FPC材料及其性能介紹

1、FPC材料及其性能簡介材料及其性能簡介 Learn young,Learn fair!1簡介的主要內(nèi)容：簡介的主要內(nèi)容：u 一一 、材料的分類、材料的分類 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l1.1 .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；l 1.2.硬板材料分類： 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)過多次重復(fù)輥軋而制成，它的結(jié)晶是屬片狀 組織，見右上圖。l 電解銅箔是通過專用電解機在圓形陰

3、極滾筒上連續(xù)生產(chǎn)出的，它的組織是屬柱狀組織，見右下圖 。l銅箔生產(chǎn)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。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)用來選擇銅箔，如有需要做動態(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是有絕緣膜，柔性板使用薄而柔軟的絕緣膜實現(xiàn)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

5、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：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）。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。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，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(dāng)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）

7、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。lPET一般作為基底膜以外，在軟板上主要用作補強。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度、抗撓曲性能、化學(xué)性能、耐濕性能、膠層流動性能等。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：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：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：兩種膠的優(yōu)缺點-1：l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)。l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

9、引起銅的遷移。lEpoxy(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。 l選用膠時要考慮的問題如下：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：兩種膠的優(yōu)缺點-2：l環(huán)氧膠其反應(yīng)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(yīng)。l丙烯酸的膠一般只在一定的條件下才會反應(yīng)，所以其貯存時間要相對會比較長一些。l環(huán)氧膠對壓合的條件比較嚴(yán)格，如果壓合的條件差異，則板子表現(xiàn)出來的差異也會很大，同時環(huán)氧膠在經(jīng)過多次的壓合

10、后會變脆，所以在多層板的制作時較多使用丙烯酸膠。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無膠基材就是通過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 保護膜保護膜(Coverlay；CC) 保護膜是指與基材相同的絕緣材料（即PI）和膠結(jié)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 Learn

12、young,Learn fair!17三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料u3.3 補強材料（補強材料（Stiffener；STF)l補強補強是軟板局部區(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(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,Stainless Steel; 特別說明的是對要過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。l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。Learn young,Learn fair!18三、軟板的主要材料三、軟板的主要材料l3.3.2 補強與板子間粘貼用膠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(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，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)缺點是：耐彎折，導(dǎo)電性能好，比重小；但成本高，不易儲存。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的繞性線路板上,經(jīng)過烘干,曝光,顯影等成像轉(zhuǎn)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(wǎng)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: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(jīng)緯紗的種類,織布的密度(經(jīng)緯紗的根數(shù)),厚度,單位面積的重量,幅寬,斷裂強度.l玻璃布基覆銅基板的種類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(biāo)準(zhǔn)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.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又稱粘結(jié)片)是由樹脂和增強材料構(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性,并很快地固化和完成黏結(jié)過程,它與增強層一起構(gòu)