FPC材料及其性能介紹

1、FPC材料及其性能簡(jiǎn)介材料及其性能簡(jiǎn)介 Learn young,Learn fair!1簡(jiǎn)介的主要內(nèi)容：簡(jiǎn)介的主要內(nèi)容：u 一一 、材料的分類(lèi)、材料的分類(lèi) u 二二 、基材的結(jié)構(gòu)、基材的結(jié)構(gòu)u 三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料u 四、硬板的主要材料四、硬板的主要材料Learn young,Learn fair!2一 、材料的分類(lèi)l1.1 .軟板材料分類(lèi)： 基材（BASE）；保護(hù)膜(CC)；膠(ADH)；補(bǔ)強(qiáng)（STF）;屏蔽層（SHIELD）；PSA膠；防焊油墨等；l 1.2.硬板材料分類(lèi)： 紙質(zhì)基板，F(xiàn)R4;FR1;及半固化片（PP）等Learn young,Learn fair!3二、二

2、、基材的結(jié)構(gòu)基材的結(jié)構(gòu)軟板基材構(gòu)成的三元素軟板基材構(gòu)成的三元素l銅箔(COPPER FOIL)l膠(ADHESIVE)l絕緣材料(POLYIMIDE&POLYESTER)Learn young,Learn fair!4二、基材的結(jié)構(gòu)二、基材的結(jié)構(gòu)u2.1 銅箔銅箔 Copper Foil 2.1.1. 定義：定義： 銅箔（Copper Foil）是銅箔基板外表所覆蓋的金屬銅層,是印制線路板的導(dǎo)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l 壓延銅箔是將銅板經(jīng)過(guò)多次重復(fù)輥軋而制成，它的結(jié)晶是屬片狀 組織，見(jiàn)右上圖。l 電解銅箔是通過(guò)專(zhuān)用電解機(jī)在圓形陰

3、極滾筒上連續(xù)生產(chǎn)出的，它的組織是屬柱狀組織，見(jiàn)右下圖 。l銅箔生產(chǎn)出后都要進(jìn)行表面處理，對(duì)接觸面進(jìn)行粗化處理，增強(qiáng)剝離強(qiáng)度，對(duì)另一面進(jìn)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。RAEDLearn young,Learn fair!5二、基材的結(jié)構(gòu)二、基材的結(jié)構(gòu)l2.1.2： 銅箔厚度銅箔厚度 銅箔的厚度習(xí)慣上是用“重量”來(lái)當(dāng)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=25.4mm 1inch=1000mil ;1mm=39

4、.37mil; 1feet2=144inch2; 1m2=10.76feet2 =1549.9969inch2; ) 標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用來(lái)選擇銅箔，如有需要做動(dòng)態(tài)彎折的我們選擇RA銅箔。Learn young,Learn fair!6二、基材的結(jié)構(gòu)二、基材的結(jié)構(gòu)u2.2 絕緣材料絕緣材料l柔性線路板最顯著的特點(diǎn)是有絕緣膜，柔性板使用薄而柔軟的絕緣膜實(shí)現(xiàn)絕緣和機(jī)械強(qiáng)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

5、料：聚酰亞胺(polyimide，PI)和聚脂材料(polyester，PET). PI的價(jià)格高，但其耐燃性好，PET價(jià)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：Learn young,Learn fair!7二、基材的結(jié)構(gòu)二、基材的結(jié)構(gòu)l2.2.1：PI （Polyimide) l一般PI用作基底膜，即基材和保護(hù)膜中的基底膜。PI具有耐高溫可以進(jìn)行焊接的特性，而且電氣性能和機(jī)械性能都不錯(cuò)。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(jià)格增加。常規(guī)的厚度從12.5-125UM（0.5MIL-5MIL）。l基材中的PI越

6、硬則尺寸越穩(wěn)定，但在覆蓋膜中PI越硬，覆蓋性越差。l對(duì)于絕緣材料的選擇主要考慮以下幾點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度，柔軟性，尺寸穩(wěn)定性，絕緣特性，耐熱性,價(jià)格。l常用的厚度有: 0.5mil 1.0mil 2.0mil 3.0mil 5.0milLearn young,Learn fair!8二、基材的結(jié)構(gòu)二、基材的結(jié)構(gòu)l2.2.2： PET（Polyester) l如果在不需要耐高溫的條件下使用時(shí)，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(wú)色透明也是PI無(wú)法得到的特性; 但當(dāng)溫度在60-80度時(shí)，PET的機(jī)械特性就會(huì)發(fā)生變化和降低，PET目前的主要用途（包括裝配）

7、仍然用于室溫條件下，而微小間距的高密度線路還沒(méi)有使用，而且PET很難達(dá)到UL的自燃等級(jí)。lPET一般作為基底膜以外，在軟板上主要用作補(bǔ)強(qiáng)。Learn young,Learn fair!9二、基材的結(jié)構(gòu)二、基材的結(jié)構(gòu)u 2.3 膠膠(Adhesvie；ADH)l2.3.1 定義：l ADH即是一種粘接劑是撓性覆銅箔板制造過(guò)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(biāo)都是由膠的性能所決定的，比如：介質(zhì)基片與金屬箔之間剝離強(qiáng)度、抗撓曲性能、化學(xué)性能、耐濕性能、膠層流動(dòng)性能等。l 撓性覆銅板使用的膠必須能夠經(jīng)受各種工藝條件和在印制線路板的制造中所使用的 化學(xué)藥品的侵蝕，并沒(méi)有分層或降解的現(xiàn)

8、象Learn young,Learn fair!10二、基材的結(jié)構(gòu)二、基材的結(jié)構(gòu)l 2.3.2 膠分類(lèi)：膠分類(lèi)： 通常膠有Acrylic (丙烯酸/壓克力) 和Epoxy (環(huán)氧樹(shù)脂)兩種，厚度有：0.5mil,1.0mil,2.0mil; 等 下表是兩種膠的性能對(duì)比：Learn young,Learn fair!11二、基材的結(jié)構(gòu)二、基材的結(jié)構(gòu)l2.3.3：兩種膠的優(yōu)缺點(diǎn)：兩種膠的優(yōu)缺點(diǎn)-1：l在軟板中使用的膠主要有兩種類(lèi)型， Acrylic(丙烯酸)和Epoxy(環(huán)氧樹(shù)脂)。l一般來(lái)說(shuō)Acrylic(丙烯酸類(lèi))粘接劑具有優(yōu)異的耐熱性和較高的粘接強(qiáng)度，但電氣性能不理想，在高溫的環(huán)境條件下還會(huì)

9、引起銅的遷移。lEpoxy(環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi))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(méi)有問(wèn)題。 l選用膠時(shí)要考慮的問(wèn)題如下：粘合性，柔軟性，耐化學(xué)性，耐熱性，吸濕性，電氣性能，價(jià)格。Learn young,Learn fair!12二、基材的結(jié)構(gòu)二、基材的結(jié)構(gòu)l2.3.3：兩種膠的優(yōu)缺點(diǎn)：兩種膠的優(yōu)缺點(diǎn)-2：l環(huán)氧膠其反應(yīng)是在不斷的進(jìn)行的，所以在一定的貯存條件下，就是在倉(cāng)庫(kù)中，他也在反應(yīng)。l丙烯酸的膠一般只在一定的條件下才會(huì)反應(yīng)，所以其貯存時(shí)間要相對(duì)會(huì)比較長(zhǎng)一些。l環(huán)氧膠對(duì)壓合的條件比較嚴(yán)格，如果壓合的條件差異，則板子表現(xiàn)出來(lái)的差異也會(huì)很大，同時(shí)環(huán)氧膠在經(jīng)過(guò)多次的壓合

10、后會(huì)變脆，所以在多層板的制作時(shí)較多使用丙烯酸膠。l一般丙烯酸膠(亞克力)膠只有ROGERS和DUPONT有生產(chǎn)，其他亞洲企業(yè)生產(chǎn)的多是環(huán)氧膠。Learn young,Learn fair!13三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料u.3.1基材（基材（Base）u 撓性基材一般分為有膠基材和無(wú)膠基材，其中又有單面基材和雙面基材。l 有膠基材指用膠把銅箔與絕緣材料層壓而成的材料;l無(wú)膠基材就是通過(guò)各種特殊方法將銅與絕緣材料直接結(jié)合而成的材料。 通常的方法有：電鍍法、涂布法、壓合法Learn young,Learn fair!14三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料l上右圖為雙面有膠基材切片 上左圖

11、為 雙面無(wú)膠基材切片Learn young,Learn fair!15三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料l上右圖為單面有膠基材切片 上左圖為單面無(wú)膠基材切片Learn young,Learn fair!16三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料u3.2 保護(hù)膜保護(hù)膜(Coverlay；CC) 保護(hù)膜是指與基材相同的絕緣材料（即PI）和膠結(jié)合的一種材料;為起到保護(hù)膠的作用，在其上覆蓋一層薄膜（Mylar）；如上圖。保護(hù)膜的膠厚度一般有，0.5mil,1.0mil,1.4mil,2.0mil;保護(hù)膜的PI厚度一般有：0.5mil,1.0mil,2.0mil,3.0mil,5.0mil Learn

12、young,Learn fair!17三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料u3.3 補(bǔ)強(qiáng)材料（補(bǔ)強(qiáng)材料（Stiffener；STF)l補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng)是軟板局部區(qū)域?yàn)榱顺休d元件區(qū)域的加強(qiáng)和便于安裝而另外加上的硬質(zhì)材料；l主要軟板材料有： PI；PET；FR4；鋁片；鋼片；鋁片；鋼片等等l各種補(bǔ)強(qiáng)優(yōu)缺點(diǎn)： PI的價(jià)格高，但其耐燃性好， PET價(jià)格較低，但不耐熱; 有焊接需要的使用PI,FR4,Aluminum,Stainless Steel; 特別說(shuō)明的是對(duì)要過(guò)Reflow的柔板都要使用PI,FR4,AL,Stainless Steel；并且用熱固化膠（Thermosetting Adhesive）壓合

13、或用耐高溫的PSA （Pressure sensitive adhesive) 3M9077和3M9079粘合； 對(duì)于要做Wire Boning 的則要優(yōu)先使用熱硬化膠壓合(主要是為了平整)。 對(duì)于沒(méi)有焊接要求的則可以使用PET ,PI,FR4,AL,Steel,并可以使用PSA粘合。l補(bǔ)強(qiáng)的主要用途：除PET外，其他四種補(bǔ)強(qiáng)都可用于承載引線片狀元件處的加強(qiáng)，PET一般只用于插入連接器部份，PI補(bǔ)強(qiáng)也可用于此種情況，金屬補(bǔ)強(qiáng)還可起于散熱的作用。Learn young,Learn fair!18三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料l3.3.2 補(bǔ)強(qiáng)與板子間粘貼用膠l常用的膠有PSA（ Press

14、ure sensitive adhesive）和熱壓膠l熱壓膠有Epoxy和Acrylic。lPSA為無(wú)須熱壓的可直接粘貼與絕緣材料上的膠(類(lèi)似于日常用的雙面膠)，并且可重復(fù)粘貼多次。一般PSA有兩種形式：1):普通粘貼作用的膠；如3M 9671 等 2):用于板子焊盤(pán)間電氣連接的導(dǎo)電膠。如3M9703;3M97053M9703;3M9705等。一般厚度有1MIL，2MIL，5MIL.在使用PSA作為膠粘劑時(shí)，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。Learn young,Learn fair!19三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料由于PSA耐化學(xué)性和耐

15、蠕變性低，所以其可靠性較差，對(duì)于高可靠性的產(chǎn)品，應(yīng)使用熱固性的膠。Learn young,Learn fair!20三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料l3.4 屏蔽層屏蔽層l屏蔽層現(xiàn)在主要使用的種類(lèi)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(chǎn)，目前比較流行的屏蔽層。其優(yōu)缺點(diǎn)是：耐彎折，導(dǎo)電性能好，比重??；但成本高，不易儲(chǔ)存。下面是有關(guān)黑屏的照片和疊構(gòu)：Learn young,Learn fair!21三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料l3.5 防焊油墨防焊油墨 防焊油墨種類(lèi)有:顯影型(LPI)、UV固化型、熱固化

16、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(guò)的繞性線路板上,經(jīng)過(guò)烘干,曝光,顯影等成像轉(zhuǎn)移的方法形成的顯露連接盤(pán)和保護(hù)膜. B: 涂料保護(hù)型即UV型和熱固化型，由絲網(wǎng)印刷到線路板上,并通過(guò)紅外加熱或紫外線來(lái)固化形成一層永久不變的薄的和不易磨損的保護(hù)涂層. C:與保護(hù)膜的對(duì)比見(jiàn)下也圖表:Learn young,Learn fair!22三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料l3.5.1油墨與保護(hù)膜的比較：Learn young,Learn fair!23四四 硬板材料硬板材料l覆銅箔板l半固化片Learn young,Learn fair!24四四 硬板材料硬板材料l4

17、.1玻璃布基覆銅基板玻璃布基覆銅基板l玻璃纖維布玻璃纖維布 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(jí)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(qiáng)度大,尺寸穩(wěn)定性好,不易變形,重量厚度均勻等優(yōu)點(diǎn). 表征玻璃布的基本性能有:經(jīng)緯紗的種類(lèi),織布的密度(經(jīng)緯紗的根數(shù)),厚度,單位面積的重量,幅寬,斷裂強(qiáng)度.l玻璃布基覆銅基板的種類(lèi)玻璃布基覆銅基板的種類(lèi) 一般的玻璃布基覆銅基板是指NEMA標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)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(jiàn)板厚范圍在0.8-3.2mm;另一種為多層板芯用的薄型板,常見(jiàn)板厚范圍小于0.78mm.Learn young,Learn fair!25四四 硬板材料硬板材料l4.2 半固化片半固化片半固化片(PP又稱(chēng)粘結(jié)片)是由樹(shù)脂和增強(qiáng)材料構(gòu)成的一種預(yù)浸材料,其中是處于B階段結(jié)構(gòu).在溫度和壓力作用下具有可流動(dòng)性,并很快地固化和完成黏結(jié)過(guò)程,它與增強(qiáng)層一起構(gòu)