刚挠结合印制板中挠性区的纯胶与覆盖膜黏合性探究

王萌辉 黄章农

（珠海杰赛科技有限公司，广东 珠海 519170）

（广州杰赛科技股份有限公司，广东 广州 510760）

0 前言

印制电路板（PCB）在电子产品中占据的地位也愈来愈高，其中刚挠结合印制板（R-FPB）的应用也不断增多。刚挠结合板同时具有FPB与PCB的特性，通过挠性印制板的可弯折性，刚挠结合印制板可以最大化地利用空间，降低产品成品体积，提高产品性能。本文主要通过对半固化片（PP）与纯胶混压方式生产的R-FPB的挠性区不分层结构，探究挠性区的结合情况，以提高挠性区间的结合效果。

1 实验

1.1 挠性区不分层结构生产现状

1.1.1 原挠性区生产工艺

挠性板1：蚀刻线路→棕化→嫁接覆盖膜→快压烘烤→棕化→嫁接纯胶→快压

挠性板2：蚀刻线路→棕化

层压（挠性板1+挠性板2）

1.1.2 产品结果

生产产品结果如图1所示，部分板挠性区直接出现分层，部分板未分层但经过一定次数的弯折后，挠性区也出现分层现象。

图1 部分板挠性区出现分层的R-FPB

1.1.3 缺陷分析

综合过程切片与成品板分层情况，分析原因可能为：

（1）在电路板后制程中有多次烘烤，导致纯胶层老化，黏性不足；

（2）纯胶和覆盖膜结合力差、剥离强度较低，容易被分离。

本文针对纯胶和覆盖膜结合力差的问题，进行相关测试，以解决该项问题。

1.2 挠性区不分层结构测试样品的制备

1.2.1 试验物料

松下R-F775基板：18 μm Cu/50PI/18 μm Cu，台虹FHT0515覆盖膜、台虹BT-25纯胶、离型膜。

1.2.2 制作样品

用松下R-F775覆铜板正常加工生产挠性区电路图形，分别采用棕化、碱洗、等离子处理等方式处理需覆盖膜表面，处理后一小时内接合纯胶，并与另一挠性层配套进入层压压合。样品结构示意图如图2所示，覆盖膜处理方案见表1所示。

图2 样品结构示意图

表1 覆盖膜处理方案

1.3 制程设备与仪器

快压机、烘箱、棕化线、碱洗线、等离子体处理机、3轴铆钉机、热压机/冷压机、X-RAY检查机、达因笔。

1.4 结构与性能测试

1.4.1 达因笔测试

又称表面张力测试笔，用于测试材料表面的表面张力，可侧面反映材料表面的粗糙程度。使用达因笔在材料表面画一条线，通过观察该线的收缩情况，可判断材料的表面能。

1.4.2 热应力测试

即漂锡检测，在288 ℃的锡炉中，将印制板浸入10 s，取出待冷却到室温，重复三次，通过切片观察板间是否存在分层情况。该测试模拟了印制板在焊接过程中，因铜层和基材热膨胀系数不同而产生的应力对板的冲击情况。

1.4.3 剥离强度测试

剥离强度是指粘贴在一起的材料，从接触面进行单位宽度剥离时所需要的最大力。它反映了材料间的黏合强度。通过剥离强度测试仪对样品进行测试，可以比较通过不同处理的覆盖膜与纯胶间的黏合程度。

2 实验方案与结果讨论

2.1 达因笔测试结果

通过达因笔测试可以确认覆盖膜的表面能，侧面反映覆盖膜表面的粗糙程度，可以在一定程度上反映覆盖膜与纯胶的可结合程度。本次测试结果如表2所示。从以上数据进行分析得出如下结论。

表2 不用方式处理覆盖膜达因笔测试结果

（1）不论是使用哪种处理手段，都会在一定程度上增加覆盖膜表面的粗糙程度。仅用酒精清洁板面，不使用任何手段处理的覆盖膜，只有31号达因笔测试时未出现收缩现象，表面粗糙程度最差；

（2）等离子处理方式与棕化处理方式，相较于不处理覆盖膜表面，表面粗糙程度有一定的提高，但是两种方式处理结果相差不大。

（3）总结测试结果最好的组，即使用40号达因笔也未出现收缩现象，这些组均包含“碱洗”处理方式；而没有“碱洗”处理的组仅能保证36号达因笔不出现收缩。可以判定经过内光成像退膜段碱洗后，覆盖膜表面的达因笔测试结果最好，覆盖膜表面自由能效果最好，可以更有利于提升覆盖膜与纯胶的结合力。

2.2 热应力测试结果

层压压合后先目测检验样品表面，观察是否出现起泡，分层等情况，再通过热应力测试，验证样品承受热冲击的能力。

2.3 剥离强度测试结果

将样品分别通过激光裁切为3 mm宽、5 mm宽的长条，通过剥离强度测试仪进行测试。测试结果如表3所示。从以上数据进行对比分析得出如下结论。

表3 不用方式处理覆盖膜剥离强度测试结果

（1）对覆盖膜表面进行不同的方式处理后，相较于不处理，剥离强度均出现一定的提高；

（2）通过“碱洗”和“等离子”方式处理覆盖膜表面后取得的效果最好，但是“等离子+碱洗”两种处理方式一起使用效果与只使用等离子效果相近；

（3）处理方式增加“棕化”后，虽然相较于不处理，剥离强度有所提高，但是相对于其他处理方式，“棕化”过程反而降低了挠性区的剥离强度，呈负影响。

综上所述，碱洗处理覆盖膜方式效果最好，考虑到“等离子+碱洗”、“等离子+酒精擦洗”等处理方式复杂且花费成本更高，所以可将内层常规生产流程：由流程“蚀刻线路→棕化→嫁接覆盖膜→快压烘烤→棕化→嫁接纯胶→快压”更改为“蚀刻线路→棕化→嫁接覆盖膜→快压烘烤→碱洗→嫁接纯胶→快压”流程。

2.4 改善结果

覆盖膜处理方式：碱洗；

测试条件：热应力测试/288 ℃浸锡3次，结果无分层、起泡等不良；

回流焊测试/无铅回流焊参数，结果无分层、起泡等不良。

从上述测试结果来看，通过碱洗方式处理覆盖膜表面，成功提升了覆盖膜与纯胶间的结合力，解决了挠性区不分层结构纯胶PP混压工艺，挠性区部分纯胶粘合不良的问题。

3 总结

本文针对刚挠结合印制板挠性区不分层结构出现分层的问题，结合常规生产方案分析，准确的把握住问题出现的原因。对比常规生产流程，仅通过棕化方式处理板材，虽然有效地提升了层压时刚性区域的结合力，但是对挠性区域的结合情况却产生了影响。本次测试通过设计多种覆盖膜处理方案，分别展开试验，从达因笔测试情况、剥离强度测试情况等方面进行数据对比，成功的找到了碱洗的方案提升挠性区的结合效果，解决了挠性区结构出现分层的问题。