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摘要：概述了FPC的技术开发动向和FPC材料的技术动向。

关键词：挠性板FPC无粘合型覆铜箔板聚酰亚胺保护层

前言

近年来，全世界的民间电子设备FPC的需求急速增加，特别是在手机等便携式电子设备和平板电视等薄型影像设备中消耗了大量的FPC。用于兼具数字摄像的电路产品的手机FPC，分数或总面积大大超过刚性PCB。在平板显示FPD中的FPC被配置为纵横排列。随着FPC等大型化，FPC的使用量急速增加。

以2006年到2010年的5年间聚酰亚胺为基础FPC的必要预测。2005年全球需求量超过2000万平方米，到2010年翻了一番，这个时期的平均增长率为14.1%。今后的FPC不仅数量的增加，质量也会有很大的变化。以前以单面电路为中心，现在提高了双面电路和多层柔性电路的比例，电路密度连续提高。因此，制造技术年年都在改良。传统的减法蚀刻法有限，需要开发新的制造技术，同时需要开发更高性能的材料。本文介绍了最近FPC的技术开发动向和FPC材料的技术动向。

一、FPC的基本结构

单面构造的FPC的基本构成。在以往的FPC的情况下，铜箔导体被固定在通过环氧树脂等粘接剂聚酰亚胺等基体薄膜上，并在蚀刻处理后的电路上覆盖保护膜。该结构使用环氧树脂等粘合剂，由于这样的层结构的机械可靠性高，是现在也普遍使用的标准结构之一。但是，环氧树脂或丙烯酸树脂等粘合剂的耐热性比聚酰亚胺树脂基材膜的耐热性低，因此FPC成为决定整个使用温度上限的瓶颈Bottle Neck。

此时，需要排除耐热性低的粘合剂的FPC构成。这样的构成能够将整体FPC的厚度抑制到最小限度，能够大幅度提高抗弯曲性那样的机械特性，对微电路和多层电路的形成也有利。聚酰亚胺仅由层和导体层构成的无粘合剂覆铜箔板材料被实用化，适用于各种用途的材料的选择范围扩大。

FPC也有双面贯通孔结构或多层结构的FPC。FPC的双面电路的基本结构与硬质PCB大致相同，在层间粘结中使用粘接剂，但是在最近的高性能FPC中，粘接剂被排出，只使用聚酰亚胺树脂结构覆铜箔板的例子很多。FPC的多层电路的层结构比被称为多层柔性（Multiplayer Righid Flex）或多层柔性（Multiplayer Flex）的打印PCB复杂得多。随着层数的增加，柔软性降低，弯曲用途的部分层数减少，层间的粘结被排除的话，机械活动的自由度就会提高。为了制造多层柔性板，需要很多加热过程，所以所使用的材料必须具有较高的耐热性。现在，无粘合型覆铜箔板的使用量增加。

二、FPC的最新技术动向

随着用途的多样化和小型化，电子设备中使用的FPC不仅要求高密度电路，还要求在质量上实现高性能。最近FPC电路密度的变迁。通过减法（蚀刻法），能够形成导体间距在30um以下的单面电路，导体间距在50um以下的双面电路也被实用化。连接双面电路或多层电路的导体层之间的导通孔直径也变小，现在导通孔孔径100um以下的孔达到批量生产规模。

基于制造母术的立场，高密度电路的可能制造范围。根据电路间距和导通孔孔径，高密度电路大致分为三种类型：（1）传统FPC；（2）高密度FP C；（3）超高密度FPC。

在以往的减法中，间距150um及导通孔孔径15um的FPC被量产化。通过材料和加工装置的改良，在减成法中也可以加工30um的生产线间距。另外，通过导入CO2激光和化学蚀刻法等工艺，可以实现50um孔径的导通孔批量生产加工，现在量产的高密度FPC的大部分用这些技术加工。

然而，在间距25um以下以及导通孔孔径50um以下的情况下，即使改良现有技术也难以提高合格率，必须引入新的过程或新的材料。虽然目前提出的工艺有各种加工方法，但是使用电铸（飞溅）技术的半加成法是最适用的方法，不仅基本工艺不同，使用材料和辅助材料也有差异。

另一方面，FPC接合技术的进步要求FPC具有更高的可靠性。随着电路的高密度化，FPC的性能提出了多样化和高性能化的要求，这些性能要求很大程度上依赖于电路加工技术和使用材料。

三、FPC的制造工序

到现在为止的FPC制造工序的大部分，用减成法蚀刻法加工。通常，以覆铜箔板为出发材料，通过光刻法形成抗蚀剂层，蚀刻除去不需要部分的铜面，形成电路导体。由于侧蚀刻等问题，蚀刻法存在微细电路的加工限制。

由于采用减成法难以加工，或者难以维持高合格率微电路，所以半加成法被认为是有效的方法，提出了各种半加成法的方案。半加成法的微细电路加工例。半加成法工艺以聚酰亚胺膜为出发材料，首先在适当的载体上铸造（涂覆）液体聚酰亚胺树脂，形成聚酰亚胺膜。接着，通过飞溅法聚酰亚胺将在基板膜上植晶层、进而在植晶层上形成光刻法电路的逆图案的抗蚀剂层图案称为耐镀层。在空白部分镀层形成导体电路。接着，除去抗蚀剂层以及不需要的植晶层，形成第一层电路。在第1层电路上涂抹感光性的聚酰亚胺树脂，通过光刻法形成孔、保护层或第2层电路层用的绝缘层，进而在其上进行飞溅形成植晶层作为第2层电路的基础导电层。可以重复上述步骤来形成多层电路。

通过这样的半加成法，可以加工间距5 um、导通孔餐巾10 um的超微细电路。使用半加成法制作超微细电路的密钥具有作为绝缘层的感光性聚酰亚胺树脂的性能。

四、FPC的基本构成材料

FPC的基本构成材料是构成基材膜或基材膜的耐热性树脂，接着构成导体覆铜箔板以及保护层材料。

FPC的基材膜材料是从初期的聚酰亚胺膜到耐焊接性的耐热性膜。第1代的聚酰亚胺膜吸湿性高热膨胀系数大等问题，采用了高密度电路用的第2代聚酰亚胺材料。

到现在为止，代替第1代聚酰亚胺膜开发了几种FPC的耐热性膜。但是，今后10年间，FPC的主要材料聚酰亚胺树脂的位置不会改变。另外，随着FPC的高性能化，聚酰亚胺树脂的材料形态变化，需要开发具有新功能聚酰亚胺树脂。

五、覆铜箔板

很多FPC制造商都以覆铜箔板的形式购买，以覆铜箔板为原料加工成FPC产品。使用了第1代的聚酰亚胺膜的FPC用覆铜箔板或者保护膜（Cover Lay Film）使用环氧树脂或者丙烯酸树脂等的粘结器而构成。这里使用的粘合剂的耐热性比聚酰亚胺低，所以限制FPC的耐热性或其他物理性质。

为了避免使用以往的粘合剂覆铜箔板的缺点，在包含高密度电路的高性能FPC中采用了不包含粘合剂的无粘合型覆铜箔板。至今为止有很多制造方法，现在实用化的是以下三种方法。

（1）铸造工艺

铸造工艺以铜箔为出发材料。将液体聚酰亚胺树脂直接涂在表面活性化铜箔上，进行热处理后成膜。这里使用的聚酰亚胺树脂必须具有与铜箔的良好附着性和优秀尺寸稳定性，但是还不存在能够满足这两方面的要求的聚酰亚胺树脂。首先，在激活铜箔表面上涂抹良好的聚酰亚胺树脂（粘接层）薄层，再在粘接层上涂抹一定厚度的尺寸稳定性良好的聚酰亚胺树脂（芯层）。由于这些聚酰亚胺树脂对热量的物理特性不同，当对铜箔进行蚀刻加工时，基膜上出现大的坑。为了防止这种现象，将粘结层进一步涂在芯层上以获得矩阵层的良好对称性。

为了制造双面覆铜箔板，粘接层使用热可塑性HotMelt）的聚酰亚胺树脂，进一步在粘接层上用热压法层叠铜箔。

（2）溅射/镀金工艺

飞溅/电镀工艺的出发材料是尺寸稳定性良好的耐热性膜。第一步是使用溅射过程在激活的聚酰亚胺膜表面上形成的植晶层。这样的植晶层在确保对导体基底层的粘接强度的同时，能够承担电镀用导体层的作用。一般采用镍或镍合金，为了确保导电性，在镍或镍合金层上飞溅薄层铜后，对规定厚度的铜进行镀金。

（3）热压法

热压印法在尺寸稳定性良好的耐热性聚酰亚胺膜表面涂上热塑性树脂热可塑性的粘结性的树脂）后，在热溶性树脂上高温、层叠铜箔，在这里使用了复合聚酰亚胺膜。

这种复合聚酰亚胺膜在专业制造商中销售，制造工序比较简单，制造覆铜箔板时复合膜和铜箔重叠，在高温下进行热压缩。设备投资相对较小，适合少量多品种生产。两面覆铜箔板的制造也很容易。

构成FPC的另一重要材料要素是保护层（Cover Lay），现在提出了各种保护材料。首先，实际的保护层是在与基础相同的耐热性膜上涂抹与覆铜箔板相同的粘接剂。这种结构的特性对称性好，现在也占据着市场的主要部分，一般被称为ldquo。胶片保护层（Film Cover Lay）rdquo。但是，这样的膜保护层，因为加工工序的自动化困难，所以制造成本整体上升，微开窗加工困难，所以不能适应近年成为主流的高密度SMT的需求。

为了满足高密度实现的要求，近年来采用了感光性保护层。将感光性树脂涂在铜箔电路上，然后使用光刻工艺在必要的部分打开窗户。感光性树脂材料的形式是液状和干膜型。虽然以环氧树脂或丙烯酸树脂为基础的保护层材料已经被实用化，但是它们的物理特性尤其是机械特性不及以聚酰亚胺为基础的膜保护层。为了改善这样的状况，需要使用以聚酰亚胺树脂或环氧树脂或丙烯酸树脂为基础的保护层材料的物理特性，或在加工工序等方面进行改善。这里使用的感光性聚酰亚胺树脂优选用作多层电路形成过程中的层间绝缘材料。

六、结束语

FPC的必要性急速增加，电路密度持续提高，制造技术年年改良？进步着。急速成长的FPC基材、保护层以及层间绝缘材料今后也以聚酰亚胺树脂为中心。

随着FPC的高性能化和高密度化，不仅要求开发更高性能的聚酰哑胺树脂膜，还要求开发更多样的产品形态。