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/深圳市线路板行业协会

行动/穿戴应用趋势下的3D软板应用趋势

时间:2014-10-23  来源:DIGITIMES  编辑:
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  在FPC材料应用上,通常是由需求引导材料科技整合,尤其是3CIT产品竞相推出薄化或特殊穿戴构型,更需要采用大量软式电路板进行功能连接与整合,如LCP-FPC、多层FPC、防水FPC、透明FPC、超薄FPC3D forming FPC、超细线路FPC等应用将会越来越热门…

 

  随着超薄型笔记本电脑(Ultra thin Notebook)、变形平板、变形笔电产品竞相推出,甚至智能型手机也朝曲面构型、轻薄化方向整合,原有使用大量高密度多层板的应用需求,正逐渐被新材料技术整合的软式电路板取代,甚至是目前最热门、前卫的穿戴式智能产品,由于产品构型并非平整造型,能使用平整电路载板的空间相对有限,更是软式电路板可以大为发挥的重要关键。

 


智能手表整合照相镜头、多元感测组件,必须使用软式电路板连接关键周边功能。Samsung

 

 智能手环载板空间小,配合产品构型要求,可设置PCB的空间变更小了。Sony

 

    3C/IT产品持续朝更薄、更小 精进研发制造技术

 

  对产品设计而言,从笔记本电脑、智能行动装置,大多朝更轻、更薄与更小巧的方向持续精进制造技术,而现有硬式电路载板使用将影响这类行动终端产品的进阶构型或薄化升级,软式电路板的使用量已有持续提升现象,甚至是相对前卫的可挠式产品开发,更必须导入软式电路板搭配新颖结构整合才能办到,硬式电路板以工业用或商用产品用量较多,小型化、多元化的个人运算装置,对软式电路板的依赖度则越来越高。

 

  而在FPC软式电路板的材料科学发展进程,通常是由设计、制造需求引导材料科技进步与整合,例如,因应车载电子电路设置环境、线路与组件整合需求,车用FPC即具备高耐震、高耐热应用材质特性,而针对行动应用产品的整合需求,如LCP-FPC、多层FPC(High density multilayer FPC)、光波导FPC、防水FPC、透明FPC、超薄FPC3D forming FPCIntegral molding FPCStretchable FPC、超细线路FPC等不同开发目的之FPC产品,也是因应不同电子装置需求,应运而生的特殊应用目的软式电路板产品。

 

    在穿戴应用中FPC材料最被看好

 

  相较PCB电路板零组件,软式电路板最被看好的是其材料的使用弹性与特殊构型需求,最明显的差异在于软式电路板可以做到任意曲度、形状的立体构型,换成PCB电路板,立体构型就必须搭配连接器与中介电路板连接组合,不仅是制造成本高,多PCB组构的电子电路系统在稳定性表现也会受到影响,终端产品对于震动、连接器材料成本都会影响其整合产品的实用性。

 

  至于使用立体构型的软式电路板,由于3D结构的FPC可在生产时即针对所需形状、转折需求进行材料特性加工,透过不同披覆材或是加工制程,在制作时即处理特殊3D造型需求,可让软板成品即具备所需的结构组合适应特性,而不是使用多组中介电路板或连接器进行电路连接组构,尤其在智能型产品大多已32bit或是64bit运算架构,其数据总线结构若使用硬式电路板进行立体构接,也将成为线路设计困扰,而实行软式电路板进行功能连接整合,可用多层、超薄软板同时把传输线路载板缩小、减厚,亦可兼具近似线路连接电性与高速传输应用需求。

 

    3D立体构型的FPC 可适应特殊构装设计需求

 

  有趣的是,3D立体构型的FPC、立体形状FPCStretchable FPC,可将FPC制成波浪形/U/螺旋形等不同立体形状结构,不仅可因应产品特殊弹性构型应用需求,立体状结构还可善用机壳内的空间进行线路布局,这类特殊FPC产品除智能型装置、穿戴装置具导入应用优势外,还可应用于LED球灯泡、LED照明灯具、自动化机器人手臂、工业自动化生产设备/机具、手机天线、医疗电子、体感应用领域等,而导入立体构型FPC目的在于发展轻薄、可挠曲仍可形成电路特殊应用需求,甚至对于3D结构化的载板特性,还需要载板需可维持设定的立体形状结构,以满足现今电子产品采多模块链接与高密度构装的设计使用需求。

 

  尤其是3D立体构型特性,正呼应着目前最热门的穿戴式应用产品设计需求,例如,电子产品若设计成手镯、手表状,就可以利用手镯的本体或是表带结构进行扩展应用,将薄型锂聚合物电池或是MEMS传感器设置在手环或表带结构中,而电子电路链接的需求只有透过FPC软式电路板才能办到。

 

    支持高速高速传输 FPC材料制程需持续优化

 

  除高度可挠或特殊立体构型需求外,智能型行动产品或穿戴设备的电路链接需求,目前也积极朝高效能、高传输率与积极薄化设计趋势,支持高速传输应用的FPC为使用LCP材料,以强调支持高周波(高频)传输的电气特性(低诱电率/低诱电正接)、低吸水率,例如USB 3.0/HDMI这类连接接口传输需求,软式电路板至少需能支持5Gbps上下高速传输应用,甚至部分电信设备的软式电路板应用需求,还必须支持到20Gbps水平的光通信应用。

 

  而在软式电路板中,铜箔材料为左右软式电路板传输电性的关键,一般FPC传输效能表现要好,需使用高质量的铜箔材料,但FPC为了要积极薄化产品,大多会以延压方式改善成本厚度,一般经延压制程可将原有常规工件的12μm处理后可达6~ 9μm的超薄压延铜箔,或搭配特殊加工制成细线用铜箔等,透过FPC铜箔压延、细线化、高密度处理,使FPC在支持高频传输时仍可维持积极薄化与高密度线路使用要求。

 

  FPC实际以高频传输进行过程,若传输导体本身的表层粗糙程度过大,也会在传输过程因为高频信号转送产生传输损失,导致信号出现衰减或是严重失真,在导体传输损失(Conductor Loss)问题方面,由于高频电子信号传送时会产生集肤效应(Skin Effect),即便新颖的加工制程可积极改善FPC的讯号传导电性,而应用于高速传输场合的FPC需有效降低铜箔表面粗糙度,同时搭配组抗匹配要求。但低表面粗糙度的铜箔,也会使铜箔与披覆材/基材的接着性下滑,必须由铜箔供货商处理铜箔表面搭配低表面粗糙度的接着加工处理,进而提升FPC的接着固定程度。

 

  LCP诱电率为2.8诱电正接0.002(1~25GHZ),使得LCP在高频电路的软板应用重要性高,过去LCP极有机会取代PI材料,成为软式电路板的新基础材料,尤其是LCP的高频信号传输特性表现佳,例如LCP具低吸湿、低介质常数与低介质损失等特性,但早期LCP产品应用市场不成熟,随后又以LCP为热可塑性的材料特性,LCP也具使用后可回收而受到关注。而LCP由于材料具异方向特性,在成膜技术具高难度,日本仍为全球LCP膜主要制造商与供应来源。