電子元器件用紙質(zhì)載帶簡(jiǎn)介

李雙曉 尚慶武 王權(quán)科 李繼超 劉 翠

(1.山東江河紙業(yè)有限責(zé)任公司，山東德州，251100；2.山東省科學(xué)院新材料研究所， 山東濟(jì)南，250014；3.齊河縣環(huán)境保護(hù)局，山東德州，251100)

電子元器件用紙質(zhì)載帶簡(jiǎn)介

李雙曉1尚慶武1王權(quán)科1李繼超2，*劉 翠3,*

(1.山東江河紙業(yè)有限責(zé)任公司，山東德州，251100；2.山東省科學(xué)院新材料研究所， 山東濟(jì)南，250014；3.齊河縣環(huán)境保護(hù)局，山東德州，251100)

載帶(Carrier Tape)是指一種應(yīng)用于電子包裝領(lǐng)域的帶狀產(chǎn)品，它具有特定的厚度，在其長(zhǎng)度方向上等距分布著用于承放電子元器件的型腔(亦稱口袋)和用于進(jìn)行索引定位的定位孔。本文介紹了載帶的應(yīng)用和分類，闡述了紙質(zhì)載帶的優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)講述了紙質(zhì)載帶的生產(chǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀以及載帶原紙的結(jié)構(gòu)和制備工藝。

電子元器件；載帶；載帶原紙

載帶(Carrier Tape)是指一種應(yīng)用于電子包裝領(lǐng)域的帶狀產(chǎn)品，它具有特定的厚度，在其長(zhǎng)度方向上等距分布著用于承放電子元器件的型腔(亦稱口袋)和用于進(jìn)行索引定位的定位孔。隨著集成電路的小型化發(fā)展，對(duì)電子元器件，如晶體管、二極管、電阻、電感、電容的微型化要求越來越高[1]。尤其是片式電子元件，已經(jīng)成為電子元器件的主流形式，其尺寸越來越小，從3216[長(zhǎng)(3.20±0.20)mm，寬(1.60±0.15)mm，厚(0.55±0.10)mm]發(fā)展到1608[長(zhǎng)(1.60±0.15)mm，寬(0.80±0.15)mm，厚(0.40±0.10)mm]，其應(yīng)用主流尺寸正在從1608向1005[長(zhǎng)(1.00±0.10)mm，寬(0.50±0.15)mm，厚(0.30±0.10)mm]過渡，目前0603[長(zhǎng)(0.60±0.05)mm，寬(0.30±0.05)mm，厚(0.23±0.05)mm]也已不斷使用[2]。電子元器件不斷朝著復(fù)雜化、小型化、復(fù)合化、高精度化、高性能化發(fā)展的同時(shí)，在包裝、運(yùn)輸、取用等方面所用的載帶對(duì)其保護(hù)顯得越來越重要[3]。此外，載帶包裝具有成本低、效率高的優(yōu)點(diǎn)，利用載帶包裝可以方便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的機(jī)械操作[4]。電子元器件的形狀、尺寸不同，所需要的載帶材質(zhì)、尺寸、結(jié)構(gòu)也不盡相同。通常載帶包括用于自動(dòng)化傳輸?shù)逆溈纵斔蛥^(qū)和用于承載電子元件的型腔，在載帶的上下表面還貼有用于密封元器件的上封帶和下封帶[5]。

1 載帶簡(jiǎn)介

1.1載帶的分類

載帶按照成型工藝可分為壓紋載帶(embossed carrier tape)和沖壓載帶(punched carrier tape)。其中壓紋載帶是指通過模具壓印或者吸塑的方法使載帶材料的局部產(chǎn)生拉伸，形成凹陷形狀的型腔，這種載帶可以根據(jù)具體需要，成型不同大小的型腔以適應(yīng)所盛放的電子元器件的截面面積。沖壓載帶是指通過模具沖切形成穿透或半穿透型腔，這種載帶能夠盛放的電子元器件的厚度受載帶本身厚度限制，一般只能用于包裝較小的元器件[6]。

載帶按照材質(zhì)可以分為塑料載帶和紙質(zhì)載帶[7]。塑料載帶具有強(qiáng)度高、透明度好，使用過程中不會(huì)產(chǎn)生粉塵、纖維污染，但是塑料載帶由于材料自身性質(zhì)，尺寸精度難以保證，尤其是微型化電子元器件用塑料載帶，在打孔時(shí)的倒角難以消除，而且塑料不具有緩沖，易對(duì)電子元件產(chǎn)生機(jī)械損傷，塑料制品的靜電也難于消除，給元器件的取用工藝帶來困難。相比之下，紙質(zhì)載帶具有回彈好、制備方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)[8]。

但是用于電子元器件包裝和運(yùn)輸?shù)妮d帶原紙要求非常高：高強(qiáng)度，避免使用、輸送過程中的機(jī)械損害；結(jié)合力好，沖孔、分切過程中避免產(chǎn)生紙塵影響電子元件的性能或堵塞取用電子元件的器具；導(dǎo)電離子含量低，避免影響電子元件質(zhì)量等。

1.2紙質(zhì)載帶發(fā)展現(xiàn)狀

由于制備工藝復(fù)雜，成紙指標(biāo)要求高，國(guó)內(nèi)高品質(zhì)紙質(zhì)載帶生產(chǎn)廠家寥寥無幾。江西弘泰紙業(yè)有限公司首次成功開發(fā)出紙質(zhì)載帶產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，并一舉打破了日本等國(guó)家對(duì)此項(xiàng)產(chǎn)品的長(zhǎng)期壟斷，完全能夠替代進(jìn)口，為國(guó)家節(jié)約大量外匯[9]。2004年5月江西弘泰紙業(yè)有限公司更名為江西弘泰電子信息材料有限公司[10]，2007年研發(fā)成功并開始正式批量化生產(chǎn)薄型載帶封裝原紙，并參與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 4895—2015 載帶封裝用紙板標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2 紙質(zhì)載帶的結(jié)構(gòu)及制備工藝

2.1載帶原紙結(jié)構(gòu)

載帶原紙需要具備以下特征：厚度波動(dòng)小，反復(fù)纏繞不分層，表面強(qiáng)度高且具有一定的熱熔黏結(jié)性，抗水抗潮，嚴(yán)格控制化學(xué)成分確保不腐蝕電子元件，紙面潔凈無污漬雜質(zhì)[11]。

紙質(zhì)載帶紙通常包含3層(或3層以上)結(jié)構(gòu)，即表層、中間層和底層，載帶上均布著定位孔和型腔，型腔用于盛放電子元器件，并通過上下封帶將電子元器件密封到載帶內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 紙質(zhì)載帶結(jié)構(gòu)示意圖

其中，定位孔為了便于自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別和定位而設(shè)置的，型腔為片式電子元器件收納孔，俗稱“口袋”，兩口袋間間距為2～5 mm，并向著小于(1±0.5)mm的方向發(fā)展[12]。下封帶可以防止電子元器件從底部漏出，上封帶往往涂布有熱熔膠，起到封裝口袋上部的作用。電子元器件決定了型腔的形狀和尺寸，通常型腔孔為通孔，也有階梯孔和盲孔?？椎募庸ぞ纫蟾撸纫獓?yán)格控制孔腔掉粉量，又要保證足夠的加工精度，避免在取用、運(yùn)輸工程中機(jī)械振動(dòng)損害電子元器件。

2.2載帶原紙制備工藝

載帶原紙通常包含表層、中間層和底層，本文將詳細(xì)論述各層的制備方法及使用要求。

2.2.1載帶原紙表層制備工藝

載帶原紙的表層，既要與上封帶間具有良好的黏合性，又要與載帶中間層具有良好的層間結(jié)合力，因此對(duì)于表層的抗張強(qiáng)度和表層表面的平滑度、表面強(qiáng)度要求都比較高。

表層通常選用硫酸鹽針葉木漿與硫酸鹽闊葉木漿混合抄造，兩者比例范圍為針葉木漿∶闊葉木漿=(40～70)∶(60～30)，打漿方式多為黏狀打漿結(jié)合游離狀打漿，控制打漿度在40～55°SR，漿料pH值控制在6～8范圍，通過合理調(diào)整上網(wǎng)濃度、漿網(wǎng)速比、壓榨條件以保證良好的成紙勻度。

在抄造過程中，常用的化學(xué)助劑的類型、用量(相對(duì)于漿料)和名稱如表1所示。

表1 載帶原紙表層常用造紙化學(xué)品匯總

2.2.2載帶原紙中間層制備工藝

載帶原紙的中間層作用至關(guān)重要，既要保證與表層、底層間的良好結(jié)合，又要具有一定的柔軟度、松厚度和回彈性，盡可能減小運(yùn)輸過程中的機(jī)械振動(dòng)對(duì)電子元器件的損傷。

中間層通常選用硫酸鹽針葉木漿和闊葉木漿混合抄造，可以適當(dāng)?shù)靥岣唛熑~木漿的比例、降低化學(xué)品的用量以提高紙張的柔軟度。方雋云[8]在?？薪榻B，中間層加入相對(duì)于絕干漿0.5%～1.5%的柔軟劑，如聚硅氧烷季銨鹽、聚硅氧烷磷脂、脂肪酸烷氧基化合物等，可以使柔軟度達(dá)到100～150 mN。

2.2.3載帶原紙底層制備工藝

載帶原紙的底層是黏結(jié)中間層及下封帶的關(guān)鍵層，對(duì)挺度和表面平滑度要求較高。為保證成紙整體的質(zhì)量，底層也需要用硫酸鹽針葉木漿抄造，打漿度通常控制在35～45°SR，通常會(huì)添加相對(duì)于絕干漿0.5%～3%的黏結(jié)劑或增強(qiáng)劑以提高層間結(jié)合力和底層紙的挺度，常用的黏結(jié)劑和增強(qiáng)劑有淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺等。

2.3紙質(zhì)載帶的生產(chǎn)

新型電子行業(yè)向著集成化、微型化的轉(zhuǎn)變帶動(dòng)了片式電子元器件的飛速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)及表面組裝技術(shù)更是需要載帶作為傳送載體實(shí)現(xiàn)電子元器件的持續(xù)供應(yīng)與精準(zhǔn)定位。塑料載帶在薄型電子元器件沖孔及運(yùn)輸方面倒角、靜電難以消除，也為紙質(zhì)載帶的發(fā)展提供了廣闊的空間。然而，國(guó)內(nèi)關(guān)于電子載帶原紙的研究與生產(chǎn)的機(jī)構(gòu)、企業(yè)相對(duì)較少，各大中文數(shù)據(jù)庫(kù)均未見有關(guān)載帶原紙的報(bào)道，英文數(shù)據(jù)庫(kù)的相關(guān)報(bào)道也相對(duì)較少。江西弘泰電子信息材料有限公司最早開始對(duì)電子載帶原紙的產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)備改造、技術(shù)攻關(guān)，目前該公司部分產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)優(yōu)于韓國(guó)，逐漸趕超日本。但載帶原紙?jiān)谏a(chǎn)過程各個(gè)環(huán)節(jié)的品質(zhì)要求高，開發(fā)難度大，故目前該品種紙大部分還主要依賴進(jìn)口。

3 結(jié) 語

載帶原紙?jiān)线x材、抄造、后加工各環(huán)節(jié)都具有一定的難度，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①選材——載帶原紙要求嚴(yán)格控制導(dǎo)電離子含量，因此對(duì)木漿的潔凈度及常用造紙化學(xué)品純度要求高；②抄造——要求原紙定量高、厚度均一、層間結(jié)合好、表面強(qiáng)度高，因此對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的抄造精度、烘干能力、表面整飾要求高；③后加工——原紙要防水防潮、抗靜電，分切、沖孔加工精度高，因此對(duì)于功能性化學(xué)品的種類及用量要求高。

[1] Li Lianghong. Identification and Selection of Electronic Components[M]. Beijing: Electronic Industry Press, 2014. 李良洪. 電子元器件的識(shí)別與選用[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2014．

[2] Jiang Zhaohong. Carrier Tape Packaging Paper and Its Preparation Method: CN, CN104088199B[P]. 2016- 05-25． 姜兆宏. 一種載帶封裝用紙及制備方法: CN, CN104088199B[P]. 2016- 05-25．

[3] Lu Guoquan. Current Situation and Development Trend of Electronic Components in the World[J]. World Products and Technology, 2003(12): 82． 陸國(guó)權(quán). 世界電子元件現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 世界產(chǎn)品與技術(shù), 2003(12): 82．

[4] Qin Jun. Reusable Electronic Component Packaging Tape: CN, CN-103662400A[P]. 2014- 03-26． 秦 軍. 一種用可重復(fù)利用的電子元器件包裝帶: CN, CN103662400A[P]. 2014- 03-26．

[5] Zhou Haiming. The Structure of Electronic Component Carrier Tape: CN1002745406A[P]. 2012-10-24． 周海明. 一種電子元器件載帶結(jié)構(gòu): CN, CN1002745406A[P]. 2012-10-24．

[6] Fang Junyun, Zhang Yonghui, Lin Haifeng. Punched Paper Carrier Tape Manufacturing Method and Punching Device Thereof.: WO, 2014/176711[P]. 2014- 11- 06．

[7] Shan Shan Xiu, Mizusawa Yoshiki, Murakami Yoshiko. Carrier Tape Material and Carrier Tape: CN, CN1579756A[P]. 2005- 02- 16． 山川一秀, 水澤義樹, 村上義晃. 載帶材料及載帶: CN, CN1579756A[P]. 2005- 07- 18．

[8] Fang Junyun. A Carrier Tape Base Paper: CN, CN102587220A[P]. 2012- 07- 18． 方雋云. 一種載帶原紙: CN, CN102587220A[P]. 2012- 07- 18．

[9] Jiangxi Yihuang Industrial Park. Jiangxi Hongtai Paper Co. Ltd. [EB/OL]http://www.jxgydc.com/eips_content～128～2653.html． 江西宜黃工業(yè)園區(qū). 江西弘泰紙業(yè)有限公司. [EB/OL]http://www.jxgydc.com/ eips_content～128～2653.html．

[10] Industry Park. Jiangxi Hongtai Electronic Information Materials Co.,.[EB/OL]. http://xxgk.jxfz.gov.cn/yh/bmgkxx/yqgwh/gzdt/gggs/201605/t20160528_2868970.htm． 園區(qū).江西弘泰電子信息材料有限公司匯報(bào)材料[EB/OL]. http://xxgk.jxfz.gov.cn/ yh/bmgkxx/yqgwh/gzdt/gggs/201605/t20160528_2868970.htm．

[11] Zhejiang Branch Environmental Consulting Co., Ltd. ～ annual Production Capacity of 60 Thousand Tons of Electronic Components Packaging Thin Paper Carrier Tape Production Project ～ Zhejiang Jie Mei Electronic Information Materials Co., Ltd. Environmental Impact Report[EB/OL]. http://www.doc88.com/p～7035214532993. html. 浙江環(huán)科環(huán)境咨詢有限公司. 年產(chǎn)6萬噸片式電子元器件封裝薄型紙質(zhì)載帶生產(chǎn)項(xiàng)目—浙江潔美電子信息材料有限公司環(huán)境影響報(bào)告書[EB/OL]. http://www.doc88.com/p～7035214532993.html.

[12] Furukawa Hirono, Wan Tao Xiong, Yuan Also.Carrier Tape for Electronic Component: CN, CN203497394U[P]. 2014- 03- 26． 古川博之, 萬道律雄, 元杉直也. 電子元件載帶: CN, CN203497394U[P]. 2014- 03- 26．

(責(zé)任編輯：常 青)

TheCurrentDevelopmentStationofPaperCarrierTapeforElectronicComponents

LI Shuang-xiao1SHANG Qing-wu1WANG Quan-ke1LI Ji-chao2,*LIU Cui3,*

(1.ShandongJianghePaperCo.,Ltd.,Dezhou,ShandongProvince, 251100;2.AdvancedMaterialInstitute,ShandongAcademyofSciences,Ji′nan,ShandongProvince, 250014;3.QiheEnvironmentalProtectionBureau,Dezhou,ShandongProvince, 251100)

The application and classification of carrier tape in electronic packaging and transportation industry were introduced, and the advantages of paper carrier tape were illustrated by comparison. Finally this paper focused on the production and development status of paper carrier tape and the structure and preparation process of the base paper used for manufacturing the paper carrier tape．

electronic components; carrier tape; paper carrier tape

TS761

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.09.014

2017- 05- 03(修改稿)

*通信作者：李繼超，博士，助理研究員；主要從事有機(jī)功能材料、高端精細(xì)化學(xué)品研發(fā)工作。 劉 翠，碩士，工程師；主要從事生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)工作。

(*E-mail: jchli@sdas.org; cuiyuncao@126.com)