柔性线路板材料分类及其性能

 常见问题     |      2022-04-28 11:54:56    |      爱彼电路

FPC板材料分类:
基材(BASE),胶(ADH),保护膜(CC),补强(STF),屏蔽层(SHIELD)--电磁膜,PSA胶,防焊油墨等。

一,基材(Base)
挠性基材一般分为有胶基材和无胶基材,其中又有单面基材和双面基材。有胶基材指用胶把铜箔与绝缘材料层压而成的材料。无胶基材就是通过各种特殊方法将铜与绝缘材料直接结合而成的材料。通常的方法有:电镀法、涂布法、压合法

绝缘材料
柔性线路板最显着的特点是有绝缘膜,柔性板使用薄而柔软的绝缘膜实现绝缘和机械强度,FPC使用最多的两种柔性绝缘材料,聚酰亚胺(polyimide, PI)和聚脂材料(polyester,PET),PI的价格高,但其耐燃性好,PET价格较低,但不耐热,因此有焊接需要的使用PI 。

 PI (Polyimide)
一般PI用作基底膜,即基材和保护膜中的基底膜。 PI具有耐高温可以进行焊接的特性,而且电气性能和机械性能都不错。它是FPC最常用的材料,厚度为25UM (1MIL) 的最便宜。一般随厚度的增加或减薄价格增加。常规的厚度从12.5---125UM (0 .5MIL-5MIL)。基材中的PI越硬则尺寸越稳定,但在覆盖膜中PI越硬,覆盖性越差。对于绝缘材料的选择主要考虑以下几点:机械强度,柔软性,尺寸稳定性,绝缘特性,耐热性。

PET ( Polyester)
如果在不需要耐高温的条件下使用时,PET作为柔性印刷板材料也是一种优异的薄膜,PET的吸湿和尺寸稳定性比PI膜还要好,其无色透明也是PI无法得到的特性,但当温度在60-80度时,PET的机械特性就会发生变化和降低,PET目前的主要用途(包括装配)仍然用于室温条件下,而微小间距的高密度线路还没有使用,而且PET很难达到UL的自燃等级。 PET一般作为基底膜以外,在软板上主要用作补强。

铜箔 Copper Foil
定义: 铜箔(Copper Foil)一般可分为电解铜箔和压延铜箔,压延铜箔是将铜板经过多次重复辊轧而制成,它的结晶是属片状组织。

二,胶(Adhesvie;ADH)
定义:ADH即是一种粘接剂,是挠性覆铜箔板制造过程中的最重要的组成部分。挠性覆铜 2.3 胶(Adhesvie;ADH),板中的很多重要的性能指标都是由胶的性能所决定的,比如:介质基片与金属箔之间剥离强度、抗挠曲性能、化学性能、耐湿性能、胶层流动性能等。挠性覆铜板使用的胶必须能够经受各种工艺条件和在印制线路板的制造中所使用的化学药品的侵蚀,并没有分层或降解的现象。在软板中使用的胶主要有两种类型, Acrylic(丙烯酸)和Epoxy(环氧树脂)。厚度有:0.5mil,1.0mil,2.0mil等。

两种胶的优缺点
一般来说Acrylic(丙烯酸类)粘接剂具有优异的耐热性和较高的粘接强度,但电气性能不理想,在高温的环境条件下还会引起铜的迁移。丙烯酸的胶一般只在一定的条件下才会反应,所以其贮存时间要相对会比较长一些。
Epoxy(环氧树脂类)粘接剂虽然在耐热性能低于丙烯酸粘接剂,但其所有性能都比较均衡良好,民用没有问题。环氧胶对压合的条件比较严格,如果压合的条件差异,则板子表现出来的差异也会很大,同时环氧胶在经过多次的压合后会变脆。环氧胶其反应是在不断的进行的,所以在一定的贮存条件下,就是在仓库中,他也在反应。
选用胶时要考虑的问题如下:粘合性,柔软性,耐化学性,耐热性,吸湿性,电气性能,价格。


三,保护膜(Coverlay;CC)
保护膜是指与基材相同的绝缘材料(即PI)和胶结合的一种材料,为起到保护胶的作用,在其上覆盖一层薄膜(Mylar)。保护膜的胶厚度一般是15um-50um。保护膜的PI厚度一般有:12.5um、25um、50um、75um、125um。

四,补强材料(Stiffener;STF)
补强是为了承载元件区域的加强和便于安装而另外加上的硬质材料,主要软板材料有: PI,PET,FR4,铝片,钢片等。

各种补强优缺点
PI的价格高,但其耐燃性好, PET价格较低,但不耐热。如有焊接需要的使用PI,FR4,铝片,钢片。特别说明的是对要过回流焊的FPC板要使用PI,FR4,铝片,不锈钢片。
补强的主要用途:除PET外,其他四种补强都可用于承载引线片状元件处的加强,PET一般只用于插入连接器部份,PI补强也可用于此种情况,金属补强还可起于散热的作用。

五,补强与板子间粘贴用胶
常用的胶有PSA( Pressure sensitive adhesive)和热压胶。热压胶又有Epoxy和Acrylic。
PSA为无须热压的可直接粘贴与绝缘材料上的胶(类似于日常用的双面胶),并且可重复粘贴多次。一般PSA有两种形式,普通粘贴作用的胶,如3M 9671等。用于板子焊盘间电气连接的导电胶,如3M9703,3M9705等。一般厚度有1MIL,2MIL,5MIL。在使用PSA作为胶粘剂时,一定要把气泡赶尽,以防止在后面的工序中,由于起泡而使板子变形,或使板面出起皱。由于PSA耐化学性和耐蠕变性低,所以其可靠性较差,对于高可靠性的产品,应使用热固性的胶。

六,屏蔽层
屏蔽层现在主要使用的种类有银浆与黑色银膜,银浆成本低但是耐弯折性不好。黑色银膜有SF-PC5000/PC5500,目前比较流行的屏蔽层。其优缺点是:耐弯折,导电性能好,比重小,但成本高,不易储存。

七,防焊油墨
防焊油墨种类有:显影型(LPI)、UV固化型、热固化型。
液态感光即LPI,采用丝印或喷涂方法把液态感光油墨涂布在蚀刻过的绕性线路板上,经过烘干,曝光,显影等成像转移的方法形成的显露连接盘和保护膜。
涂料保护型即UV型和热固化型,由丝网印刷到线路板上,并通过红外加热或紫外线来固化形成一层永久不变的薄的和不易磨损的保护涂层。

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