撓性板柔軟性及耐彎折性關(guān)系及影響因素研究

李 沖 莫欣滿 陳 蓓

（廣州興森快捷電路科技有限公司，廣東 廣州 510663）（深圳市興森快捷電路科技股份有限公司，廣東 深圳 518028）

撓性板柔軟性及耐彎折性關(guān)系及影響因素研究

李 沖 莫欣滿 陳 蓓

（廣州興森快捷電路科技有限公司，廣東 廣州 510663）
（深圳市興森快捷電路科技股份有限公司，廣東 深圳 518028）

主要對(duì)撓性板及剛撓板撓性部分的柔軟性關(guān)鍵影響因素進(jìn)行分析，以及用大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)柔軟性與耐彎折性之間的關(guān)系進(jìn)行表征，從而避免客戶慣性的認(rèn)為硬度大耐彎折性能差的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，對(duì)客戶以及印制電路板廠在柔軟性及耐彎折性能選擇方面提供了新的思路。

撓性板；360度安裝；柔軟性；耐彎折性；影響因素

1 背景

隨著印制電路板在電子行業(yè)的飛速發(fā)展，尤其是剛撓板及撓性板的發(fā)展在印制電路板的比重逐漸提高，越來(lái)越多的客戶對(duì)剛撓板及撓性板的三維安裝提出更高要求。客戶在安裝使用過(guò)程中主要憑借手感觸摸硬度大耐彎折性能差的傳統(tǒng)觀點(diǎn)進(jìn)行判定。本文主要對(duì)撓性板及剛撓板撓性部分的柔軟性關(guān)鍵影響因素進(jìn)行分析，以及用大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)柔軟性與耐彎折性之間的關(guān)系進(jìn)行表征，為客戶獲得更佳的柔軟性及耐彎折性能提供新的思路。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)材料（表1）

2.2 試驗(yàn)參數(shù)（表2）

2.3 試板疊層（圖1）

2.4 流程設(shè)計(jì)

表1

圖1 耐彎折測(cè)試樣品俯視圖

圖2 耐彎折測(cè)試樣品剖面圖

開(kāi)料-外層干膜-外層蝕刻-棕化-假接CVL-快壓-烘烤-激光切割-成品-樣品制作-測(cè)試。

3 結(jié)果與討論

3.1 柔軟性表征方法

業(yè)界公認(rèn)將回彈力作為柔軟性的評(píng)估指標(biāo)，回彈力越小，柔軟性越佳，更易實(shí)現(xiàn)三維360度旋轉(zhuǎn)安裝。

測(cè)試回彈力原理是通過(guò)柔性材料彎曲后對(duì)裝置有個(gè)向上的力的作用，然后通過(guò)可編程控制的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)力的測(cè)試。

主要是通過(guò)用回彈力表征撓性板及剛撓板撓性部分的柔軟性，并分析影響撓性板及剛撓板撓性部分柔軟性關(guān)鍵影響因素。

3.2 柔軟性影響因素分析（表3）

由下表均可看出，測(cè)試結(jié)果誤差精度均控制在0.01N（1g）以內(nèi)，且該誤差屬于樣品彎曲度變形張力降低所致，表3為不同影響因素的柔性板材的柔軟性的測(cè)試數(shù)據(jù)（單位均為N）。

由表3可以看出，板材類型、板材PI厚、板材銅厚、CVL類型及CVL厚度影響柔軟性最大極差分別為0.045N、0.065N、0.04N、0.005N、0.01N。在業(yè)界幾種常用的板材、覆蓋膜選用規(guī)格條件下，板材PI厚、板材類型（主要為有膠和無(wú)膠差別）影響程度排名為1，板材銅厚排名為2，覆蓋膜類型及覆蓋膜厚度排名為3。柔性板材按材料可分無(wú)膠板材和有膠板材，但基體主要為聚酰亞胺材質(zhì)，有膠板材與無(wú)膠板材對(duì)比實(shí)際增加膠厚導(dǎo)致?lián)闲园逵绊懗潭扰琶麨?；同時(shí)，因?yàn)槿嵝园宀牡幕w聚酰亞胺材質(zhì)致密度高，增加厚度會(huì)成倍增加其硬度，降低柔軟性。在材料厚度不可更改條件下，為了得到更佳的柔軟性，選擇B司板材搭配E司CVL其柔軟性是最佳的。

表2

在實(shí)際安裝過(guò)程中，除了材料選擇方面，在設(shè)計(jì)方面，樣品的寬度、壓縮間距是影響柔軟性最大的影響因素，其次為連接部分的線路密度狀況，具體見(jiàn)表4所示。

表3 材料選擇方面柔軟性數(shù)據(jù)匯總

由表4可以看出，線路密度影響最小，撓性板上2根線的線路密度與整個(gè)銅皮的最大差異也只有0.09 N，線路密度越大，回彈力越大，柔軟性越差，一般設(shè)計(jì)下的柔軟性會(huì)處于該極端條件之間，并均勻平攤其極差值；樣品寬度不同，其回彈力成倍數(shù)增長(zhǎng)；壓縮間距（安裝間距）不同，其回彈力成指數(shù)增長(zhǎng)。故在設(shè)計(jì)方面，影響柔軟性（回彈力）的影響大小排名依次為壓縮間距、樣品寬度、線路密度。

表4 設(shè)計(jì)方面柔軟性數(shù)據(jù)匯總

表5可直觀對(duì)比出對(duì)回彈力影響大小排名，具體見(jiàn)表5所示。

表5 設(shè)計(jì)方面影響因素大小排名

3.3 柔軟性與耐彎折性關(guān)系研究

撓性板材的柔軟性與耐彎折性能存在一定的關(guān)系，表6為不同柔性板材搭配常規(guī)覆蓋膜耐彎折性測(cè)試結(jié)果，表7為不同柔性板材搭配常規(guī)覆蓋膜回彈力測(cè)試結(jié)果。圖3為在同種規(guī)格板材與相同厚度的CVL其柔軟性與耐彎折性對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表6 不同柔性板材搭配常規(guī)覆蓋膜耐彎折性測(cè)試結(jié)果

表7 為不同柔性板材搭配常規(guī)覆蓋膜回彈力測(cè)試結(jié)果

為了直觀對(duì)比回彈力與耐彎折性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖3所示。

圖3 柔軟性與耐彎折性正相關(guān)

備注：為了顯示對(duì)應(yīng)關(guān)系，將回彈力N換算成mN，橫坐標(biāo)表示板材規(guī)格，縱坐標(biāo)對(duì)耐彎折表示次數(shù)，對(duì)于回彈力表示mN。

由圖3可知，在同種規(guī)格板材與相同厚度的CVL條件下，柔軟性與耐彎折性呈正相關(guān)性。回彈力越小，柔軟性越佳，其耐彎折性能越好；回彈力越大，柔軟性越差，其耐彎折性能越差，符合常規(guī)認(rèn)為硬度大耐彎折性能差的觀點(diǎn)。

然而，對(duì)于很多其它情況，對(duì)應(yīng)關(guān)系并非如此，比如使用板材規(guī)格不同，覆蓋膜厚度不同，下列為柔軟性與耐彎折另一種對(duì)應(yīng)關(guān)系。

A司板材搭配D司CVL與A司板材搭配F司CVL進(jìn)行對(duì)比，左右兩排對(duì)應(yīng)可知，回彈力大，耐彎折大；A司板材搭配D司CVL與C司板材搭配D司CVL進(jìn)行對(duì)比，上下3行對(duì)應(yīng)可知，回彈力大，耐彎折大。

為了直觀對(duì)比回彈力與耐彎折性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖4所示。

由圖4可知，圖示中所有C司板材+D司CVL的回彈力均大于A司板材+D司CVL的回彈力，即前者柔軟性差與后者柔軟性，但前者對(duì)應(yīng)的耐彎折性均大于后者的耐彎折性，柔軟性與耐彎折性呈反相關(guān)性；這主要是因?yàn)橛心z板材與無(wú)膠板材的影響，即使無(wú)膠板材的硬度大，柔軟性差，但其耐彎折性比硬度稍小的耐彎折性能更佳；同時(shí)，由圖4可以看出，圖示中所有C司板材+D司CVL-2的回彈力均大于所有C司板材+F司CVL-2，但前者對(duì)應(yīng)的耐彎折性均大于后者的耐彎折性，柔軟性與耐彎折性呈反相關(guān)性；這主要是因?yàn)镃VL的厚度影響其回彈力及耐彎折，薄CVL其對(duì)應(yīng)的回彈力減小，但保護(hù)線路的能力也隨之減少，故耐彎折性能反而變差，即使是較佳的CVL也不能抵御厚度減少導(dǎo)致的耐彎折性能變差的現(xiàn)象。

表8 為不同柔性板材搭配常規(guī)覆蓋膜耐彎折性測(cè)試結(jié)果

表9 不同柔性板材搭配常規(guī)覆蓋膜耐彎折性測(cè)試結(jié)果

圖4 柔軟性與耐彎折性反相關(guān)

4 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)研究可得出以下幾個(gè)結(jié)論：

（1）柔軟性關(guān)鍵影響因素板材選擇方面有：①板材類型PI厚；②板材銅厚；③CVL類型及厚度；在使用設(shè)計(jì)方面有：①壓縮間距（安裝間距）；②樣品寬度；③線路密度；

（2）在同種規(guī)格板材和相同厚度的CVL條件下，柔軟性與耐彎折性呈正相關(guān)關(guān)系，回彈力越小，柔軟性越佳，其耐彎折性能越好，符合常規(guī)認(rèn)為硬度大耐彎折性能差的觀點(diǎn)；

（3）在板材規(guī)格不同或CVL厚度不同條件下，柔軟性與耐彎折性可呈反相關(guān)關(guān)系，回彈力大，柔軟性差，但其耐彎折性能好；

（4）通過(guò)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)柔軟性與耐彎折性之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析及表征，為客戶在柔軟性及耐彎折性能選擇方面提供了一種新的思路。

［1］楊宏，王志勇. 撓性材料柔軟性的評(píng)價(jià)測(cè)試方法的研究， 萬(wàn)方數(shù)據(jù).

［2］劉生鵬，謝飛. 高柔軟性無(wú)鹵覆蓋膜的研制， 萬(wàn)方數(shù)據(jù).

［3］楊宏. 銅箔耐彎折性實(shí)驗(yàn)方法的研究，萬(wàn)方數(shù)據(jù)

李沖，技術(shù)中心研發(fā)工程師，從事PCB板材料、工藝、難度板研究工作。

Flexible plate softness and resistance to bending of the relationship and influencing factors

LI Chong MO Xin-man CHEN Bei

This paper focuses on the flexible plate and the softness of the flexible portion of the rigidflex board to analyze the key factors on the relationship between flexibility and resistance to bending between the characterization with a large number of test data， thus avoiding customer inertia traditional thinking that big difference in hardness has resistance to bending performance. It provided new way of thinking to printed circuit board for customers in flexibility and resistance to bending properties selection.

Flexible Board； 360 Installation； Softness； Resistance to Bending； Factors

TN41

A

1009-0096（2015）11-0031-06