本有(yǒu)限的消費類電(diàn)子産品的電(diàn)路中。

4 無膠層壓闆

    在新材料中，一個(gè)主要的創新是元膠覆銅層壓闆，它的出現迅速引起了柔性印制(zhì)電(diàn)路制(zhì)造者和(hé)使用者的注意，因為(wèi)它為(wèi)單面和(hé)雙面電(diàn)路提供了改良的操作(zuò)性能，也為(wèi)軟硬結合闆提供了改良的操作(zuò)性能(Pollack 和(hé)Jacques ， 1992) 。在一些(xiē)新型層壓闆中，不需使用粘結劑銅就被粘接到聚眈亞膠薄膜上(shàng)了。與使用粘結劑的層壓闆相比，無膠層壓闆具有(yǒu)更薄的電(diàn)路、更大(dà)的柔性和(hé)更好的導熱性(Cram ， 1994a) 。另外，更多(duō)層數(shù)的軟硬結合闆的熱應力性能也極好。使用以下四種技(jì)術(shù)中的任何一種都能夠制(zhì)造出無膠層壓闆，這四種技(jì)術(shù)包括:

①澆鑄薄膜;②蒸氣沉積薄膜;③飛濺薄膜;④電(diàn)鍍薄膜。

    澆鑄薄膜方法包括在金屬箱表面澆鑄聚乙烯氨基酸溶液，然後将其全部加熱到一定溫度，使溶劑蒸發、聚乙烯氨基酸亞胺化，這個(gè)過程形成了聚酰亞胺或經改良的氨基聚酰亞胺薄膜。盡管銅能夠很(hěn)好地附着在薄膜上(shàng)，但(dàn)是這個(gè)方法通(tōng)常限制(zhì)銅的厚度在loz 以上(shàng)。雖然可(kě)形成較薄的銅，但(dàn)處理(lǐ)很(hěn)困難，并且戚本也太高(gāo)。通(tōng)過觀察，元膠層壓闆比使用粘結劑層壓闆尺寸變化的可(kě)重複性更對于蒸氣沉積方法，銅在真空(kōng)艙中蒸發，金屬蒸氣沉積在薄膜上(shàng)。通(tōng)過對薄膜的表面處理(lǐ)可(kě)提高(gāo)銅的附着力。這種方法通(tōng)常限制(zhì)銅的厚度大(dà)約為(wèi)0.2μm ，其他的銅的厚度可(kě)通(tōng)過電(diàn)解電(diàn)鍍保證。

    與聚酯粘結劑相比，丁縮酚醛粘結劑的熱阻較大(dà)，但(dàn)是它們的電(diàn)性能不是很(hěn)好，并且柔性也不是很(hěn)好。然而，通(tōng)過添加劑的應用，能夠增強酚醛塑料粘結劑的柔性。

    飛濺薄膜的方法包括把薄膜放置在一個(gè)有(yǒu)銅陰極的大(dà)真空(kōng)艙內(nèi)。這個(gè)陰極被正離子轟擊，産生(shēng)了帶電(diàn)的銅粒子，粘附在薄膜上(shàng)，形成了極薄的銅筒，随後通(tōng)過電(diàn)解銅的層疊達到想要的厚度。然而，這種銅的附着力沒有(yǒu)澆鑄或電(diàn)鍍的方法好，而空(kōng)間(jiān)穩定性與使用粘結劑的材料相當。

    使用電(diàn)鍍薄膜的方法制(zhì)造無膠層壓闆，就是在聚酰亞胺薄膜上(shàng)鍍銅。這個(gè)過程首先要對薄膜卷進行(xíng)表面處理(lǐ)，接着使用極薄的金屬阻隔塗層來(lái)提高(gāo)銅的附着力，然後銅被不斷的電(diàn)鍍在金屬阻隔塗層上(shàng)，以達到理(lǐ)想的厚度。這種屬沉積的過程可(kě)以控制(zhì)，以形成很(hěn)薄的銅箔，具有(yǒu)較大(dà)的需求量。

    一種常見的無膠聚酰亞胺層壓闆是Mis 杜邦公司生(shēng)産的Pyralux AP (杜邦公司的電(diàn)子材料，美國北卡羅來(lái)納州研究三角公園)。這種層壓闆在200℃以上(shàng)的溫度中能夠保持連續的熱穩定性、極好的抗化學性、低(dī)的吸濕性、在z 軸方向上(shàng)的低(dī)熱膨脹系數(shù)，以及極好的焊接阻抗。它們和(hé)丙烯酸的、環氧的和(hé)聚酰亞胺的粘結劑是兼容的( Crum , 1994) 0 Pyralux AP 是一種雙面銅箔的層壓闆，它是由聚酰亞胺薄膜粘接在銅箔上(shàng)的無膠合成物。層壓闆的所有(yǒu)聚酰亞胺絕緣體(tǐ)結構改善了柔性印制(zhì)電(diàn)路闆，并被推薦應用于雙面、多(duō)層柔性闆，也應用于需要先進的材料性能和(hé)高(gāo)可(kě)靠性的軟硬結合闆中。層壓闆由IPC-FC-241111 Class 3 鑒定。

5 無膠層壓闆的優點

    當無膠層壓闆用于制(zhì)造柔性印制(zhì)電(diàn)路和(hé)剛柔性多(duō)基闆時(shí)，能發揮其極好的性能優勢。許多(duō)優點是基于其本身電(diàn)路較薄，并且避免了薄膜與銅宿粘接時(shí)粘結劑不匹配的問題的。無膠覆銅層壓闆較薄是因為(wèi)通(tōng)常層壓闆中缺少(shǎo)了1 - 2mil的粘結劑，這個(gè)優點使電(diàn)路層數(shù)成比例的增加。已經發現，在鍍通(tōng)孔時(shí)使用無膠層壓闆能減少(shǎo)4mil 的厚度，可(kě)與雙面闆相媲美。

    目前，丙烯酸粘結劑在粘接柔性印制(zhì)電(diàn)路中的應用已經被認為(wèi)是限制(zhì)使用的材料技(jì)術(shù)，這是由于在粘結劑和(hé)聚酰亞胺薄膜之間(jiān)的高(gāo)熱擴張系數(shù)與銅的延展性相互矛盾，這個(gè)問題通(tōng)過對電(diàn)路結構的不同處理(lǐ)已經得(de)到解決。所有(yǒu)這些(xiē)方法的共同目的就是通(tōng)過在重要區(qū)域(例如剛柔電(diàn)路部分)有(yǒu)選擇地減少(shǎo)粘結劑基材的使用來(lái)盡可(kě)能地避免粘結劑帶來(lái)的問題，特别是覆膜和(hé)用改良的丙烯酸樹(shù)脂制(zhì)造的澆鑄粘結劑。

    對于粘結劑基闆不适合的操作(zuò)環境，可(kě)使用無膠電(diàn)路，它的薄結構具有(yǒu)很(hěn)好的導熱性，并且避免了粘結劑的熱阻問題。聚酰亞胺可(kě)在450℃的溫度下連續工作(zuò)，且不會(huì)使材料退化。粘接到散熱器(qì)上(shàng)的無膠電(diàn)路可(kě)應用于高(gāo)性能和(hé)高(gāo)可(kě)靠性的電(diàn)路中，例如自動推進電(diàn)子電(diàn)路。

    無膠電(diàn)路的另外一個(gè)重要的性能是它能夠保持相同的厚度。由于薄膜的玻璃轉換溫度高(gāo)，銅走線不會(huì)變形為(wèi)基闆薄膜。相反，使用粘結劑的導體(tǐ)圖形則不可(kě)控制(zhì)。