剛撓結合印制板中撓性區(qū)的純膠與覆蓋膜黏合性探究

王萌輝 黃章農

（珠海杰賽科技有限公司，廣東 珠海 519170）

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510760）

0 前言

印制電路板（PCB）在電子產品中占據的地位也愈來愈高，其中剛撓結合印制板（R-FPB）的應用也不斷增多。剛撓結合板同時具有FPB與PCB的特性，通過撓性印制板的可彎折性，剛撓結合印制板可以最大化地利用空間，降低產品成品體積，提高產品性能。本文主要通過對半固化片（PP）與純膠混壓方式生產的R-FPB的撓性區(qū)不分層結構，探究撓性區(qū)的結合情況，以提高撓性區(qū)間的結合效果。

1 實驗

1.1 撓性區(qū)不分層結構生產現狀

1.1.1 原撓性區(qū)生產工藝

撓性板1：蝕刻線路→棕化→嫁接覆蓋膜→快壓烘烤→棕化→嫁接純膠→快壓

撓性板2：蝕刻線路→棕化

層壓（撓性板1+撓性板2）

1.1.2 產品結果

生產產品結果如圖1所示，部分板撓性區(qū)直接出現分層，部分板未分層但經過一定次數的彎折后，撓性區(qū)也出現分層現象。

圖1 部分板撓性區(qū)出現分層的R-FPB

1.1.3 缺陷分析

綜合過程切片與成品板分層情況，分析原因可能為：

（1）在電路板后制程中有多次烘烤，導致純膠層老化，黏性不足；

（2）純膠和覆蓋膜結合力差、剝離強度較低，容易被分離。

本文針對純膠和覆蓋膜結合力差的問題，進行相關測試，以解決該項問題。

1.2 撓性區(qū)不分層結構測試樣品的制備

1.2.1 試驗物料

松下R-F775基板：18 μm Cu/50PI/18 μm Cu，臺虹FHT0515覆蓋膜、臺虹BT-25純膠、離型膜。

1.2.2 制作樣品

用松下R-F775覆銅板正常加工生產撓性區(qū)電路圖形，分別采用棕化、堿洗、等離子處理等方式處理需覆蓋膜表面，處理后一小時內接合純膠，并與另一撓性層配套進入層壓壓合。樣品結構示意圖如圖2所示，覆蓋膜處理方案見表1所示。

圖2 樣品結構示意圖

表1 覆蓋膜處理方案

1.3 制程設備與儀器

快壓機、烘箱、棕化線、堿洗線、等離子體處理機、3軸鉚釘機、熱壓機/冷壓機、X-RAY檢查機、達因筆。

1.4 結構與性能測試

1.4.1 達因筆測試

又稱表面張力測試筆，用于測試材料表面的表面張力，可側面反映材料表面的粗糙程度。使用達因筆在材料表面畫一條線，通過觀察該線的收縮情況，可判斷材料的表面能。

1.4.2 熱應力測試

即漂錫檢測，在288 ℃的錫爐中，將印制板浸入10 s，取出待冷卻到室溫，重復三次，通過切片觀察板間是否存在分層情況。該測試模擬了印制板在焊接過程中，因銅層和基材熱膨脹系數不同而產生的應力對板的沖擊情況。

1.4.3 剝離強度測試

剝離強度是指粘貼在一起的材料，從接觸面進行單位寬度剝離時所需要的最大力。它反映了材料間的黏合強度。通過剝離強度測試儀對樣品進行測試，可以比較通過不同處理的覆蓋膜與純膠間的黏合程度。

2 實驗方案與結果討論

2.1 達因筆測試結果

通過達因筆測試可以確認覆蓋膜的表面能，側面反映覆蓋膜表面的粗糙程度，可以在一定程度上反映覆蓋膜與純膠的可結合程度。本次測試結果如表2所示。從以上數據進行分析得出如下結論。

表2 不用方式處理覆蓋膜達因筆測試結果

（1）不論是使用哪種處理手段，都會在一定程度上增加覆蓋膜表面的粗糙程度。僅用酒精清潔板面，不使用任何手段處理的覆蓋膜，只有31號達因筆測試時未出現收縮現象，表面粗糙程度最差；

（2）等離子處理方式與棕化處理方式，相較于不處理覆蓋膜表面，表面粗糙程度有一定的提高，但是兩種方式處理結果相差不大。

（3）總結測試結果最好的組，即使用40號達因筆也未出現收縮現象，這些組均包含“堿洗”處理方式；而沒有“堿洗”處理的組僅能保證36號達因筆不出現收縮。可以判定經過內光成像退膜段堿洗后，覆蓋膜表面的達因筆測試結果最好，覆蓋膜表面自由能效果最好，可以更有利于提升覆蓋膜與純膠的結合力。

2.2 熱應力測試結果

層壓壓合后先目測檢驗樣品表面，觀察是否出現起泡，分層等情況，再通過熱應力測試，驗證樣品承受熱沖擊的能力。

2.3 剝離強度測試結果

將樣品分別通過激光裁切為3 mm寬、5 mm寬的長條，通過剝離強度測試儀進行測試。測試結果如表3所示。從以上數據進行對比分析得出如下結論。

表3 不用方式處理覆蓋膜剝離強度測試結果

（1）對覆蓋膜表面進行不同的方式處理后，相較于不處理，剝離強度均出現一定的提高；

（2）通過“堿洗”和“等離子”方式處理覆蓋膜表面后取得的效果最好，但是“等離子+堿洗”兩種處理方式一起使用效果與只使用等離子效果相近；

（3）處理方式增加“棕化”后，雖然相較于不處理，剝離強度有所提高，但是相對于其他處理方式，“棕化”過程反而降低了撓性區(qū)的剝離強度，呈負影響。

綜上所述，堿洗處理覆蓋膜方式效果最好，考慮到“等離子+堿洗”、“等離子+酒精擦洗”等處理方式復雜且花費成本更高，所以可將內層常規(guī)生產流程：由流程“蝕刻線路→棕化→嫁接覆蓋膜→快壓烘烤→棕化→嫁接純膠→快壓”更改為“蝕刻線路→棕化→嫁接覆蓋膜→快壓烘烤→堿洗→嫁接純膠→快壓”流程。

2.4 改善結果

覆蓋膜處理方式：堿洗；

測試條件：熱應力測試/288 ℃浸錫3次，結果無分層、起泡等不良；

回流焊測試/無鉛回流焊參數，結果無分層、起泡等不良。

從上述測試結果來看，通過堿洗方式處理覆蓋膜表面，成功提升了覆蓋膜與純膠間的結合力，解決了撓性區(qū)不分層結構純膠PP混壓工藝，撓性區(qū)部分純膠粘合不良的問題。

3 總結

本文針對剛撓結合印制板撓性區(qū)不分層結構出現分層的問題，結合常規(guī)生產方案分析，準確的把握住問題出現的原因。對比常規(guī)生產流程，僅通過棕化方式處理板材，雖然有效地提升了層壓時剛性區(qū)域的結合力，但是對撓性區(qū)域的結合情況卻產生了影響。本次測試通過設計多種覆蓋膜處理方案，分別展開試驗，從達因筆測試情況、剝離強度測試情況等方面進行數據對比，成功的找到了堿洗的方案提升撓性區(qū)的結合效果，解決了撓性區(qū)結構出現分層的問題。