0 前言

制造撓性印制電路板（FPCB）所使用的基礎(chǔ)材料撓性覆銅板（FCCL）因其厚度相對比較薄，制造環(huán)節(jié)拿取或轉(zhuǎn)移極其不便，而且在制造過程受力作用或操作不當(dāng)極容易造成損傷和褶皺。為解決上述技術(shù)難題，行業(yè)上多使用單面承載膜進(jìn)行支撐和保護(hù)FCCL，經(jīng)過承載膜支撐和保護(hù)的FCCL在壓合、固化、沉金等制程中能始終保持平整，免受彎折，拿取方便，制造品質(zhì)均勻，大大提高了合格率和產(chǎn)品質(zhì)量。

隨著智能電子的快速發(fā)展，市場對FPCB的使用需求越來越大，在已有的生產(chǎn)條件下如何提高產(chǎn)量是目前各家FPCB廠商急需要解決的首要問題。除改進(jìn)生產(chǎn)線及擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模外，使用雙面承載膜上下固定兩塊FCCL同時進(jìn)行作業(yè)的生產(chǎn)方式受到越來越多的關(guān)注。目前國內(nèi)使用雙面承載膜的生產(chǎn)方式并不成熟，一方面是各家FPCB的規(guī)格各異，制造過程參數(shù)不盡相同，單一的雙面承載膜無法適應(yīng)全流程作業(yè)的差異應(yīng)用過程；另一方面是使用上下固定兩塊FCCL的生產(chǎn)方式，存在兩側(cè)FCCL因有電路區(qū)域和無電路區(qū)域厚度差形成擠壓和內(nèi)應(yīng)力不一致的相互干擾問題，在受熱過程，易造成承載膜與FCCL的基材聚酰亞胺（PI）或聚酯（PET）薄膜層相分離。

基于上述技術(shù)背景，為實(shí)現(xiàn)FPCB制作流程中兩張F(tuán)CCL基板同時進(jìn)行加工的目的，行業(yè)上由此衍生了一種耐高溫雙面自粘性承載膜。此耐高溫雙面自粘性承載膜自帶兩面黏性，可同時貼附兩張單面FCCL基材，可以提高單面FPCB制造產(chǎn)能，減少成本投入，增效創(chuàng)收，并且確保單面FPCB在雙板制作過程的品質(zhì)不受損。以下對雙面承載膜的應(yīng)用與性能做介紹。

1 承載膜類型

1.1 單面黏性承載膜

采用PET膜或PI膜為基膜，一個側(cè)面涂覆丙烯酸酯壓敏膠，丙烯酸酯壓敏膠表面貼上離型膜做保護(hù)膠面，結(jié)構(gòu)如圖1（a）。此類承載膜只可以一面貼附單面FCCL基材，優(yōu)點(diǎn)是貼膜作業(yè)方便，貼膜設(shè)備簡單，缺點(diǎn)是兩側(cè)結(jié)構(gòu)不對稱，受熱后容易引起打卷，影響生產(chǎn)效率。

1.2 雙面黏性承載膜

采用PET膜或PI膜為基膜，兩個側(cè)面分別涂覆丙烯酸酯壓敏膠，丙烯酸酯壓敏膠表面貼上離型膜做保護(hù)膠面，結(jié)構(gòu)如圖1（b）。此類承載膜兩個側(cè)面均可貼附單面FCCL基材，優(yōu)點(diǎn)是兩個面貼附單面FCCL同時進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，產(chǎn)量幾乎提升一倍，并且不會增加重復(fù)的生產(chǎn)工藝過程，可大大降低生產(chǎn)成本投入；另外兩側(cè)結(jié)構(gòu)對稱，受熱不會引起發(fā)卷；缺點(diǎn)是貼膜需要特別定制設(shè)備，需要前期投入大。

1.3 復(fù)合芯層雙面黏性承載膜

此類承載膜是在普通雙面黏性承載膜的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良而來，即用復(fù)合芯層代替PET膜或PI膜的基膜，如圖1（c）。復(fù)合芯層通過特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，膜平面方向和垂直于膜平面方向均具有一定的緩沖特性，可消除各個方向上的收縮形變、擠壓形變和應(yīng)力不均等因素帶來的不利影響。

圖1 承載膜結(jié)構(gòu)

1.4 三種承載膜性能對比

三種承載膜主要性能如表1所示。

表1 三種承載膜主要性能

2 應(yīng)用流程綜述

FPCB制造工藝是經(jīng)過FCCL開料、鉆孔、貼干膜、曝光、顯影、蝕刻、去膜、貼覆蓋膜、熱壓合、高溫固化、化學(xué)鍍金等等工序，流程繁多，工序復(fù)雜。承載膜作為一種載體，賦予FCCL基材一定支撐和保護(hù)，使得單面FPCB的生產(chǎn)過程更加可控，可以大大增加工藝的可實(shí)現(xiàn)性和穩(wěn)定性。

雙面承載膜為載體在單面FPCB制造流程中的應(yīng)用有其不可替代的作用。它的對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以避免板材因受熱收縮變形，同時在不增加過多工序情況下大幅提高制造產(chǎn)能，其改良型復(fù)合基膜具有的緩沖特性在一定程度上可消除兩側(cè)基材受擠壓帶來的影響。

使用承載膜支撐來完成FPCB制作，貼膜，熱壓合，高溫固化，化鍍金等工序是重點(diǎn)關(guān)注過程對象；現(xiàn)就雙面承載膜在單面FPCB制造流程中的應(yīng)用作簡單介紹。

2.1 貼膜段

卷對卷或片對卷貼膜，上下面貼FCCL基材。雙面自粘性承載膜壓敏膠層貼附性很好，只要稍微施加一點(diǎn)壓力即可以很好地貼附在FCCL基材PI膜一側(cè)；承載膜兩面壓敏膠層粘性控制在（7 gf/25 mm）～（20 gf/25 mm）之間。

FCCL基材與雙面黏性承載膜貼合后結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。

圖2 雙面承載膜貼合FCCL的結(jié)構(gòu)

貼膜說明如下。

（1）承載膜兩側(cè)壓敏膠層除掉離型膜，分別貼附FCCL基材PI面，經(jīng)過壓輥除去氣泡；

（2）貼膜時，盡可能施加更小張力，使各層張力趨于平衡，避免張力不均導(dǎo)致扭曲或打卷；

（3）壓輥可以施加更小壓力，避免過度擠壓導(dǎo)致銅彎曲，確保FCCL基材及整個貼合結(jié)構(gòu)能夠平整展開，不發(fā)生扭曲、打卷、翹邊等問題。

2.2 高溫壓合段

壓合段主要作用是復(fù)合覆蓋膜等結(jié)構(gòu)。整個過程需要加熱壓合，會產(chǎn)生高溫高壓，對承載膜及FCCL基材有一定擠壓和高溫加熱。要求承載膜可耐受相當(dāng)?shù)恼龎毫透邷兀邷匾话阍?60～190 ℃之間，壓力12 MPa，時間大概2 min。

從以上工藝條件方面來考慮，承載膜以選用耐溫低收縮原膜為主，壓敏膠層需具備耐高溫特性，高溫條件下不流膠，不產(chǎn)生氣體溢出，不失粘，還要承受一定正壓力作用。FPCB制作壓合過程無線路區(qū)域因缺少支撐，PI結(jié)構(gòu)會受朝外部擠壓形變。

復(fù)合芯層雙面承載膜在高溫壓合時，復(fù)合芯層PET層跟隨PI結(jié)構(gòu)向外延展，復(fù)合芯層半固化流動層受擠壓形變，補(bǔ)充PET層形變后留出來的空穴區(qū)域；此動態(tài)過程可以保證承載膜上下表面膠黏層時刻緊密貼附FCCL基材PI表面，避免穿氣，分層，其在高溫壓合過程擠壓緩沖如圖3所示。

圖3 合芯層雙面承載膜在高溫壓合過程擠壓

普通PET芯層雙面承載膜在高溫壓合時，由于PET結(jié)構(gòu)延展性較差，上下層PI膜受擠壓形變，PET結(jié)構(gòu)不能同時填充PI膜形變產(chǎn)生的空穴，進(jìn)而形成空洞或分層現(xiàn)象；黏接失效區(qū)域在后續(xù)工序過程會逐步擴(kuò)大破壞，尤其在浸泡化金藥水后會受到藥水侵蝕，從而導(dǎo)致失黏、發(fā)黑、碎膜，其在高溫壓合過程黏接失效如圖4。

圖4 普通雙面承載膜在高溫壓合過程黏接失效

2.3 高溫固化段

壓合段完成覆蓋膜預(yù)貼合后，進(jìn)行高溫固化，固化溫度180 ℃～190 ℃，時間通常1 h左右；在此區(qū)間，承載膜不能發(fā)生大幅度收縮形跡，分層、產(chǎn)出氣泡、碎膜等現(xiàn)象、保證整個結(jié)構(gòu)平整；承載膜熱收縮性能要求180 h，TD/MD（橫向/縱向）方向收縮率均小于1.5%；

普通雙面承載膜在高溫固化過程PET膜收縮應(yīng)力集中見圖5（a），復(fù)合芯層雙面承載膜在高溫固化過程PET膜收縮應(yīng)力釋放見圖5（b）所示。

圖5 雙面承載膜高溫烘烤后變形

復(fù)合芯層雙面承載膜由于半固化流動層的存在，一定程度上緩解和抵消了兩側(cè)PET結(jié)構(gòu)高溫收縮應(yīng)力，從而避免應(yīng)力集中導(dǎo)致PI膜受擠壓拱起；普通PET基膜雙面承載膜結(jié)果由于整個芯層都是PET膜，高溫時，PET膜收縮應(yīng)力較為集中，會給PI膜形成大的擠壓作用力，PI膜容易向外鼓起。

2.4 化金段

FPCB線路圖形，壓合覆蓋膜等工序完成后，需在裸銅表面涂覆一層可焊性鎳/金涂層，先進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，然后化學(xué)浸金。鍍鎳化金過程線路板需要浸泡在化學(xué)藥水里面，整個過程涉及多種酸堿環(huán)境和一定溫度作用。承載膜整個結(jié)構(gòu)，及FPCB與承載膜黏合界面會受到化學(xué)藥水的攻擊腐蝕，滲透；承載膜可能脆化斷裂，膠黏層失去黏性，產(chǎn)生分離等不良。因此要求承載膜基膜層和壓敏膠層均可耐受多種化學(xué)試劑的浸蝕作用。

2.5 承載膜的移除

完成所有制作流程后，需要剝離承載膜。承載膜因?yàn)槭艿礁邷睾突瘜W(xué)環(huán)境作用，膠黏層與PI黏附力會變大，通常大于0.39 N/25 mm，則FPCB與承載膜的分離會比較困難，可能會造成FPCB折彎或損壞。故要求承載膜最后的黏性需小于0.39 N/25 mm，黏性過小則可能會造成FPCB與承載膜黏附不緊，提早分離；從經(jīng)驗(yàn)上來看，最適宜的黏性是（0.15 N/25 mm）～（0.29 N/25 mm），這個黏性范圍既不會導(dǎo)致最后FPCB與承載膜的分離困難，也不會造成提前到化金過程分層。

除以上FPCB與承載膜最后的分離對黏性的考量外，由于承載膜的黏性表面是直接貼附于FPCB的PI膜一側(cè)，經(jīng)過高溫高壓，酸堿環(huán)境，承載膜的黏性表面可能會在移除后給PI膜留下殘膠，或微小分子污染物。若最后PI膜表面污染物沒有后續(xù)的清潔工序除去，則會直接影響PI膜的表面加工品質(zhì)和結(jié)合力。因此，承載膜的表層膠黏需要在各個工藝過程保持膠黏特性的穩(wěn)定，高溫不能有小分子析出，不受高溫分解，與PI膜分離后不留殘膠。

2.6 過程關(guān)鍵點(diǎn)控制

由于承載膜跟隨FCCL基材經(jīng)過FPCB制作所有的工藝流程，承載膜的性能表現(xiàn)會直接影響到FPCB制作整個流程的質(zhì)量控制。因此需要嚴(yán)格控制各個環(huán)節(jié)關(guān)鍵品質(zhì)點(diǎn)，從而保證各工序的穩(wěn)定可靠。

上述工藝過程需要關(guān)注的品質(zhì)點(diǎn)和性能要求綜述如下。

（1）貼膜段：無氣泡、褶皺、翹邊；

（2）高溫壓合：耐溫耐壓、不溢膠、不鼓泡；

（3）高溫固化：不收縮或低收縮、不產(chǎn)生氣泡、不脆化碎膜、不開裂、不起鼓、不分層；

（4）化金：不失黏、不滲液、不脆化碎膜；

（5）去膜：低黏附力、不殘膠。

3 雙面承載膜應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

（1）雙面承載膜兩個側(cè)面自帶黏性，同時貼附兩塊FCCL，同步進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。

（2）雙面承載膜壓敏膠層貼附性好，只要稍微施加一點(diǎn)壓力即可以很好地貼附在FCCL基材PI一側(cè)表面；

（3）雙面承載膜可通過各層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和配合，可很好適應(yīng)多種規(guī)格FCCL的加工承載支撐，避免受到溫度壓力環(huán)境影響，不產(chǎn)生穿氣/分層/鼓泡/皺褶等風(fēng)險；

（4）雙面承載膜基材使用耐高溫PET膜，在160 ℃～190 ℃溫度區(qū)間具有低收縮性，F(xiàn)PC制程中可保持一定的尺寸穩(wěn)定，減少因熱脹冷縮所導(dǎo)致的分層問題；

（5）雙面承載膜壓敏膠黏層黏性穩(wěn)定，貼合FCCL基材PI一側(cè)后，在經(jīng)過180 ℃高溫壓合，160 ℃烘烤1 h，黏性爬升小，剝離后不留殘膠，不造成污染和品質(zhì)不良。

4 雙面承載膜各技術(shù)指標(biāo)

（1）承載膜壓敏膠層初始黏性控制在（0.098 N/25 mm）～（0.196 N/25 mm）之間；

（2）壓敏膠黏層厚度公差控制±1 μm；

（3）承載膜總厚度范圍50～120 μm（不含兩側(cè)離型膜）；

（4）180 ℃高溫壓合，180 ℃烘烤1 h后，不產(chǎn)生穿氣/分層/鼓泡/皺褶；

（5）貼合FCCL，經(jīng)過壓合、顯影、沉金等過程后、不出現(xiàn)失黏、碎膜等不良；

5 總結(jié)

FPCB的生產(chǎn)工序流程復(fù)雜繁多，為提高單面FPCB制作便利性和生產(chǎn)產(chǎn)能，降低成本投入，在FCCL基材開料前引入承載膜作為支撐和保護(hù)，將越來越多地受到業(yè)內(nèi)各應(yīng)用工程技術(shù)人員青睞和實(shí)踐。作為普通雙面承載膜的延伸，經(jīng)過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，復(fù)合芯層雙面承載膜兼具多種應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，附著性，低分離黏著力，耐溫耐壓，耐化學(xué)環(huán)境等方面均有明顯的實(shí)用效果。復(fù)合芯層雙面承載膜的應(yīng)用可滿足各大小FPCB生產(chǎn)廠的工序流程改進(jìn)和產(chǎn)能提升，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)賦能和社會經(jīng)濟(jì)效益提高。