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FPC之特殊銅箔的使用

2016-12-13 06:27

  隨著電路板配線技術的高密度及多樣化,對于材料性能的標準要求日益增高。為了適應以蝕刻制造Fine Pattern ,銅箔厚度的選擇就必須更加薄型且銅面須無缺點。對于多層電路板所追求的方向與要求,應該使用Low Profile 銅箔,并于高溫加熱時同時具有優越的機械特性。但是對于軟板或軟性IC載板所使用的銅箔,又另有不同機械特性上的需求。故除了需滿足新的需求之外,也不可忽視其原有基本特性,因此一些特殊銅箔隨應用的需求就會出現。


1.極薄銅箔
   假設銅箔的Etching速度一定,蝕刻因子也一定時,則銅箔的厚度愈薄則Etching的時間就愈短,并使蝕刻液容易直接打入待蝕山谷中,導致側蝕、懸出及殘足等缺點得以減至最低。因此薄箔化可說是制造Fine Pattern 最恰當之示范代言者。電路板市場最常用又大宗的薄型之18μm銅箔,已有逐漸轉向要求朝更加薄箔之12μm、9μm、5μm發展的趨勢。
   厚度低于9μm之銅箔,成為極薄銅箔。此一類型銅箔含有載體。載體通常使用鋁或者銅,與加工制作銅面基板時,將載體一起壓合,并在電路板制造線路之前,先以Etching或剝離的方式去除載體。其加工種類就區分為Etchable及Pillable兩種型式。
2.機械性質加強之特殊銅箔
   銅箔的抗拉強度與延伸率在之前已做說明,為適應在高溫環境中延伸率亦隨之增強的已有Class 3規格化品種,近年來另開發出性能更高一級的銅箔,稱之為Super-HTE。此Super-HTE 在180℃一小時加熱后就發生冶金組織再結晶化,并有超越20%以上的高延伸率,通常此一現象僅限于壓延銅所獨具特色,一般電解銅箔并無此一現象。超越展性銅箔的應用,在下游積層板制造上具有下列特殊性能:
(1)防止銅箔熱應力下產生之裂化
(2)降低基板尺寸的變化
(3)減少不同厚度兩面基板的翹曲
   因具有表1所示之特優機械特性,使用Super-HTE制作FPC,也保有非常高之信賴性。因為同時具有電解銅箔之低價位及壓延銅箔之高機械特性,Super-HTE銅箔已經成為目前高密度軟板及硬板通用之新選擇。

表1.高溫超延展性Super-THE銅箔之機械特性

35μm

Super-HTE

Class- 3

Tensile Strength(Kgf/m㎡)

At Room Temp

40

37

At 180℃

17

20

After180℃*1hr

22

35

Elongation(%)

At Room Temp

16

17

At 180℃

30

8

After180℃*1hr

24

16

3.高性能、無缺點銅箔
   當銅箔制品提供給下游業之銅箔基板廠或PCB廠制作線路時,經常會發現有因銅面破折、傷痕、凹凸點、異物、Pinhole …等外觀上的缺陷,引發制程產品上的問題,為減少及避免發生上述缺陷,在銅箔制程上應特別注意下列問題之管控:
(1)制程內與銅箔接觸的空氣、水、藥劑、機械部品及包裝物品,均應保持清潔并防止銅箔的損傷、氧化、及異物混入。
(2)外觀品質檢查除了以人工目視外,也搭配CCD外觀自動檢查機檢驗,當異常發生時,能迅速有效處理,并于產品工單保留記錄。
(3)制程操作人員除了提升品質保證意識外了,更需于日常培養制造無缺點銅箔的理念,徹底落實維持制程條件與操控上之穩定性。

   銅箔廠制造流程大部分屬于易消耗的傳動滾輪設備,加之制程原料系為易結晶、強酸性之硫酸銅化學藥液,系屬濕制程,且具大量酸氣發生,又制程為日夜連續性操作,每日產出達數十萬米,故要達成無缺點銅箔,其實是非常不容易的事。
   因此,制程設備與操作方面的維修與改善,勢必投入更多精力與研發經費,其結果當然品質水準可獲提升,但相對的成本卻大幅增加,但在價格上并未因等級的不同而有太大差異。今后為因應客戶對于無缺陷銅箔品質要求,也變成銅箔制造商的一大難題與挑戰。

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