跟著科學技術的不斷發(fā)展，現(xiàn)代社會與電子技術息息相關，超小型移動電話、便攜式計算機、存儲器、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、汽車電子產(chǎn)品等都對產(chǎn)品的小型化、輕型化提出了苛刻的要求。要達到這一目標，就必需在出產(chǎn)工藝、元器件、材料等諸方面進行深入的探討。為了能夠迎接這一挑戰(zhàn)，一種能夠合用于三維電子組裝的可以彎曲成無數(shù)種需要的外形的柔性電路應運而生。近幾年來，柔性電路的使用已經(jīng)擴展至3無線電通信、計算機和汽車電子產(chǎn)品應用領域以外。曾經(jīng)被用作引線束的專門基片-柔性電路已經(jīng)成熟地進入了替代剛性和模塊電路板的應用場合，在這些應用場合往往有著簿型或者三維電子組裝的要求，另外為了能夠知足同時具有柔性化和剛性化的應用要求，剛性--柔性技術融合了具有柔性電路的剛性電路板，現(xiàn)在很多柔性和剛性-柔性層壓結(jié)構(gòu)被應用在了各類電子產(chǎn)品之中。本文著重談談在柔性電路中的材料選擇。
　　一、柔性電路的材料組成
　　在柔性電路之中所使用的材料是絕緣薄膜、粘接劑和導體(見圖1)。絕緣薄膜形成了電路的基礎層，粘接劑將銅箔粘接至了絕緣層上。在多層設計中，它再與內(nèi)層粘接在一起。它們也被用作防護性籠蓋，以使電路與灰塵和濕潤相隔絕，并且能夠降低在撓曲期間的應力，銅箔形成了導電層。
　　在一些柔性電路中，采用了由鋁材或者不銹鋼所形成的剛性構(gòu)件，它們能夠提供尺寸的不亂性，為元器件和導線的安頓提供了物理支撐，以及應力的開釋。粘接劑將剛性構(gòu)件和柔性電路粘接在了一起。另外還有一種材料有時也被應用于柔性電路之中，它就是粘接層片，它是在絕緣薄膜的兩側(cè)面上涂覆有粘接劑而形成。粘接層片提供了環(huán)境防護和電子絕緣功能，并且能夠消除一層薄膜，以及具有粘接層數(shù)較少的多層的能力。
　　絕緣薄膜材料有很多種類，但是最為常用的是聚酷亞胺和聚酯材料。目前在美國所有柔性電路制造商中接近80%使用聚酰亞胺薄膜材料，另外約20%采用了聚酯薄膜材料。聚酰亞胺材料具有非易燃性，幾何尺寸不亂，具有較高的抗扯強度，并且具有承受焊接溫度的能力，聚酯，也稱為聚乙烯雙笨二甲酸鹽（Polyethylene terephthalate簡稱：PET），其物理機能類似于聚酰亞胺，具有較低的介電常數(shù)，吸收的濕潤很小，但是不耐高溫。
　　聚酯的熔化點為250℃,玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）為80℃，這限制了它們在要求進行大量端部焊接的應用場合的使用。在低溫應用場合，它們呈現(xiàn)出剛性。盡管如斯，它們?nèi)允沁m合于使用在諸如電話和其它無需暴露在惡劣環(huán)境中使用的產(chǎn)品上。
　　二、粘接劑的使用
　　聚酰亞胺絕緣薄膜通常與聚酰亞胺或者丙烯酸粘接劑相結(jié)合，聚酯絕緣材料一般是與聚酯粘接劑相結(jié)合。與具有相同特性的材料相結(jié)合的長處，在干焊接好了以后，或者經(jīng)多次層壓輪回操縱以后，能夠具有尺寸的不亂性。在粘接劑中其它的重要特性是較低的介電常數(shù)、較高的絕緣阻值、高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）和低的吸潮率。
　　粘接劑除了用于將絕緣薄膜粘接至導電材料上以外，它也可用作籠蓋層，作為防護性涂覆，以及籠蓋性涂覆。兩者之間的主要差異在于所使用的應用方式，籠蓋層粘接籠蓋絕緣薄膜是為了形成疊層構(gòu)造的電路。粘接劑的籠蓋涂覆所采用的篩網(wǎng)印刷技術。
　　不是所有的疊層結(jié)構(gòu)均包含粘接劑，沒有粘接劑的疊層形成了更薄的電路和更大的和婉性。它與采用粘接劑為基礎的疊層構(gòu)造比擬較,具有更佳的導熱率。因為無粘接劑柔性電路的薄型結(jié)構(gòu)特點,以及因為消除了粘接劑的熱阻,從而進步了導熱率,它可以使用在基于粘接劑疊層結(jié)構(gòu)的柔性電路無法使用的工作環(huán)境之中。
　　銅箔適合于使用在柔性電路之中，它可以采用電淀積（Electrodeposited簡稱：ED），或者鍍制 。采用電淀積的銅箔一側(cè)表面具有光澤，而另一側(cè)被加工的表面暗淡無光澤。它是具有和婉性的材料，可以被制成很多種厚度和寬度，ED銅箔的無光澤一側(cè)，經(jīng)常經(jīng)特別處理后改善其粘接能力。鍛制銅箔除了具有柔韌性以外，還具有硬質(zhì)平滑的特點，它適合于應用在要求動態(tài)撓曲的場合之中。
　　三、美國市場上的幾款柔性電路材料
　　目前在美國的杜邦（Du Pont）公司、ICI Americas公司、Rogers公司和Sheldahl公司作為柔性電路材料的供給商，推出了能夠知足特別要求的柔性電路疊層結(jié)構(gòu)。
　　美國杜邦公司除了提供聚酰亞胺丙烯酸結(jié)構(gòu)材料以外，也能夠提供純聚酰亞胺疊層結(jié)構(gòu)材料。杜邦公司的Kapton聚酰亞胺薄膜作為一種基礎材料，應用在了它的諸多Pyralux品牌產(chǎn)品中，包括Pyralux FR（Flame retardant阻燃型）和LF覆銅層壓材料、粘接層片和籠蓋層，在Pyralux AP層壓材料之中也包含有Kapton薄膜。
　　Pyralux FR覆銅層壓材料是一種通過采器具有專利權(quán)的阻燃型C級丙烯酸粘接劑，將銅箔粘接在Dupont Kapton聚酰亞胺薄膜一側(cè)或者兩側(cè)的復合材料。在Pyralux FR材料系列中的層粘接劑，采用的是B級改良型丙烯酸材料。Pyralux FR粘接層是在Kapton薄膜的兩側(cè)籠蓋上B級丙烯酸粘接劑。Pyralux FR籠蓋層是一種在一側(cè)籠蓋有B級丙烯酸粘接劑的Kapton薄膜復合材料。對于Pyralux LF系列材料來說，除了不含阻燃劑以外，其它類似于在Pyralux FR系列材料中所作的考慮。
　　Pyralux PC是一種可照相成像（Photoimageable）的籠蓋層，它是由丙烯酸、氨基甲酸乙酯和酰亞胺為基礎的材料綜合而成。它適合于無線電通信、計算機、產(chǎn)業(yè)和醫(yī)療電子儀器等對反復柔性輪回操縱有要求的應用場合使用。但是它不能夠很好地適合于劇烈變化的柔性應用場合。
　　Pyralux AP雙側(cè)覆銅疊層材料是一種粘接有銅箔的Kapton聚酰亞胺無粘接劑化合物，在超過200℃的情況下，能夠提供熱不亂性。
　　美國亞利桑那州Chandler的Rogers Corporation公司推出的R/fle×2005阻燃型材料系列中，采用了Kapton薄膜作為基礎材料。該材料系列采用Kapton基礎材料作為籠蓋層，使用阻燃型粘接劑粘接薄膜和覆銅Kapton疊層的化合物。Rogers公司同時也推出了一種為Flex-imide3000型的無粘接劑的疊層材料，它是一種以聚酰亞胺為基礎的覆銅疊層材料，它能夠在160℃的溫度下連續(xù)地工作。
　　基于聚乙烯naphthalate（Polyethylene Naphthalate簡稱：PEN）的絕緣薄膜是一種類似于聚酯的材料，它是由美國ICI Americas公司推出的。在PEN和聚酯（PET）之間所存在的主要差異是前者具有良好的熱機能，Kalades PEN薄膜所呈現(xiàn)出的玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）為120℃，遠高于PET薄膜的Tg。Kaladex薄膜的這種特性，以及所具有的幾何尺寸不亂性和耐化學性，使之適合于作為PET和聚酰亞胺的替換物進行使用。
　　在美國明尼蘇達州Northfield的Sheldahl公司制造出了各種各樣的無粘接劑柔性電路材料，用于知足它的Novaclad和Novaflex產(chǎn)品出產(chǎn)線的使用。Navaclad是一種聚酰亞胺銅化合物，可以按照設計師的要求劃定所用銅箔的厚度和特性。Navaclad G2200型覆銅疊層材料具有增強耐化學性和耐熱性的特點，它能夠通過在超過150℃的溫度環(huán)境下，所進行的1000小時的機能測試。
　　最近Sheldahl公司又推出了Novaclad G2300型和G2400型疊層材料，它們在150℃的溫度環(huán)境下，也通過了1000小時的長期加熱老化測試。該公司推出的Novaclad G2400 MCM級材料能夠知足多芯片模塊（Multichip Modules簡稱MCM）和芯片規(guī)模封裝（Chip Scale Packages簡稱CSP）所提出的挑戰(zhàn)。這種疊層材料為了知足激光形成微孔，免除了填料。為了能夠知足貴金屬鍍覆的要求，例如：鈀和無電解Ni/A u的需要，它也采用薄銅以形成精細引線圖像和增強耐化學機能。Novaclad G2400型材料在薄膜和銅之間的光滑表面，提供了在高速信號情況下的電機能改善。
　　在已有的Novaclad產(chǎn)品中，Sheldahi公司使用了其基于真空金屬噴鍍（Vacuum metallization）的專利技術，將一張銅薄層施加至聚酰亞胺薄膜的表面上，然后這材料被電鍍到劃定的厚度以形成Novaclad基礎材料。這樣所形成的材料結(jié)構(gòu)既薄又輕，具有抗極端高溫順化學反應的能力，并且能夠適合于動態(tài)柔性應用場合。
　　Novaclad基礎材料也被用來形成Novaflex無粘接劑柔性電路，在全部電路成像了以后，再使用Novaflex絕緣層。為了能夠知足惡劣環(huán)境的設計需要，Novaflex無粘接劑互連絡統(tǒng)提供了進一步增強和婉性、耐化學反應特性、高溫特性和非常良好的熱耗散效果。
　　在美國羅得艾蘭州Cranston的Roly-Flex Circuits公司開發(fā)出了一種柔性電路技術，它有別于常規(guī)的方法，它不使用銅導體和粘接劑以形成電路，僅采用一種滲透銀粉的導電印劑，通過印刷附著到聚酯絕緣薄膜基礎材料上。一種稱為Poly-Solder的導電環(huán)氧樹脂能夠用來將表面貼裝器件（SMD）粘接至該柔性電路之上。
　　通過在第一層導電層上籠蓋上一層聚合物基礎絕緣層，然后再添加上第二層導電層的方式，能夠形成多層柔性電路，導電通孔提供了層與層之間的互連。
　　這種常規(guī)柔性電路的替換方式，適合于40℃~85℃的工作溫度范圍內(nèi)的使用，目前已被廣泛應用于無線電通信、鍵盤、溫度自動調(diào)節(jié)器、電子游戲機、顯示器和醫(yī)療電子儀器之中。
　　四、結(jié)束語
　　本文先容了柔性電路的選擇，在選擇用于柔性電路的材料時應著眼于材料被應用的電子產(chǎn)品范疇。跟著“更小、更快、更便宜”的組裝要求，柔性電路所表現(xiàn)出來的“柔性”特征，對達到整個電子產(chǎn)品的微型化，對筆記本電腦、移動電話這類便攜式產(chǎn)品的更新?lián)Q代有著重要的意義。

 

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