挠性印制电路板的发展机遇与挑战

何 波（珠海元盛电子科技股份有限公司，广东 珠海 5190602）张 庶 向 勇（电子科技大学能源科学与工程学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川 成都 611731）

挠性印制电路板的发展机遇与挑战

何 波
（珠海元盛电子科技股份有限公司，广东 珠海 5190602）
张 庶 向 勇
（电子科技大学能源科学与工程学院 电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川 成都 611731）

挠性印制电路板和刚挠结合板向多层超薄高密度方向变化的趋势，必然带动上游的材料、工艺、设备等的相应发展，并激发新技术的出现。本文讨论了当今挠性印制电路板和刚挠结合板在材料和技术方面的发展趋势，介绍了挠性印制电路板的一些有潜力的应用方向，对其今后发展的挑战和机遇进行了分析。

挠性印制电路板；刚挠结合板；高密度

1 引言

电子产品的轻薄化和多功能化的趋势必定要求上游的印制电路板技术不断向高密度化、高精度化、微小化、高速化进步。挠性印制电路板由于使用挠性基底，并具有可折叠的优点，相对于刚性印制电路板具有轻便、体积小的特点，近年来越来越多地被用在了电子产品中。随着挠性印制电路板技术和工艺的不断完善，刚挠结合（Rigid-Flex）、高密度任意互连（HDI）挠性电路板等高端印制电路板技术也在高速进步发展。

IPC的报告显示，2012全球PCB销售总额为603亿美元左右，其中挠性印制电路板占约15%的份额。并且，随着智能手机和平板电脑等智能终端电子产品的兴起，市场对挠性印制电路板、刚挠结合板、HDI产品需求增长明显。可以预见，挠性印制电路板技术在将来仍然会是PCB领域的发展热点。PCB的发展同材料和技术工艺的发展密切相关，因此，本文将就挠性板领域新材料和新技术的发展机遇和挑战进行综述分析，并对刚挠结合板的发展动向着重讨论。

2 新材料和新技术的发展趋势

挠性印制电路板的革新对新材料的发展有着很高的依耐性。挠性板中所用到的绝缘基材、粘结剂、金属箔、覆盖层、增强板等材料的革新，都可以使电路板向着更高性能方向发展。因为挠性电路板的制作对各材料的匹配性要求较高，所以多样化的材料体系将为制造商提供多种选择和多种组合。这些材料的性能主要体现在热膨胀系数、吸水率、挠折程度和挠折寿命等。

PCB产业中的新材料和新技术发展总是相互促进，挠性PCB因为其性能要求高，这一点表现得更为突出。例如，微孔加工技术是PCB革新的核心技术之一，在近几年来其发展速度远远比蚀刻、镀层、连接等技术快。在挠性板的微孔加工过程中，通常会考虑各层不同材料的机械强度和变形系数，对孔制作引起的变形作用进行预测，最终实现精确的微孔加工。

挠性PCB技术因为采用柔性基底，同近年来兴起的印制电子（Printed Electronics）技术具有一定的兼容性和互补性，如何将打印技术用于加成法制作印制电路是挠性PCB领域的一个新课题。这对挠性PCB的材料和工艺的兼容性以及印制电子的墨水、基底材料等提出了严峻的要求。

材料和技术的发展进步可以进一步促进挠性板的应用范围。例如，目前市面上主流的LED用PCB都采用刚性板结合金属背面的设计。随着材料耐热性能的完善，挠性会将被用在轻薄型的LED产品中。另一个引入瞩目的挠性板应用方向是车用PCB。目前，车用电气部分主要采取电线连接，等效的薄型挠性印制电路板将比电线轻70%。如果能实现高分子材料的突破，把挠性PCB的高温稳定工作范围从目前常见的100 ℃ ～ 125 ℃提高到200 ℃甚至更高的温度，再结合高效优良的电气感应和控制性能，挠性PCB将在车用PCB中占据重要的一席之地。

3 刚挠结合板的发展趋势

刚挠结合板结合了挠性板和刚性板的优点，被广泛引用与电子产品中。前面所述的挠性板技术发展的问题同样也适合于刚挠结合板技术发展中，并且由于刚挠结合板中涉及到材料的性能差别相对更大，所以这些技术挑战归根结底大部分都是材料组合的选择问题。例如，在多次层压过程中，需要考虑各层材料在各个方向上的热膨胀系数差异，结合补强和增强板的使用，进行变形补偿，实现高精度的对位层压。

同时，刚挠结合板的结构设计也一直是该领域的发展热点。一般来说，对同一功能的刚挠结合板有多种可能的设计方案，实际设计时需要从产品的可靠性、所占空间、重量、组装的难易程度等多方面综合考虑，并结合制造商的生产能力，综合考虑材料因素，进行设计优化，选取成本最低的方案。例如，常见的3层～8层刚挠结合板可以由使用粘胶或不使用粘胶的柔性覆铜板生产。类似的，刚挠结合板中的挠性区域覆盖层也有多种结构，图1中列举了三类常见的刚挠结合板的覆盖层结构。

图2 三类刚挠结合板结构[1]

刚挠结合板的一个重要研究方向的埋置元件PCB的生产，大多数时候要求产品在刚性区域实现电阻、电容的埋置，并且不影响柔性区域的性能。这项应用再次对材料提出了严格要求，例如杜邦公司开发出了一类新型柔性基底材料，结合了聚酰亚胺的优良介电性能和含氟高分子的低介质损耗因子。由该材料复合成的覆铜箔可以很好地实现元件埋置。另外，挠性电路板适用于芯片级封装技术，埋置元件的PCB结构也为封装技术提出了挑战和要求。

4 展望

挠性印制电路板向多层超薄高密度方向变化的趋势，必然带动上游的材料、工艺、设备等的相应发展，并激发新技术的出现。可以预见，在未来短期甚至长期过程中，挠性PCB的重要发展方面将集中在：（1）更轻更薄的电路板结构；（2）更高的数据处理速度；（3）更高的适用工作温度；（4）更高密度和多功能化的结构；（5）更大面积和更耐挠曲的PCB；（6）埋置元器件；（7）电路-光路混合板；（8）与印制电子结合。

在提供机遇的同时，这些具有希望的应用前景都对挠性印制电路板的材料、技术和设计提出了巨大的挑战。所以，坚持技术革新和自主技术研发，是实现我国挠性印制电路板乃至整个PCB产业自主创新、做大、做强、做精的必经之路。

[1]NettingK. Flex and Flex-Rigid PCB Technologies and Trends[J]. The PCB Magazine,2012(9):12.

[2]GallegoV and Tulman R. Registering Hgh-End Rigid-Flex Multilayers for Lamination[J]. The PCB Magazine, 2013(9):12.

何波，高级工程师，副总经理，现主要从事挠性印制电子工艺技术的研究工作。

Opportunities and challenges in the development of flexible Printed Circuit Board

HE Bo ZHANG Shu XIANG Yong

The development of flexible and rigid-flexible printed circuit has been following the trend of being more layers, thinner and higher density. This trend will lead to the development of corresponding materials, processing, equipments, and motivate new technologies. This paper discusses the development trends of materials and technologies for flexible and rigid-flexible printed circuit, and introduces some promising applications for flex and rigid-flex circuits, and discusses the opportunities and challenges of them.

Flexible Printed Circuit Board; Rigid-Flexible Circuit Board; High Density

TN41

A

1009-0096（2014）01-0016-02