撓性電路板覆蓋膜耐熱可靠性改善

林映生 王 斌 唐宏華 樊廷慧 徐得剛

（深圳市金百澤電子科技股份有限公司，廣東 深圳 518000）

（惠州市金百澤電路科技有限公司，廣東 惠州 516083）

0 前言

撓性印制電路板具有體積小、重量輕、可彎折等優(yōu)點，在電子行業(yè)中廣泛應(yīng)用，目前已成為智能通信、工控醫(yī)療、軍工、汽車、智能穿戴等領(lǐng)域不可或缺的一部分；尤其近幾年隨著FPC（撓性電路板）產(chǎn)品不斷向高可靠性領(lǐng)域延伸，客戶對撓性電路板的品質(zhì)可靠性也提出更高的要求，其產(chǎn)品耐熱性日益受到關(guān)注，而在熱應(yīng)力測試中，覆蓋膜的耐熱性往往是其中的薄弱環(huán)節(jié)，易出現(xiàn)覆蓋膜分層起泡、字符脫落等不良，文章即對此類耐熱性不良問題進行改善研究。

1 撓性電路板耐熱可靠性面臨的問題

1.1 撓性電路板耐熱保護層制作

撓性電路板線路蝕刻后，需要在撓性板的線路表面壓合覆蓋膜做絕緣保護，其目的是使撓性板不受塵埃、潮氣的影響，同時增強撓性板的彎曲性能、提升撓性板的使用壽命等。

1.2 撓性板耐熱性不良

對出貨前的撓性電路板進行熱應(yīng)力測試，其覆蓋膜品質(zhì)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)覆蓋膜分層起泡、字符脫落等不良，如圖1所示。

對這些問題缺陷進行分析得出：撓性板覆蓋膜分層起泡與銅面處理質(zhì)量、快壓參數(shù)、熱固化參數(shù)有直接關(guān)系；而字符脫落主要與撓性板的覆蓋膜表面粗化程度相關(guān)，因此本次測試主要從此兩方面相關(guān)因素入手進行工藝改善，從而提升產(chǎn)品的耐熱可靠性。

2 撓性板耐熱可靠性改善研究

撓性板線路蝕刻后，在快壓前先做棕化處理，此為業(yè)界成熟工藝，因此排除銅面質(zhì)量影響，本次主要從覆蓋膜快壓參數(shù)及熱固化參數(shù)進行工藝測試。撓性板覆蓋膜耐熱性釆取4因素4水平試驗方案，如表1所示，試驗數(shù)據(jù)見表2所示。

表1 撓性板覆蓋膜測試表

表2 撓性板耐熱性測試數(shù)據(jù)表

從以上分析得出結(jié)論如下：

（1）從DOE測試數(shù)據(jù)看，影響覆蓋膜耐熱性的主要因素為熱固化溫度，其次為快壓時間及快壓溫度；

（2）從熱固化溫度對比看，溫度需達到170 ℃以上才有穩(wěn)定的品質(zhì)表現(xiàn)，此為提升產(chǎn)品耐熱可靠性的關(guān)鍵；

（3）從快壓參數(shù)對比結(jié)果看，適當(dāng)延長快壓時間對耐熱性略有幫助，快壓溫度則按常規(guī)180 ℃設(shè)置即可，無須做特別調(diào)整；

（4）綜合以上測試數(shù)據(jù)，最優(yōu)方案為A3B3C3D4。

3 撓性板字符脫落改善

3.1 測試方案

本次撓性板設(shè)計尺寸達到1 250 mm以上，超過公司現(xiàn)有等離子設(shè)備的加工能力，為此特采用化學(xué)粗化結(jié)合噴砂方式進行對比測試。測試方案見表3所示。

表3 改善撓性板字符脫落測試方案表

3.2 測試數(shù)據(jù)

本次撓性板經(jīng)沉錫+3M膠帶拉力測試，相關(guān)表圖見表4和圖2所示。

表4 測試數(shù)據(jù)表

3.3 工藝測試小結(jié)

（1）從覆蓋膜表面粗化方式看，化學(xué)粗化（內(nèi)層退膜）優(yōu)于噴砂方式，對字符結(jié)合力有明顯提升；

（2）從粗化次數(shù)對比結(jié)果看，化學(xué)粗化（內(nèi)層退膜）需達到2次以上才有穩(wěn)定的品質(zhì)表現(xiàn)；

（3）綜合以上測試數(shù)據(jù)，覆蓋膜表面粗化方式最優(yōu)方案為：噴印內(nèi)層退膜＋1次內(nèi)層前處理。

4 工藝驗證

4.1 工藝驗證方案

撓性板耐熱可靠性工藝加工驗證方案，見表5所示。

4.2 撓性板耐熱可靠性測試

撓性板經(jīng)288 ℃/10 s/5次熱沖擊試驗覆蓋膜無發(fā)白起泡，經(jīng)3M膠帶檢測無字符脫落現(xiàn)象，見圖3所示。

4.3 測試結(jié)果

經(jīng)工藝試板驗證，按優(yōu)化后的加工方案（熱固化170 ℃/150 min ＋字符前2次內(nèi)層退膜＋1次內(nèi)層前處理），沉錫后做熱應(yīng)力測試，覆蓋膜無發(fā)白起泡，字符無殘缺脫落現(xiàn)象，符合品質(zhì)要求，驗證合格。

5 結(jié)論

經(jīng)過以上實驗數(shù)據(jù)得出：影響撓性板耐熱性的主要因素為覆蓋膜固化溫度，影響字符脫落的主要因素為覆蓋膜表面粗化方式，采用優(yōu)化后的加工方案（熱固化170 ℃/150 min＋字符噴印前2次內(nèi)層退膜＋1次內(nèi)層化學(xué)處理），可有效提升撓性板的耐熱可靠性，滿足5次以上熱應(yīng)力測試要求。