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精細(xì)線路用新型撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜
隨著電子產(chǎn)品向輕、薄、小、高密度化方向發(fā)展，撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的用量逐年遞增,其應(yīng)用領(lǐng)域也由過去主要滿足軍用擴展到各種民用電子產(chǎn)品，如計算機、移動電話和汽車電子產(chǎn)品。電子產(chǎn)品的發(fā)展要求撓性印制線路板的體積更小、厚度更薄、質(zhì)量更輕、線路更精細(xì)、線寬/間距更小(0.3mm /0.3mm→0.2mm/0.2mm→0.1mm/0.1mm→0.05mm/0.05mm→0.03mm/0.03mm)、性能更可靠。傳統(tǒng)的撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜為3層結(jié)構(gòu)即銅箔、聚酰亞胺膜、膠粘劑，由于其Z軸熱膨脹系數(shù)大、尺寸穩(wěn)定性和耐高溫性差，不能滿足高可靠性精細(xì)撓性線路的使用要求，所以，近年國內(nèi)外紛紛開發(fā)新型高性能撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜，如無粘接劑撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜和其它耐溫更高、尺寸穩(wěn)定性更好、Z軸熱膨脹系數(shù)更小的新型撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜。704廠研究所為適應(yīng)市場需求最新研制的LSC?053撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜是制作高可靠性精細(xì)撓性線路的理想材料。以下介紹撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的結(jié)構(gòu)、特性、制作工藝及主要性能。
撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的結(jié)構(gòu)及性能
LSC-053撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜由超薄銅箔(5μm～9μm)、粘接劑和聚酰亞胺薄膜(25μm～50μm)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。該產(chǎn)品具有以下特點：
(1)產(chǎn)品總厚度薄(45μm～65μm)，可制作線寬/間距為30μm/30μm的精細(xì)撓性線路;
(2)質(zhì)量輕，每平方米標(biāo)稱質(zhì)量為160g(以5μm厚銅箔、60μm厚度的絕緣基材為例);
(3)撓曲性良好，便于空間布線;
(4)基材完全為有機物，可采用激光加工微孔;
(5)基材為雙向拉伸的聚酰亞胺薄膜，使產(chǎn)品具有良好的機械性能(拉伸強度>800kg/cm2);
(6)耐高溫(可在200℃下長期使用);
(7)優(yōu)異的電性能(擊穿強度>200kV/mm，表面電阻>107MΩ)。
撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的制作工藝
撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜有多種制作工藝，以下按2層法(無粘接劑型)、3層法(有粘接劑型)分別敘述其制作工藝過程。
無粘接劑型撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的制作工藝
無粘接劑型撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜制作工藝有4種，即流延法、電鍍法、真空濺射法和層壓法。
(1)流延法是將聚酰胺酸涂覆在銅箔上，經(jīng)干燥、亞胺化制成。該種制作方法的關(guān)鍵是聚酰胺酸的合成及亞胺化工藝，該工藝應(yīng)保證產(chǎn)品不卷曲，抗剝強度好。
(2)電鍍法是先將聚酰亞胺薄膜進(jìn)行表面活化處理，然后在薄膜上鍍銅。該方法的缺點是工藝復(fù)雜，厚度精度不易控制，剝離強度差。
(3)真空濺射法是在真空下，通過等離子濺射法把銅沉積在聚酰亞胺薄膜表面。該方法需專用設(shè)備，造價太高。
(4)層壓法是在銅箔上涂覆熱塑性聚酰亞胺粘接劑制成涂膠銅箔，再與聚酰亞胺薄膜熱壓在一起。另外，層壓法還可以用增強纖維浸漬聚酰亞胺樹脂制成粘接片作絕緣基材，與銅箔一起熱壓制作撓性覆銅箔薄膜。采用該方法制成的產(chǎn)品的撓曲性較差。
雖然無粘接劑型撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的Z軸熱膨脹系數(shù)、尺寸穩(wěn)定性及耐高溫性比有粘接劑型覆銅箔聚酰亞胺薄膜好，但制作工藝尚不成熟。
有粘接劑型撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的制作工藝
制作撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的傳統(tǒng)工藝是先在聚酰亞胺薄膜上涂1層膠粘劑，在一定條件下烘焙至半固化狀態(tài)制成涂膠聚酰亞胺薄膜，然后與銅箔一起熱壓或熱復(fù)合制成。通常使用的粘接劑有改性環(huán)氧，改性丙烯酸酯，改性聚乙烯醇縮丁醛(PVB)等。用以上膠粘劑制作的撓性覆銅箔(35μm，18μm)聚酰亞胺薄膜，其彎曲疲勞可達(dá)上萬次，但制成撓性覆超薄銅箔(5μm)聚酰亞胺薄膜，其彎曲疲勞性只有幾十次且剝離強度低，不能滿足使用要求。
本文介紹的LSC?053新型撓性覆銅箔(5μm)聚酰亞胺薄膜是用3層法工藝制作的，是用1種新型膠粘劑均勻地涂覆在預(yù)處理過的雙向拉伸聚酰亞胺薄膜上，在一定條件下進(jìn)行烘焙制成涂膠聚酰亞胺薄膜，然后與超薄銅箔一起層壓制成。這種新型膠粘劑與銅箔和聚酰亞胺薄膜有良好的粘結(jié)性，使制成的撓性覆銅箔 (5μm)聚酰亞胺薄膜具有良好的撓曲性及優(yōu)異的綜合性能，可滿足高性能精細(xì)撓性線路的使用需求。
撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的性能
LSC-053撓性覆銅箔聚酰亞胺薄膜的主要性能見表1。
表1 LSC-053覆銅箔聚酰亞胺薄膜的主要性能
項目 處理條件 指標(biāo) 典型值 檢驗方法
表面電阻/MΩ C?96/35/93恢復(fù)后 ≥104 2.8×107 GJB1651中5020
體積電阻率/MΩ·m C?96/35/93恢復(fù)后 ≥106 2.2×107 GJB1651中5020
介電常數(shù)（1MHz） C?96/40/93恢復(fù)后 ≤2.8 2.67 GB/T4722中11章
介電損耗(1MHz) C?96/40/93恢復(fù)后 ≤0.008 0.0059 GB/T4722中11章
電氣強度/(kV/mm) A ≥25 200 GB/T4722中13章
彎曲疲勞/次 A ≥200 394 GB/T13557中4章
尺寸變化率/(mm/m) 經(jīng)蝕刻后橫向和縱向 ≤2.2 1.3 GB/T4722中21章
蝕刻和干熱后橫向和縱向 ≤3.5 2.3 GB/T4722中21章
耐浮焊，方法B 288℃，10s 不起泡，不分層，無皺褶 120分鐘以上 IPC?TM?650中2?4?13
剝離強度（5μm銅箔）/(N/mm) A ≥0.8 1.32 GB/T13557中3章
125℃,30min后10s熱沖擊 ≥0.5 1.28
環(huán)境適應(yīng)性 －55℃～71℃熱沖擊5次 滿足使用要求 合格
結(jié)論
LSC-053新型撓性覆超薄銅箔聚酰亞胺薄膜具有優(yōu)良的電性能、撓曲性、尺寸穩(wěn)定性及耐高溫特性。該產(chǎn)品是制作高性能精細(xì)撓性印制線路的理想基材。
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