FPC封裝材料的分類及特點

FPC封裝材料的分類

柔性印刷電路板（FPC）是一種高可靠性的印刷電路板，以其優(yōu)異的可撓性而聞名。FPC材料的種類繁多，主要包括以下幾種：

1. 聚酰亞胺（PI）薄膜

耐高溫性：聚酰亞胺是一種非常耐熱的材料，可以在極高的溫度下正常工作，這使得它非常適合應(yīng)用于需要高溫環(huán)境的電子設(shè)備中。

2. 聚酯（PET）薄膜

耐熱性：雖然耐熱性不如聚酰亞胺，但聚酯薄膜也具有良好的耐熱性和機械強度，是FPC材料中常用的基材之一。

3. 聚苯乙烯（PS）薄膜

絕緣性：聚苯乙烯是一種具有良好絕緣性能的材料，常用于制作FPC的絕緣基材。

4. 聚酰胺酯（PEN）薄膜

耐化學性：聚酰胺酯具有優(yōu)異的耐化學性和耐溶劑性，使其成為一些特殊環(huán)境下的FPC材料的首選。

FPC封裝材料的特點

1. 高柔性

FPC材料能夠自由地在三維空間內(nèi)變形，滿足復雜布線的要求。這種特性使得FPC非常適合在空間受限或結(jié)構(gòu)復雜的電子設(shè)備中使用。

2. 重量輕

FPC比傳統(tǒng)的線路板更輕便，這使得整個設(shè)備更加輕巧和緊湊。輕便的特性使得FPC特別適用于需要頻繁移動的電子設(shè)備。

3. 可撓性

FPC材料具有極佳的可撓性，能夠承受數(shù)百萬次的動態(tài)彎曲而不損壞導線。這種特性使得FPC能夠在空間布局要求下任意移動和伸縮，實現(xiàn)三維組裝。

4. 適應(yīng)性強

FPC可以根據(jù)不同電子設(shè)備的需求，通過精密的生產(chǎn)工藝制成不同厚度和寬度的產(chǎn)品。這種適應(yīng)性使得FPC在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中扮演著重要角色。

5. 可靠性高

與硬質(zhì)PCB相比，F(xiàn)PC具有更高的可靠性，因為它不易出現(xiàn)焊裂，并且在溫度變化時排列更加穩(wěn)定。此外，F(xiàn)PC的耐高溫性能也提高了其在嚴苛環(huán)境下的可靠性。

封裝技術(shù)的發(fā)展史是芯片性能不斷提高、系統(tǒng)不斷小型化的過程。目前，高密度 FPC 封裝技術(shù)大致經(jīng)歷了以下幾個階段[1]()： - 1970 年前，以直插型封裝，如雙列直插封裝（Dual In-line Package，DIP）為主。 - 1970—1990 年，以表面貼裝技術(shù)衍生出的小外形封裝（Small Outline Package，SOP）、J 型引腳小外形封裝（Small Outline J-leaded，SOJ）、無引腳芯片載體（Leadless Chip Carrier，LCC）、扁平方形封裝（Quad Flat Package，QFP）四大封裝技術(shù)和針柵陣列（Pin Grid Array，PGA）等技術(shù)為主。 - 1990—2000 年，球柵陣列（Ball Grid Array，BGA）、芯片尺寸封裝（Chip Scale Package，CSP）、倒裝芯片（Flip-Chip，F(xiàn)C）封裝等先進封裝技術(shù)開始興起。 - 2000 年至今，從二維封裝向三維封裝發(fā)展，出現(xiàn)了晶圓級封裝（Wafer Level Package，WLP）、系統(tǒng)級封裝、扇出型（Fan-Out，F(xiàn)O）封裝、2.5D/3D 封裝、嵌入式多芯片互連橋接（Embedded Multi-die Interconnect Bridge，EMIB）等先進封裝技術(shù)。 近年來，先進封裝技術(shù)的內(nèi)驅(qū)力已從高端智能手機領(lǐng)域演變?yōu)楦咝阅苡嬎愫腿斯ぶ悄艿阮I(lǐng)域，涉及高性能處理器、存儲器、人工智能訓練和推理等。當前集成電路的發(fā)展受“存儲墻”“面積墻”“功耗墻”和“功能墻”這“四堵墻”的制約。為了突破這些限制，高密度 FPC 封裝技術(shù)不斷發(fā)展，除了傳統(tǒng)委外封測代工廠（OSAT）和科研機構(gòu)做封裝外，晶圓代工廠（Foundry）、整合元器件制造商（IDM）、無廠半導體公司（Fabless）、原始設(shè)備制造商（OEM）都在大力發(fā)展先進封裝或相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。 目前臺積電已成為先進封裝技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)者之一，相繼推出了基板上晶圓上的芯片（Chip on Wafer on Substrate，CoWoS）封裝、整合扇出型（Integrated Fan-Out，InFO）封裝、系統(tǒng)整合芯片（System on Integrated Chips，SoIC）等；英特爾推出了 EMIB、Foveros 和 Co-EMIB 等先進封裝技術(shù)，力圖通過 2.5D、3D 和埋入式 3 種異質(zhì)集成形式實現(xiàn)互連帶寬倍增與功耗減半的目標；三星電子推出了扇出型面板級封裝（Fan-Out Panel Level Package，F(xiàn)OPLP）技術(shù)，在大面積的扇出型封裝上進一步降低封裝體的剖面高度、增強互連帶寬、壓縮單位面積成本，取得性價比的優(yōu)勢。

未來，高密度 FPC 封裝技術(shù)的發(fā)展將呈現(xiàn)以下幾個主要方向[7]()： - 小型化和高集成度：隨著電子產(chǎn)品對輕薄、便攜的需求不斷增加，封裝技術(shù)將朝著更小尺寸和更高集成度的方向發(fā)展，以滿足設(shè)備微型化的要求。 - 高性能和低功耗：在高性能計算、人工智能等領(lǐng)域的推動下，封裝技術(shù)需要提供更高的性能和更低的功耗，以提高芯片的運行效率和節(jié)能效果。 - 異質(zhì)集成：將不同功能、不同工藝節(jié)點制造的芯片集成在一起，實現(xiàn)更復雜的系統(tǒng)功能，突破單一芯片的性能和功能限制。 - 散熱管理優(yōu)化：隨著芯片功耗的增加，散熱問題將成為關(guān)鍵，未來的封裝技術(shù)將更加注重散熱管理，確保芯片穩(wěn)定運行。 - 新材料和新工藝的應(yīng)用：不斷探索和應(yīng)用新型封裝材料，如高導熱材料、低介電常數(shù)材料等，以及更先進的封裝工藝，如微細加工、激光加工等，以提高封裝性能和生產(chǎn)效率。 高密度 FPC 封裝技術(shù)的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在以下幾個方面[13]()： - 2.5D 和 3D 封裝技術(shù)的深化：2.5D 和 3D 封裝技術(shù)將進一步提升芯片的集成度和性能，滿足高性能計算、人工智能和數(shù)據(jù)中心對高密度和高帶寬互連的需求。 - 扇出型封裝的功能拓展：扇出型封裝技術(shù)將進一步提高 I/O 密度，滿足移動設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備對小型化和高性能的需求，并集成更多功能模塊，實現(xiàn)更高的系統(tǒng)集成度。 - 晶圓級封裝的廣泛應(yīng)用：晶圓級封裝技術(shù)將在傳感器和 MEMS 器件等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，推動物聯(lián)網(wǎng)、智能家居和醫(yī)療電子的微型化發(fā)展。 - 混合信號封裝的優(yōu)化：混合信號封裝技術(shù)將實現(xiàn)模擬和數(shù)字電路的高度集成，注重封裝的可靠性和穩(wěn)定性，以滿足汽車電子和工業(yè)控制等領(lǐng)域的高可靠性需求。 - 新材料和新工藝的引入：引入新型封裝材料，如高導熱材料、低介電常數(shù)材料和環(huán)保材料，提高封裝的熱管理能力和電性能。采用更先進的封裝工藝，如微細加工、激光加工和自動化生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率和封裝精度。

高密度 FPC 封裝技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)出以下趨勢[25]()： - 高性能計算和人工智能領(lǐng)域：為滿足高性能處理器和存儲器的需求，高密度封裝技術(shù)不斷提升集成度和性能，實現(xiàn)更快速的數(shù)據(jù)處理和存儲。 - 移動通信領(lǐng)域：在智能手機等設(shè)備中，封裝技術(shù)朝著小型化、輕薄化和多功能集成的方向發(fā)展，以支持更高的通信速度和更多的功能。 - 汽車電子領(lǐng)域：隨著汽車智能化和電動化的發(fā)展，對芯片的可靠性和性能要求提高，高密度封裝技術(shù)有助于實現(xiàn)更復雜的汽車電子系統(tǒng)。 - 醫(yī)療電子領(lǐng)域：在醫(yī)療設(shè)備中，封裝技術(shù)的微型化和高集成度有助于開發(fā)更便攜、功能更強大的醫(yī)療診斷和治療設(shè)備。

FPC柔性電路板清洗：

柔性電路板上存在多種多樣的污染物，能夠歸成離子型與非離子型這兩大類。離子型污染物在接觸到環(huán)境中的濕氣后，在通電時會發(fā)生電化學遷移，形成樹枝狀的結(jié)構(gòu)體，導致出現(xiàn)低電阻通路，使柔性電路板的功能受損。非離子型污染物能夠穿透 PCB 的絕緣層，在 PCB 板表層下產(chǎn)生枝晶。除了離子型和非離子型污染物之外，還有粒狀污染物，像焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵以及塵埃等，這些污染物會引發(fā)焊點質(zhì)量下降、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等各種不良現(xiàn)象。

一般來說，人們覺得清洗表面貼裝組件相當困難，這是因為有時表面貼裝元件和柔性電路板之間的托高高度很低，形成了極其微小的間隙，有可能截留助焊劑，致使在清洗過程中難以將助焊劑去除。其實，如果在選擇清洗工藝和設(shè)備時加以留意，并且讓焊接和清潔工藝得到恰當?shù)目刂?，那么清洗表面貼裝組件就不應(yīng)存在問題，即便是使用了具有侵蝕性的助焊劑。然而必須要強調(diào)的是，在使用侵蝕性水溶性助焊劑時，良好的工藝控制是必不可少的。

鑒于柔性電路板電子制程精密焊后清洗的不同需求，合明科技在水基清洗領(lǐng)域擁有頗為豐富的經(jīng)驗，針對具有低表面張力、低離子殘留、需配合不同清洗工藝使用的情況，自主研發(fā)出了相對完整的水基系列產(chǎn)品，精細化地對應(yīng)涵蓋了從半導體封裝到 PCBA 組件終端，其中包含水基清洗劑和半水基清洗劑，堿性水基清洗劑以及中性水基清洗劑等。具體體現(xiàn)為，在同等清洗力的條件下，合明科技的兼容性更為優(yōu)良，兼容的材料更為廣泛；在同等兼容性的前提下，合明科技的清洗劑可清洗的錫膏種類更多（經(jīng)過測試的錫膏品牌有 ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO 等；經(jīng)過測試的焊料合金包括 SAC305、SAC307、6337、925 等不同成分），清洗的速度更快，離子殘留更低、干凈程度更好。