為何雙層以上銅箔線路的壓碾銅(RA)軟板FPC容易斷裂?FPC製成後還是原來的水平晶格嗎?

RA-ED-step

相信有部份朋友已經知道我們一般的FPC內所使用的銅箔(Cu)有分成【延展銅或壓碾銅(RA copper, Rolled & Annealed)】與【電解沈積銅(ED copper, Electro Deposit)】。

延伸閱讀:FPC銅箔採用電解銅(ED)與碾壓銅(RA)的差異

就我們所了解壓碾銅會比電解銅強壯而且可以耐比較多次的彎折,因為壓碾銅銅的結晶為水平方向,可以比較耐彎折,所以如果有做動需求的FPC都應該採用壓碾銅會比較有品質保障。

對於單層FPC,我們的確發現且證實壓碾銅的品質要比電解銅來得好非常長多,可是如果是雙層銅箔以上的FPC,還是如此嗎?看倌們有沒有試著詳細的去了解過雙層FPC是如何製作出來的呢?就工作熊的了解,以目前的工業技術來看,那些連接於雙層以上FPC銅箔之間的導通孔(via)應該也是採用電鍍銅的方式來處理的。







所以既使我們要求銅箔的原材都是壓碾銅,但經過FPC的成型製程之後,大部分雙層以上的FPC銅箔都會轉變成【壓碾銅+電解銅】,這將大大的降低其耐彎折的特性。

視使用的銅箔重量而定,假如使用1/3盎司的銅箔,其原材銅箔的厚度只有12um左右,一般FPC電鍍前銅箔必須黑化處理,將銅箔的表面做刨除粗糙化處理,然後再在其粗糙的銅箔表面電鍍上大約10um的電鍍銅厚度,所以原本有12um的RA銅,因為刨除處理,可能只會剩下2~6um的RA銅,再加上電鍍的作業,會讓原來壓碾銅的晶格排列發生重新排列趨向於電解銅的垂直方向,也就是說原來壓碾銅再經過電鍍後,其壓碾銅耐彎折的特性幾乎所剩無幾了,所以雙層線路以上的FPC不論採用壓延銅或電鍍銅為材質,最後的FPC特性其實都與電鍍銅差異無幾。

當然,或許有人會使用1/2盎司的銅箔,厚度大概在18um左右,既使刨除後再電鍍,其原來的壓碾銅水平晶格排列應該會殘留比較多,但缺點就是越厚的銅箔就越硬。

下圖為使用壓碾銅(RA)再經電鍍後的銅面圖像,看起來比較光滑。
下圖為使用壓碾銅(RA)再經電鍍後的銅面圖像,看起來比較光滑。

下圖為使用壓碾銅(RA)但利用防電鍍材料遮罩防止其再電鍍,所以其銅面看起來比較比較粗糙,因為經過刨除處理。
下圖為使用壓碾銅(RA)但利用防電鍍材料遮罩防止其再電鍍,所以其銅面看起來比較比較粗糙,因為經過刨除處理。

那是否有什麼方法可以不要讓容易彎折斷裂處的銅箔不要經過電鍍處理程序而保持原來的壓碾銅(RA)呢?

這個當然可以,只要在電鍍銅之前加印防電鍍層於不要電鍍銅的地方就可以了,不過這樣也可能會造成有下列的問題:

1. 價錢會變貴。這就必許使用選擇性電鍍了,選擇性電鍍會比原來多一道印刷防電鍍銅的製程。

2. 未電鍍處的銅箔會變薄。因為電鍍銅的前製程為表面粗糙黑化的刨除作業,所以銅箔的厚度會被袍除掉一些。

3. 會有銅箔厚度段差的問題。在選擇性電鍍與未電鍍的交界處會有明顯的厚度段差出現,視電鍍的時間而定,有電鍍銅的地方會比較厚,這樣反而容易形成應力集中在電鍍與未電鍍的地方。設計時這個段差處要避開有彎折及活動的區域。


延伸閱讀:

FPC結構—單面板及單銅雙做
FPC結構—雙面板及多層板
軟性電路板(FPCB)線路設計注意事項 I

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