FPC封装材料的分类及特点

FPC封装材料的分类

柔性印刷电路板（FPC）是一种高可靠性的印刷电路板，以其优异的可挠性而闻名。FPC材料的种类繁多，主要包括以下几种：

1. 聚酰亚胺（PI）薄膜

耐高温性：聚酰亚胺是一种非常耐热的材料，可以在极高的温度下正常工作，这使得它非常适合应用于需要高温环境的电子设备中。

2. 聚酯（PET）薄膜

耐热性：虽然耐热性不如聚酰亚胺，但聚酯薄膜也具有良好的耐热性和机械强度，是FPC材料中常用的基材之一。

3. 聚苯乙烯（PS）薄膜

绝缘性：聚苯乙烯是一种具有良好绝缘性能的材料，常用于制作FPC的绝缘基材。

4. 聚酰胺酯（PEN）薄膜

耐化学性：聚酰胺酯具有优异的耐化学性和耐溶剂性，使其成为一些特殊环境下的FPC材料的首选。

FPC封装材料的特点

1. 高柔性

FPC材料能够自由地在三维空间内变形，满足复杂布线的要求。这种特性使得FPC非常适合在空间受限或结构复杂的电子设备中使用。

2. 重量轻

FPC比传统的线路板更轻便，这使得整个设备更加轻巧和紧凑。轻便的特性使得FPC特别适用于需要频繁移动的电子设备。

3. 可挠性

FPC材料具有极佳的可挠性，能够承受数百万次的动态弯曲而不损坏导线。这种特性使得FPC能够在空间布局要求下任意移动和伸缩，实现三维组装。

4. 适应性强

FPC可以根据不同电子设备的需求，通过精密的生产工艺制成不同厚度和宽度的产品。这种适应性使得FPC在现代科技领域中扮演着重要角色。

5. 可靠性高

与硬质PCB相比，FPC具有更高的可靠性，因为它不易出现焊裂，并且在温度变化时排列更加稳定。此外，FPC的耐高温性能也提高了其在严苛环境下的可靠性。

封装技术的发展史是芯片性能不断提高、系统不断小型化的过程。目前，高密度 FPC 封装技术大致经历了以下几个阶段[1]()： - 1970 年前，以直插型封装，如双列直插封装（Dual In-line Package，DIP）为主。 - 1970—1990 年，以表面贴装技术衍生出的小外形封装（Small Outline Package，SOP）、J 型引脚小外形封装（Small Outline J-leaded，SOJ）、无引脚芯片载体（Leadless Chip Carrier，LCC）、扁平方形封装（Quad Flat Package，QFP）四大封装技术和针栅阵列（Pin Grid Array，PGA）等技术为主。 - 1990—2000 年，球栅阵列（Ball Grid Array，BGA）、芯片尺寸封装（Chip Scale Package，CSP）、倒装芯片（Flip-Chip，FC）封装等先进封装技术开始兴起。 - 2000 年至今，从二维封装向三维封装发展，出现了晶圆级封装（Wafer Level Package，WLP）、系统级封装、扇出型（Fan-Out，FO）封装、2.5D/3D 封装、嵌入式多芯片互连桥接（Embedded Multi-die Interconnect Bridge，EMIB）等先进封装技术。 近年来，先进封装技术的内驱力已从高端智能手机领域演变为高性能计算和人工智能等领域，涉及高性能处理器、存储器、人工智能训练和推理等。当前集成电路的发展受“存储墙”“面积墙”“功耗墙”和“功能墙”这“四堵墙”的制约。为了突破这些限制，高密度 FPC 封装技术不断发展，除了传统委外封测代工厂（OSAT）和科研机构做封装外，晶圆代工厂（Foundry）、整合元器件制造商（IDM）、无厂半导体公司（Fabless）、原始设备制造商（OEM）都在大力发展先进封装或相关关键技术。 目前台积电已成为先进封装技术创新的引领者之一，相继推出了基板上晶圆上的芯片（Chip on Wafer on Substrate，CoWoS）封装、整合扇出型（Integrated Fan-Out，InFO）封装、系统整合芯片（System on Integrated Chips，SoIC）等；英特尔推出了 EMIB、Foveros 和 Co-EMIB 等先进封装技术，力图通过 2.5D、3D 和埋入式 3 种异质集成形式实现互连带宽倍增与功耗减半的目标；三星电子推出了扇出型面板级封装（Fan-Out Panel Level Package，FOPLP）技术，在大面积的扇出型封装上进一步降低封装体的剖面高度、增强互连带宽、压缩单位面积成本，取得性价比的优势。

未来，高密度 FPC 封装技术的发展将呈现以下几个主要方向[7]()： - 小型化和高集成度：随着电子产品对轻薄、便携的需求不断增加，封装技术将朝着更小尺寸和更高集成度的方向发展，以满足设备微型化的要求。 - 高性能和低功耗：在高性能计算、人工智能等领域的推动下，封装技术需要提供更高的性能和更低的功耗，以提高芯片的运行效率和节能效果。 - 异质集成：将不同功能、不同工艺节点制造的芯片集成在一起，实现更复杂的系统功能，突破单一芯片的性能和功能限制。 - 散热管理优化：随着芯片功耗的增加，散热问题将成为关键，未来的封装技术将更加注重散热管理，确保芯片稳定运行。 - 新材料和新工艺的应用：不断探索和应用新型封装材料，如高导热材料、低介电常数材料等，以及更先进的封装工艺，如微细加工、激光加工等，以提高封装性能和生产效率。 高密度 FPC 封装技术的创新主要体现在以下几个方面[13]()： - 2.5D 和 3D 封装技术的深化：2.5D 和 3D 封装技术将进一步提升芯片的集成度和性能，满足高性能计算、人工智能和数据中心对高密度和高带宽互连的需求。 - 扇出型封装的功能拓展：扇出型封装技术将进一步提高 I/O 密度，满足移动设备、物联网和可穿戴设备对小型化和高性能的需求，并集成更多功能模块，实现更高的系统集成度。 - 晶圆级封装的广泛应用：晶圆级封装技术将在传感器和 MEMS 器件等领域得到更广泛的应用，推动物联网、智能家居和医疗电子的微型化发展。 - 混合信号封装的优化：混合信号封装技术将实现模拟和数字电路的高度集成，注重封装的可靠性和稳定性，以满足汽车电子和工业控制等领域的高可靠性需求。 - 新材料和新工艺的引入：引入新型封装材料，如高导热材料、低介电常数材料和环保材料，提高封装的热管理能力和电性能。采用更先进的封装工艺，如微细加工、激光加工和自动化生产线，提高生产效率和封装精度。

高密度 FPC 封装技术在不同领域的应用呈现出以下趋势[25]()： - 高性能计算和人工智能领域：为满足高性能处理器和存储器的需求，高密度封装技术不断提升集成度和性能，实现更快速的数据处理和存储。 - 移动通信领域：在智能手机等设备中，封装技术朝着小型化、轻薄化和多功能集成的方向发展，以支持更高的通信速度和更多的功能。 - 汽车电子领域：随着汽车智能化和电动化的发展，对芯片的可靠性和性能要求提高，高密度封装技术有助于实现更复杂的汽车电子系统。 - 医疗电子领域：在医疗设备中，封装技术的微型化和高集成度有助于开发更便携、功能更强大的医疗诊断和治疗设备。

FPC柔性电路板清洗：

柔性电路板上存在多种多样的污染物，能够归成离子型与非离子型这两大类。离子型污染物在接触到环境中的湿气后，在通电时会发生电化学迁移，形成树枝状的结构体，导致出现低电阻通路，使柔性电路板的功能受损。非离子型污染物能够穿透 PCB 的绝缘层，在 PCB 板表层下产生枝晶。除了离子型和非离子型污染物之外，还有粒状污染物，像焊料球、焊料槽内的浮点、灰尘以及尘埃等，这些污染物会引发焊点质量下降、焊接时焊点拉尖、产生气孔、短路等各种不良现象。

一般来说，人们觉得清洗表面贴装组件相当困难，这是因为有时表面贴装元件和柔性电路板之间的托高高度很低，形成了极其微小的间隙，有可能截留助焊剂，致使在清洗过程中难以将助焊剂去除。其实，如果在选择清洗工艺和设备时加以留意，并且让焊接和清洁工艺得到恰当的控制，那么清洗表面贴装组件就不应存在问题，即便是使用了具有侵蚀性的助焊剂。然而必须要强调的是，在使用侵蚀性水溶性助焊剂时，良好的工艺控制是必不可少的。

鉴于柔性电路板电子制程精密焊后清洗的不同需求，合明科技在水基清洗领域拥有颇为丰富的经验，针对具有低表面张力、低离子残留、需配合不同清洗工艺使用的情况，自主研发出了相对完整的水基系列产品，精细化地对应涵盖了从半导体封装到 PCBA 组件终端，其中包含水基清洗剂和半水基清洗剂，碱性水基清洗剂以及中性水基清洗剂等。具体体现为，在同等清洗力的条件下，合明科技的兼容性更为优良，兼容的材料更为广泛；在同等兼容性的前提下，合明科技的清洗剂可清洗的锡膏种类更多（经过测试的锡膏品牌有 ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO 等；经过测试的焊料合金包括 SAC305、SAC307、6337、925 等不同成分），清洗的速度更快，离子残留更低、干净程度更好。