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第12 期•12/2004  
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軟質印刷電路板的發展與安全要求

軟質印刷電路板的發展與安全要求拜薄型電視、貝殼手機的出貨量大增,整個軟質印刷電路板產業也一躍成為現在資訊界中最熱門的產業之一,不僅出貨量增加,技術的發展競爭也趨於白熱化。全球最大的軟板材料製造商— 美國杜邦,於今年的國際印刷電路板協會展中也宣示了他們是唯一能提供應用於最尖端科技的火星探測車上之軟板材料供應商— 此舉,亦展現該廠的的領導地位。

軟質印刷電路板(Flexible Printed Circuit, FPC 或稱Flexible Material Interconnect Constructions, FMIC) 的發明可追溯至1904年左右,當時Thomas Edison 受到在亞麻材質的紙上舖上線路來取代一般的電線線路的要求,於是他提出先以油墨在紙張上印出線路圖,然後再將硝酸鹽灑在油墨線路上,利用氧化還原方式,將鹽中的金屬還原沉積成導體,或許是因為製作程序複雜,此法從未用於量產。現今,FPC 多利用覆銅膜 (Copper Clad Film, CCF 或 Flexible Copper Clad Laminate, FCCL),在蝕刻出線路後,再貼上覆蓋膜(Coverlay or Cover Film) 壓合完成。

FPC 依照結構、材質、用途、安全要求等,可簡單分類如下表:

結構 材質 用途 安全要求 用途實例
單雙面 PETE
PI
可動式或是密閉的點對點的線路連接 低密度排線
(Flat Cable)
PI 元件組裝 耐熱線路解析度 晶片載板
(IC Substrate)
多層全面貼合 PI 多層不撓曲電路板 耐熱 晶片載板
(IC Substrate)
多層可撓曲連接用 耐熱 晶片載板
(IC Substrate)
多層部分貼合 PI 多層可撓曲電路連接用 彎曲耐熱 高密度排線
(Flat Cable)
多層軟硬全面貼合 PI 內埋式電路板 耐熱線路解析度結合性 尚未商品化
複合功能電路板 筆記型電腦
多層軟硬用途複合 PI 高密度可動式或是密閉的點對點的線路連接 彎曲耐熱結合性 貝殼式手機
 
FPC 雖然因為先天上的線路解析度優勢,逐漸在高階用途上取代傳統的線材與硬質的印刷電路板,然而因為材料本身的耐燃性與特異的物理性,造成相當大的安全問題,茲舉例如后:
  • 材料厚度增加,耐燃性可改善,但產品的撓曲性會因此
    降低。
  • 膜材因為表面張力大,與銅箔的接著性差,因此多需要以環氧樹脂作接合膜材與銅箔的媒介,環氧樹脂耐熱與耐燃性較差,因此降低了安全性。
  • 膜材大多屬專利保護材料,製作難度高,不同製造商產品間的差異性甚大,品質參差不齊,任意的替換料將明顯造成安全問題。
  • 替換材料如 Coating、Bonding Sheet 種類繁多,但因此均屬於易燃材料,安全性降低。
  • 高溫的載板用途,雖然因為PI 膜本身耐熱性好,然而因為銅箔與膜之間熱膨脹係數不能匹配的問題,操作溫度往往不能達到預期的理論。
  • PI 膜本身吸水性比環氧樹脂高,所以在軟硬材質結合的狀況下,還必須考慮到軟硬材質在同一製程施作下將造成的不同影響,而致使結合性的困難。

即使有上述安全與功能性問題,由於電器產品的小型化潮流,軟板仍然是未來的趨勢,即使現有PI 材料長期處於高價與缺料,但因專利即將過期的狀況下,有愈來愈多的廠商投入量產與新材料的工作,各種用途的新薄膜材料也逐漸問世,以配合更高階的應用要求。

在材料特性資料庫的建立與標準制定均需要投入大量的人力物力,如何在最經濟的時效內制定新材料的評估與應用的標準,將會是UL 未來十年內面臨的最大挑戰之一。

若欲進一步了解軟質印刷電路板與材料安規,請逕參閱:

  • UL 796F,軟質印刷電路板標準
  • UL 746F,軟質印刷電路板用材料標準草案
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本期內容
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新世紀安規工程研習營
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