FPC材料及其性能介紹ppt.ppt

FPC材料及其性能簡介 Learnyoung Learnfair 1 簡介的主要內容 一 材料的分類二 基材的結構三 軟板的主要材料四 硬板的主要材料 Learnyoung Learnfair 2 一 材料的分類 1 1 軟板材料分類 基材 BASE 保護膜 CC 膠 ADH 補強 STF 屏蔽層 SHIELD PSA膠 防焊油墨等 1 2 硬板材料分類 紙質基板 FR4 FR1 及半固化片 PP 等 Learnyoung Learnfair 3 二 基材的結構 軟板基材構成的三元素銅箔 COPPERFOIL 膠 ADHESIVE 絕緣材料 POLYIMIDE POLYESTER Learnyoung Learnfair 4 二 基材的結構 2 1銅箔CopperFoil2 1 1 定義 銅箔 CopperFoil 是銅箔基板外表所覆蓋的金屬銅層 是印制線路板的導體材料使用最多的金屬 其他的CU NI 銀漿 它一般可分為電解銅箔和壓延銅箔壓延銅箔是將銅板經過多次重復輥軋而制成 它的結晶是屬片狀組織 見右上圖 電解銅箔是通過專用電解機在圓形陰極滾筒上連續(xù)生產出的 它的組織是屬柱狀組織 見右下圖 銅箔生產出后都要進行表面處理 對接觸面進行粗化處理 增強剝離強度 對另一面進行抗氧化處理 故銅箔又分為光亮面 銅面 和處理面 毛面 之分 Learnyoung Learnfair 5 二 基材的結構 2 1 2 銅箔厚度銅箔的厚度習慣上是用 重量 來當成 厚度 的表示值 如將1 0OZ的銅箔 28 35克 均勻鋪在1ft2面積里 其厚度正好為1 37mil 約1 4mil 所以 1OZ 1 4MIL 另外一些重要的單位換算 1inch 25 4mm1inch 1000mil 1mm 39 37mil 1feet2 144inch2 1m2 10 76feet2 1549 9969inch2 標準厚度 1 3OZ 0 5mil 12 5um 0 5OZ 0 7mil 18um 1 0OZ 1 4mil 35um 2 0OZ 2 8mil 70um 我們主要依照板子的應用來選擇銅箔 如有需要做動態(tài)彎折的我們選擇RA銅箔 Learnyoung Learnfair 6 二 基材的結構 2 2絕緣材料柔性線路板最顯著的特點是有絕緣膜 柔性板使用薄而柔軟的絕緣膜實現絕緣和機械強度 以下講述在柔性板工業(yè)中最多使用的兩種柔性絕緣材料 聚酰亞胺 polyimide PI 和聚脂材料 polyester PET PI的價格高 但其耐燃性好 PET價格較低 但不耐熱 因此有焊接需要的使用PI 下面的表格是PI和PET的性能比較 Learnyoung Learnfair 7 二 基材的結構 2 2 1 PI Polyimide 一般PI用作基底膜 即基材和保護膜中的基底膜 PI具有耐高溫可以進行焊接的特性 而且電氣性能和機械性能都不錯 它是FPC最常用的材料 厚度為25UM 1MIL 的最便宜 一般隨厚度的增加或減薄價格增加 常規(guī)的厚度從12 5 125UM 0 5MIL 5MIL 基材中的PI越硬則尺寸越穩(wěn)定 但在覆蓋膜中PI越硬 覆蓋性越差 對于絕緣材料的選擇主要考慮以下幾點 機械強度 柔軟性 尺寸穩(wěn)定性 絕緣特性 耐熱性 價格 常用的厚度有 0 5mil1 0mil2 0mil3 0mil5 0mil Learnyoung Learnfair 8 二 基材的結構 2 2 2 PET Polyester 如果在不需要耐高溫的條件下使用時 PET作為柔性印刷板材料也是一種優(yōu)異的薄膜 PET的吸濕和尺寸穩(wěn)定性比PI膜還要好 其無色透明也是PI無法得到的特性 但當溫度在60 80度時 PET的機械特性就會發(fā)生變化和降低 PET目前的主要用途 包括裝配 仍然用于室溫條件下 而微小間距的高密度線路還沒有使用 而且PET很難達到UL的自燃等級 PET一般作為基底膜以外 在軟板上主要用作補強 Learnyoung Learnfair 9 二 基材的結構 2 3膠 Adhesvie ADH 2 3 1定義 ADH即是一種粘接劑是撓性覆銅箔板制造過程中的最重要的組成部分 撓性覆銅板中的很多重要的性能指標都是由膠的性能所決定的 比如 介質基片與金屬箔之間剝離強度 抗撓曲性能 化學性能 耐濕性能 膠層流動性能等 撓性覆銅板使用的膠必須能夠經受各種工藝條件和在印制線路板的制造中所使用的化學藥品的侵蝕 并沒有分層或降解的現象 Learnyoung Learnfair 10 二 基材的結構 2 3 2膠分類 通常膠有Acrylic 丙烯酸 壓克力 和Epoxy 環(huán)氧樹脂 兩種 厚度有 0 5mil 1 0mil 2 0mil 等下表是兩種膠的性能對比 Learnyoung Learnfair 11 二 基材的結構 2 3 3 兩種膠的優(yōu)缺點 1 在軟板中使用的膠主要有兩種類型 Acrylic 丙烯酸 和Epoxy 環(huán)氧樹脂 一般來說Acrylic 丙烯酸類 粘接劑具有優(yōu)異的耐熱性和較高的粘接強度 但電氣性能不理想 在高溫的環(huán)境條件下還會引起銅的遷移 Epoxy 環(huán)氧樹脂類 粘接劑雖然在耐熱性能低于丙烯酸粘接劑 但其所有性能都比較均衡良好 民用沒有問題 選用膠時要考慮的問題如下 粘合性 柔軟性 耐化學性 耐熱性 吸濕性 電氣性能 價格 Learnyoung Learnfair 12 二 基材的結構 2 3 3 兩種膠的優(yōu)缺點 2 環(huán)氧膠其反應是在不斷的進行的 所以在一定的貯存條件下 就是在倉庫中 他也在反應 丙烯酸的膠一般只在一定的條件下才會反應 所以其貯存時間要相對會比較長一些 環(huán)氧膠對壓合的條件比較嚴格 如果壓合的條件差異 則板子表現出來的差異也會很大 同時環(huán)氧膠在經過多次的壓合后會變脆 所以在多層板的制作時較多使用丙烯酸膠 一般丙烯酸膠 亞克力 膠只有ROGERS和DUPONT有生產 其他亞洲企業(yè)生產的多是環(huán)氧膠 Learnyoung Learnfair 13 三 軟板的主要材料 3 1基材 Base 撓性基材一般分為有膠基材和無膠基材 其中又有單面基材和雙面基材 有膠基材指用膠把銅箔與絕緣材料層壓而成的材料 無膠基材就是通過各種特殊方法將銅與絕緣材料直接結合而成的材料 通常的方法有 電鍍法 涂布法 壓合法 Learnyoung Learnfair 14 15 可編輯 三 軟板的主要材料 上右圖為雙面有膠基材切片上左圖為雙面無膠基材切片 Learnyoung Learnfair 16 三 軟板的主要材料 上右圖為單面有膠基材切片上左圖為單面無膠基材切片 Learnyoung Learnfair 17 三 軟板的主要材料 3 2保護膜 Coverlay CC 保護膜是指與基材相同的絕緣材料 即PI 和膠結合的一種材料 為起到保護膠的作用 在其上覆蓋一層薄膜 Mylar 如上圖 保護膜的膠厚度一般有 0 5mil 1 0mil 1 4mil 2 0mil 保護膜的PI厚度一般有 0 5mil 1 0mil 2 0mil 3 0mil 5 0mil Learnyoung Learnfair 18 三 軟板的主要材料 3 3補強材料 Stiffener STF 補強是軟板局部區(qū)域為了承載元件區(qū)域的加強和便于安裝而另外加上的硬質材料 主要軟板材料有 PI PET FR4 鋁片 鋼片等各種補強優(yōu)缺點 PI的價格高 但其耐燃性好 PET價格較低 但不耐熱 有焊接需要的使用PI FR4 Aluminum StainlessSteel 特別說明的是對要過Reflow的柔板都要使用PI FR4 AL StainlessSteel 并且用熱固化膠 ThermosettingAdhesive 壓合或用耐高溫的PSA Pressuresensitiveadhesive 3M9077和3M9079粘合 對于要做WireBoning的則要優(yōu)先使用熱硬化膠壓合 主要是為了平整 對于沒有焊接要求的則可以使用PET PI FR4 AL Steel 并可以使用PSA粘合 補強的主要用途 除PET外 其他四種補強都可用于承載引線片狀元件處的加強 PET一般只用于插入連接器部份 PI補強也可用于此種情況 金屬補強還可起于散熱的作用 Learnyoung Learnfair 19 三 軟板的主要材料 3 3 2補強與板子間粘貼用膠常用的膠有PSA Pressuresensitiveadhesive 和熱壓膠熱壓膠有Epoxy和Acrylic PSA為無須熱壓的可直接粘貼與絕緣材料上的膠 類似于日常用的雙面膠 并且可重復粘貼多次 一般PSA有兩種形式 1 普通粘貼作用的膠 如3M9671等2 用于板子焊盤間電氣連接的導電膠 如3M9703 3M9705等 一般厚度有1MIL 2MIL 5MIL 在使用PSA作為膠粘劑時 一定要把氣泡趕盡 以防止在后面的工序中 由于起泡而使板子變形 或使板面出起皺 Learnyoung Learnfair 20 三 軟板的主要材料 由于PSA耐化學性和耐蠕變性低 所以其可靠性較差 對于高可靠性的產品 應使用熱固性的膠 Learnyoung Learnfair 21 三 軟板的主要材料 3 4屏蔽層屏蔽層現在主要使用的種類有 A 銀漿 成本低耐彎折性不好 B 黑色銀膜 有SF PC5000 PC5500 主要有日本的TATSUTA公司生產 目前比較流行的屏蔽層 其優(yōu)缺點是 耐彎折 導電性能好 比重小 但成本高 不易儲存 下面是有關黑屏的照片和疊構 Learnyoung Learnfair 22 三 軟板的主要材料 3 5防焊油墨防焊油墨種類有 顯影型 LPI UV固化型 熱固化型A 液態(tài)感光即LPI 采用絲印或噴涂方法把液態(tài)感光油墨涂布在蝕刻過的繞性線路板上 經過烘干 曝光 顯影等成像轉移的方法形成的顯露連接盤和保護膜 B 涂料保護型即UV型和熱固化型 由絲網印刷到線路板上 并通過紅外加熱或紫外線來固化形成一層永久不變的薄的和不易磨損的保護涂層 C 與保護膜的對比見下也圖表 Learnyoung Learnfair 23 三 軟板的主要材料 3 5 1油墨與保護膜的比較 Learnyoung Learnfair 24 四硬板材料 覆銅箔板半固化片 Learnyoung Learnfair 25 四硬板材料 4 1玻璃布基覆銅基板玻璃纖維布玻璃纖維布是玻璃纖維紡織而成的 PCB用的玻璃布基的基板材料 一般是電子級的玻璃布 覆銅箔板所用的玻纖布采用平紋布 它比其他的布 斜紋等 具有斷裂強度大 尺寸穩(wěn)定性好 不易變形 重量厚度均勻等優(yōu)點 表征玻璃布的基本性能有 經緯紗的種類 織布的密度 經緯紗的根數 厚度 單位面積的重量 幅寬 斷裂強度 玻璃布基覆銅基板的種類一般的玻璃布基覆銅基板是指NEMA標準牌號為G10 G11 FR4 FR5四種環(huán)氧玻纖布基覆銅基板 其中G10 G11兩種為非阻燃型板 FR4 FR5為阻燃性板 在板的耐熱性方面 G11 FR5板高于FR4 目前在玻纖布基覆銅基板中FR4的用量占90 以上 一般FR4分為兩種 FR4剛型板 常見板厚范圍在0 8 3 2mm 另一種為多層板芯用的薄型板 常見板厚范圍小于0 78mm Learnyoung Learnfair 26 四硬板材料 4 2半固化片半固化片 PP又稱粘結片 是由樹脂和增強材料構成的一種預浸材料 其中是處于B階段結構 在溫度和壓力作用下具有可流動性 并很快地固化和完成黏結過程 它與增強層一起構成絕緣層 它是多層印制線路板不可缺少的層壓材料 半固化片在不同條件