FPC封裝材料的分類及特點

FPC封裝材料的分類

柔性印刷電路板（FPC）是一種高可靠性的印刷電路板，以其優異的可撓性而聞名。FPC材料的種類繁多，主要包括以下幾種：

1. 聚酰亞胺（PI）薄膜

耐高溫性：聚酰亞胺是一種非常耐熱的材料，可以在極高的溫度下正常工作，這使得它非常適合應用于需要高溫環境的電子設備中。

2. 聚酯（PET）薄膜

耐熱性：雖然耐熱性不如聚酰亞胺，但聚酯薄膜也具有良好的耐熱性和機械強度，是FPC材料中常用的基材之一。

3. 聚苯乙烯（PS）薄膜

絕緣性：聚苯乙烯是一種具有良好絕緣性能的材料，常用于制作FPC的絕緣基材。

4. 聚酰胺酯（PEN）薄膜

耐化學性：聚酰胺酯具有優異的耐化學性和耐溶劑性，使其成為一些特殊環境下的FPC材料的首選。

FPC封裝材料的特點

1. 高柔性

FPC材料能夠自由地在三維空間內變形，滿足復雜布線的要求。這種特性使得FPC非常適合在空間受限或結構復雜的電子設備中使用。

2. 重量輕

FPC比傳統的線路板更輕便，這使得整個設備更加輕巧和緊湊。輕便的特性使得FPC特別適用于需要頻繁移動的電子設備。

3. 可撓性

FPC材料具有極佳的可撓性，能夠承受數百萬次的動態彎曲而不損壞導線。這種特性使得FPC能夠在空間布局要求下任意移動和伸縮，實現三維組裝。

4. 適應性強

FPC可以根據不同電子設備的需求，通過精密的生產工藝制成不同厚度和寬度的產品。這種適應性使得FPC在現代科技領域中扮演著重要角色。

5. 可靠性高

與硬質PCB相比，FPC具有更高的可靠性，因為它不易出現焊裂，并且在溫度變化時排列更加穩定。此外，FPC的耐高溫性能也提高了其在嚴苛環境下的可靠性。

封裝技術的發展史是芯片性能不斷提高、系統不斷小型化的過程。目前，高密度 FPC 封裝技術大致經歷了以下幾個階段[1]()： - 1970 年前，以直插型封裝，如雙列直插封裝（Dual In-line Package，DIP）為主。 - 1970—1990 年，以表面貼裝技術衍生出的小外形封裝（Small Outline Package，SOP）、J 型引腳小外形封裝（Small Outline J-leaded，SOJ）、無引腳芯片載體（Leadless Chip Carrier，LCC）、扁平方形封裝（Quad Flat Package，QFP）四大封裝技術和針柵陣列（Pin Grid Array，PGA）等技術為主。 - 1990—2000 年，球柵陣列（Ball Grid Array，BGA）、芯片尺寸封裝（Chip Scale Package，CSP）、倒裝芯片（Flip-Chip，FC）封裝等先進封裝技術開始興起。 - 2000 年至今，從二維封裝向三維封裝發展，出現了晶圓級封裝（Wafer Level Package，WLP）、系統級封裝、扇出型（Fan-Out，FO）封裝、2.5D/3D 封裝、嵌入式多芯片互連橋接（Embedded Multi-die Interconnect Bridge，EMIB）等先進封裝技術。 近年來，先進封裝技術的內驅力已從高端智能手機領域演變為高性能計算和人工智能等領域，涉及高性能處理器、存儲器、人工智能訓練和推理等。當前集成電路的發展受“存儲墻”“面積墻”“功耗墻”和“功能墻”這“四堵墻”的制約。為了突破這些限制，高密度 FPC 封裝技術不斷發展，除了傳統委外封測代工廠（OSAT）和科研機構做封裝外，晶圓代工廠（Foundry）、整合元器件制造商（IDM）、無廠半導體公司（Fabless）、原始設備制造商（OEM）都在大力發展先進封裝或相關關鍵技術。 目前臺積電已成為先進封裝技術創新的引領者之一，相繼推出了基板上晶圓上的芯片（Chip on Wafer on Substrate，CoWoS）封裝、整合扇出型（Integrated Fan-Out，InFO）封裝、系統整合芯片（System on Integrated Chips，SoIC）等；英特爾推出了 EMIB、Foveros 和 Co-EMIB 等先進封裝技術，力圖通過 2.5D、3D 和埋入式 3 種異質集成形式實現互連帶寬倍增與功耗減半的目標；三星電子推出了扇出型面板級封裝（Fan-Out Panel Level Package，FOPLP）技術，在大面積的扇出型封裝上進一步降低封裝體的剖面高度、增強互連帶寬、壓縮單位面積成本，取得性價比的優勢。

未來，高密度 FPC 封裝技術的發展將呈現以下幾個主要方向[7]()： - 小型化和高集成度：隨著電子產品對輕薄、便攜的需求不斷增加，封裝技術將朝著更小尺寸和更高集成度的方向發展，以滿足設備微型化的要求。 - 高性能和低功耗：在高性能計算、人工智能等領域的推動下，封裝技術需要提供更高的性能和更低的功耗，以提高芯片的運行效率和節能效果。 - 異質集成：將不同功能、不同工藝節點制造的芯片集成在一起，實現更復雜的系統功能，突破單一芯片的性能和功能限制。 - 散熱管理優化：隨著芯片功耗的增加，散熱問題將成為關鍵，未來的封裝技術將更加注重散熱管理，確保芯片穩定運行。 - 新材料和新工藝的應用：不斷探索和應用新型封裝材料，如高導熱材料、低介電常數材料等，以及更先進的封裝工藝，如微細加工、激光加工等，以提高封裝性能和生產效率。 高密度 FPC 封裝技術的創新主要體現在以下幾個方面[13]()： - 2.5D 和 3D 封裝技術的深化：2.5D 和 3D 封裝技術將進一步提升芯片的集成度和性能，滿足高性能計算、人工智能和數據中心對高密度和高帶寬互連的需求。 - 扇出型封裝的功能拓展：扇出型封裝技術將進一步提高 I/O 密度，滿足移動設備、物聯網和可穿戴設備對小型化和高性能的需求，并集成更多功能模塊，實現更高的系統集成度。 - 晶圓級封裝的廣泛應用：晶圓級封裝技術將在傳感器和 MEMS 器件等領域得到更廣泛的應用，推動物聯網、智能家居和醫療電子的微型化發展。 - 混合信號封裝的優化：混合信號封裝技術將實現模擬和數字電路的高度集成，注重封裝的可靠性和穩定性，以滿足汽車電子和工業控制等領域的高可靠性需求。 - 新材料和新工藝的引入：引入新型封裝材料，如高導熱材料、低介電常數材料和環保材料，提高封裝的熱管理能力和電性能。采用更先進的封裝工藝，如微細加工、激光加工和自動化生產線，提高生產效率和封裝精度。

高密度 FPC 封裝技術在不同領域的應用呈現出以下趨勢[25]()： - 高性能計算和人工智能領域：為滿足高性能處理器和存儲器的需求，高密度封裝技術不斷提升集成度和性能，實現更快速的數據處理和存儲。 - 移動通信領域：在智能手機等設備中，封裝技術朝著小型化、輕薄化和多功能集成的方向發展，以支持更高的通信速度和更多的功能。 - 汽車電子領域：隨著汽車智能化和電動化的發展，對芯片的可靠性和性能要求提高，高密度封裝技術有助于實現更復雜的汽車電子系統。 - 醫療電子領域：在醫療設備中，封裝技術的微型化和高集成度有助于開發更便攜、功能更強大的醫療診斷和治療設備。

FPC柔性電路板清洗：

柔性電路板上存在多種多樣的污染物，能夠歸成離子型與非離子型這兩大類。離子型污染物在接觸到環境中的濕氣后，在通電時會發生電化學遷移，形成樹枝狀的結構體，導致出現低電阻通路，使柔性電路板的功能受損。非離子型污染物能夠穿透 PCB 的絕緣層，在 PCB 板表層下產生枝晶。除了離子型和非離子型污染物之外，還有粒狀污染物，像焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵以及塵埃等，這些污染物會引發焊點質量下降、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等各種不良現象。

一般來說，人們覺得清洗表面貼裝組件相當困難，這是因為有時表面貼裝元件和柔性電路板之間的托高高度很低，形成了極其微小的間隙，有可能截留助焊劑，致使在清洗過程中難以將助焊劑去除。其實，如果在選擇清洗工藝和設備時加以留意，并且讓焊接和清潔工藝得到恰當的控制，那么清洗表面貼裝組件就不應存在問題，即便是使用了具有侵蝕性的助焊劑。然而必須要強調的是，在使用侵蝕性水溶性助焊劑時，良好的工藝控制是必不可少的。

鑒于柔性電路板電子制程精密焊后清洗的不同需求，合明科技在水基清洗領域擁有頗為豐富的經驗，針對具有低表面張力、低離子殘留、需配合不同清洗工藝使用的情況，自主研發出了相對完整的水基系列產品，精細化地對應涵蓋了從半導體封裝到 PCBA 組件終端，其中包含水基清洗劑和半水基清洗劑，堿性水基清洗劑以及中性水基清洗劑等。具體體現為，在同等清洗力的條件下，合明科技的兼容性更為優良，兼容的材料更為廣泛；在同等兼容性的前提下，合明科技的清洗劑可清洗的錫膏種類更多（經過測試的錫膏品牌有 ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO 等；經過測試的焊料合金包括 SAC305、SAC307、6337、925 等不同成分），清洗的速度更快，離子殘留更低、干凈程度更好。