超高耐熱280C導(dǎo)電雙面膠帶

關(guān)鍵詞：熱固化導(dǎo)電膠膜，高分子材料，膠粘劑（膠水）

引言：FPC（Flexible Printed Circuit）即撓性印制電路板，是用柔性的絕緣基材制成，其有著布線密度高、可自由彎曲折疊、立體三維組裝、厚度薄、重量輕等特性。隨著電子產(chǎn)品向輕、薄、短、小方向發(fā)展，F(xiàn)PC在航天、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。為了保障電子設(shè)備在使用過程中的正常運行以及人身安全，增強電子產(chǎn)品的可靠性和電氣性能，F(xiàn)PC的地線需要與電子設(shè)備機殼相連，防止因漏電損壞其他零件而影響設(shè)備使用，以及靜電等對設(shè)備造成的干擾。FPC上的接地通常指的將FPC上的電源的負極（正負雙電源供電的除外）與金屬機殼電連接，從而使金屬機殼為零電位，F(xiàn)PC接地后，金屬機殼可以起到屏蔽設(shè)備向外放射的干擾波以及屏蔽外部干擾。

隨著可穿戴設(shè)備、柔性顯示和智能設(shè)備的爆發(fā)式增長，對柔性電路板的需求大幅增加，行業(yè)正得到越來越廣泛的應(yīng)用，本土柔性電路板產(chǎn)業(yè)也逐漸進入爆發(fā)期。在電子產(chǎn)品追求輕、薄、短、小設(shè)計的大背景下，超薄、可伸展型的柔性電路板蘊含著巨大機會，促進相關(guān)設(shè)備進一步發(fā)展。

FPC柔性線路板

一

FPC簡介

柔性電路板（Flexible Printed Circuit 簡稱FPC）是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路板。具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點。又稱軟性電路板、撓性電路板，其以質(zhì)量輕、厚度薄、可自由彎曲折疊等優(yōu)良特性而備受青睞…，但國內(nèi)有關(guān)FPC的質(zhì)量檢測還主要依靠人工目測，成本高且效率低。而隨著電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，電路板設(shè)計越來越趨于高精度、高密度化，傳統(tǒng)的人工檢測方法已無法滿足生產(chǎn)需求，F(xiàn)PC缺陷自動化檢測成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然趨勢。

柔性電路(FPC)是上世紀70年代美國為發(fā)展航天火箭技術(shù)發(fā)展而來的技術(shù)，是以聚脂薄膜或聚酰亞胺為基材制成的一種具有高度可靠性，絕佳曲撓性的印刷電路，通過在可彎曲的輕薄塑料片上，嵌入電路設(shè)計，使在窄小和有限空間中堆嵌大量精密元件，從而形成可彎曲的撓性電路。此種電路可隨意彎曲、折迭重量輕，體積小，散熱性好，安裝方便，沖破了傳統(tǒng)的互連技術(shù)。在柔性電路的結(jié)構(gòu)中，組成的材料是是絕緣薄膜、導(dǎo)體和粘接劑。

二

FPC組成

1、絕緣薄膜

絕緣薄膜形成了電路的基礎(chǔ)層，粘接劑將銅箔粘接至了絕緣層上。在多層設(shè)計中，它再與內(nèi)層粘接在一起。它們也被用作防護性覆蓋，以使電路與灰塵和潮濕相隔絕，并且能夠降低在撓曲期間的應(yīng)力，銅箔形成了導(dǎo)電層。

在一些柔性電路中，采用了由鋁材或者不銹鋼所形成的剛性構(gòu)件，它們能夠提供尺寸的穩(wěn)定性，為元器件和導(dǎo)線的安置提供了物理支撐，以及應(yīng)力的釋放。粘接劑將剛性構(gòu)件和柔性電路粘接在了一起。另外還有一種材料有時也被應(yīng)用于柔性電路之中，它就是粘接層片，它是在絕緣薄膜的兩側(cè)面上涂覆有粘接劑而形成。粘接層片提供了環(huán)境防護和電子絕緣功能，并且能夠消除一層薄膜，以及具有粘接層數(shù)較少的多層的能力。

絕緣薄膜材料有許多種類，但是最為常用的是聚酰亞胺和聚酯材料。在美國所有柔性電路制造商中接近80%使用聚酰亞胺薄膜材料，另外約20%采用了聚酯薄膜材料。聚酰亞胺材料具有非易燃性，幾何尺寸穩(wěn)定，具有較高的抗扯強度，并且具有承受焊接溫度的能力，聚酯，也稱為聚乙烯雙苯二甲酸鹽（Polyethyleneterephthalate簡稱：PET），其物理性能類似于聚酰亞胺，具有較低的介電常數(shù)，吸收的潮濕很小，但是不耐高溫。聚酯的熔化點為250℃，玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）為80℃，這限制了它們在要求進行大量端部焊接的應(yīng)用場合的使用。在低溫應(yīng)用場合，它們呈現(xiàn)出剛性。盡管如此，它們還是適合于使用在諸如電話和其它無需暴露在惡劣環(huán)境中使用的產(chǎn)品上。聚酰亞胺絕緣薄膜通常與聚酰亞胺或者丙烯酸粘接劑相結(jié)合，聚酯絕緣材料一般是與聚酯粘接劑相結(jié)合。與具有相同特性的材料相結(jié)合的優(yōu)點，在干焊接好了以后，或者經(jīng)多次層壓循環(huán)操作以后，能夠具有尺寸的穩(wěn)定性。在粘接劑中其它的重要特性是較低的介電常數(shù)、較高的絕緣阻值、高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度和低的吸潮率。

2、導(dǎo)體

銅箔適合于使用在柔性電路之中，它可以采用電淀積（Electrodeposited簡稱：ED），或者鍍制。采用電淀積的銅箔一側(cè)表面具有光澤，而另一側(cè)被加工的表面暗淡無光澤。它是具有柔順性的材料，可以被制成許多種厚度和寬度，ED銅箔的無光澤一側(cè)，常常經(jīng)特別處理后改善其粘接能力。鍛制銅箔除了具有柔韌性以外，還具有硬質(zhì)平滑的特點，它適合于應(yīng)用在要求動態(tài)撓曲的場合之中。

3、粘接劑

粘接劑除了用于將絕緣薄膜粘接至導(dǎo)電材料上以外，它也可用作覆蓋層，作為防護性涂覆，以及覆蓋性涂覆。兩者之間的主要差異在于所使用的應(yīng)用方式，覆蓋層粘接覆蓋絕緣薄膜是為了形成疊層構(gòu)造的電路。粘接劑的覆蓋涂覆所采用的篩網(wǎng)印刷技術(shù)。不是所有的疊層結(jié)構(gòu)均包含粘接劑，沒有粘接劑的疊層形成了更薄的電路和更大的柔順性。它與采用粘接劑為基礎(chǔ)的疊層構(gòu)造相比較，具有更佳的導(dǎo)熱率。由于無粘接劑柔性電路的薄型結(jié)構(gòu)特點，以及由于消除了粘接劑的熱阻，從而提高了導(dǎo)熱率，它可以使用在基于粘接劑疊層結(jié)構(gòu)的柔性電路無法使用的工作環(huán)境之中。

三

FPC分類

有基材：有基材雙面膠是以棉紙、PET、PVC膜、無紡布、泡棉、亞克力泡棉、薄膜~ ~等等為基材，雙面均勻涂布彈性體型壓敏膠或樹脂型壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠等，在上述基材上制成的卷狀或片狀的膠粘帶，是由基材、膠粘劑、隔離紙（膜）部分組成。

無基材：無基材雙面膠是在離型紙（膜）材料上涂有（彈性體型壓敏膠或樹脂型壓敏膠、丙烯酸類壓敏膠等）膠粘劑，制成的卷狀或片狀膠粘帶，是由膠粘劑、隔離紙（膜）部分組成。

膠粘劑：分為溶劑型膠粘帶(油性雙面膠)、乳液型膠粘帶（水性雙面膠）、熱熔型膠粘帶、壓延型膠粘帶、反應(yīng)型膠粘帶。一般廣泛用于皮革、銘板、文具、電子、汽車邊飾固定、鞋業(yè)、制紙、手工藝品粘貼定位等用途。熱熔雙面膠主要用在貼紙、文具、辦公等方面。油性雙面膠主要用在皮具、珍珠棉、海棉、鞋制品等高粘方面。繡花雙面膠主要用在電腦繡花方面。

四

FPC的優(yōu)缺點

柔性印刷電路板是用柔性的絕緣基材制成的印刷電路，具有PCB電路板不具備的優(yōu)點：

（1）可以自由彎曲、卷繞、折疊，可依照空間布局要求任意安排，并在三維空間任意移動和伸縮，從而達到元器件裝配和導(dǎo)線連接的一體化；

（2）利用FPC可大大縮小電子產(chǎn)品的體積和重量，適用電子產(chǎn)品向高密度、小型化、高可靠方向發(fā)展的需要。因此，F(xiàn)PC在航天、軍事、移動通訊、手提電腦、計算機外設(shè)、PDA、數(shù)字相機等領(lǐng)域或產(chǎn)品上得到了廣泛的應(yīng)用；

（3）FPC還具有良好的散熱性和可焊性以及易于裝連、綜合成本較低等優(yōu)點，軟硬結(jié)合的設(shè)計也在一定程度上彌補了柔性基材在元件承載能力上的略微不足。

柔性電路板（FPC）的缺點：

（1）一次性初始成本高：由于柔性PCB是為特殊應(yīng)用而設(shè)計、制造的，所以開始的電路設(shè)計、布線和照相底版所需的費用較高。除非有特殊需要應(yīng)用軟性PCB外，通常少量應(yīng)用時，最好不采用；

（2）軟性PCB的更改和修補比較困難：柔性PCB一旦制成后，要更改必須從底圖或編制的光繪程序開始，因此不易更改。其表面覆蓋一層保護膜，修補前要去除，修補后又要復(fù)原，這是比較困難的工作；

（3）尺寸受限制：軟性PCB在尚不普的情況下，通常用間歇法工藝制造，因此受到生產(chǎn)設(shè)備尺寸的限制，不能做得很長，很寬；

（4）操作不當易損壞：裝連人員操作不當易引起軟性電路的損壞，其錫焊和返工需要經(jīng)過訓(xùn)練的人員操作。

導(dǎo)電膠

一

定義

導(dǎo)電膠是一種固化或干燥后具有一定導(dǎo)電性的膠粘劑。它可以將多種導(dǎo)電材料連接在一起，使被連接材料間形成電的通路。在電子工業(yè)中,導(dǎo)電膠已成為一種必不可少的新材料。導(dǎo)電膠的品種繁多，從應(yīng)用角度可以將導(dǎo)電膠分成一般型導(dǎo)電膠和特種導(dǎo)電膠兩類。一般型導(dǎo)電膠只對導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性能和膠接強度有一定要求，特種導(dǎo)電膠除對導(dǎo)電性能和膠接強度有一定要求外,還有某種特殊要求。如耐高溫、耐超低溫、瞬間固化、各向異性和透明性等。按導(dǎo)電膠中導(dǎo)電粒子的種類不同，可將導(dǎo)電膠分為銀系導(dǎo)電膠、金系導(dǎo)電膠、銅系導(dǎo)電膠和炭系導(dǎo)電膠等,應(yīng)用最廣的是銀系導(dǎo)電膠。

二

導(dǎo)電原理

導(dǎo)電膠是一種固化或干燥后具有一定導(dǎo)電性能的膠粘劑，它通常以基體樹脂和導(dǎo)電填料即導(dǎo)電粒子為主要組成成分， 通過基體樹脂的粘接作用把導(dǎo)電粒子結(jié)合在一起， 形成導(dǎo)電通路， 實現(xiàn)被粘材料的導(dǎo)電連接

1.導(dǎo)電粒子間的相互接觸

形成導(dǎo)電通路，使導(dǎo)電膠具有導(dǎo)電性，膠層中粒子間的穩(wěn)定接觸是由于導(dǎo)電膠固化或干燥造成的。導(dǎo)電膠在固化或干燥前，導(dǎo)電粒子在膠粘劑中是分離存在的，相互間沒有連續(xù)接觸，因而處于絕緣狀態(tài)。導(dǎo)電膠固化或干燥后，由于溶劑的揮發(fā)和膠粘劑的固化而引起膠粘劑體積的收縮，使導(dǎo)電粒子相互間呈穩(wěn)定的連續(xù)狀態(tài)，因而表現(xiàn)出導(dǎo)電性。

2.隧道效應(yīng)使粒子間形成一定的電流通路

當導(dǎo)電粒子中的自由電子的定向運動受到阻礙，這種阻礙可視為一種具有一定勢能的勢壘。根據(jù)量子力學(xué)的概念可知，對于一個微觀粒子來說，即使其能量小于勢壘的能量，它除了有被反射的可能性之外，也有穿過勢壘的可能性，微觀粒子穿過勢壘的現(xiàn)象稱為貫穿效應(yīng)，也可叫做隧道效應(yīng)。電子是一種微觀粒子，因而它具有穿過導(dǎo)電粒子間隔離層阻礙的可能性。電子穿過隔離層幾率的大小與隔離層的厚度及隔離層勢壘的能量與電子能量的差值有關(guān)，厚度和差值越小，電子穿過隔離層幾率就越大。當隔離層的厚度小到一定值時，電子就很容易穿過這個薄的隔離層，使導(dǎo)電粒子間的隔離層變?yōu)閷?dǎo)電層。由隧道效應(yīng)而產(chǎn)生的導(dǎo)電層可用一個電阻和一個電容來等效。

三

導(dǎo)電膠的分類

很按導(dǎo)電方向分為各向同性導(dǎo)電膠（ICAs,Isotropic Conductive Adhesive）和各向異性導(dǎo)電膠（ACAs,Anisotropic Conductive Adhesives）。ICA是指各個方向均導(dǎo)電的膠黏劑，可廣泛用于多種電子領(lǐng)域；ACA則指在一個方向上如Z方向?qū)щ?，而在X和Y方向不導(dǎo)電的膠黏劑。一般來說ACA的制備對設(shè)備和工藝要求較高，比較不容易實現(xiàn)，較多用于板的精細印刷等場合，如平板顯示器（FPDs）中的板的印刷 。

按照固化體系導(dǎo)電膠又可分為室溫固化導(dǎo)電膠、中溫固化導(dǎo)電膠、高溫固化導(dǎo)電膠、紫外光固化導(dǎo)電膠等。室溫固化導(dǎo)電膠較不穩(wěn)定，室溫儲存時體積電阻率容易發(fā)生變化。高溫導(dǎo)電膠高溫固化時金屬粒子易氧化，固化時間要求必須較短才能滿足導(dǎo)電膠的要求。國內(nèi)外應(yīng)用較多的是中溫固化導(dǎo)電膠（低于150℃），其固化溫度適中，與電子元器件的耐溫能力和使用溫度相匹配，力學(xué)性能也較優(yōu)異， 所以應(yīng)用較廣泛。紫外光固化導(dǎo)電膠將紫外光固化技術(shù)和導(dǎo)電膠結(jié)合起來，賦予了導(dǎo)電膠新的性能并擴大了導(dǎo)電膠的應(yīng)用范圍，可用于液晶顯示電致發(fā)光等電子顯示技術(shù)上，國外從上世紀九十年代開始研究，我國近年也開始研究。

四

導(dǎo)電膠組成

導(dǎo)電膠主要由樹脂基體、導(dǎo)電粒子和分散添加劑、助劑等組成?；w主要包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚氯酯等。雖然高度共軛類型的高分子本身結(jié)構(gòu)也具有導(dǎo)電性，如大分子吡啶類結(jié)構(gòu)等，可以通過電子或離子導(dǎo)電 ，但這類導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性最多只能達到半導(dǎo)體的程度，不能具有像金屬一樣低的電阻，難以起到導(dǎo)電連接的作用。市場上使用的導(dǎo)電膠大都是填料型。

填料型導(dǎo)電膠的樹脂基體，原則上講，可以采用各種膠勃劑類型的樹脂基體，常用的一般有熱固性膠黏劑如環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂、聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、丙烯酸樹脂等膠黏劑體系。這些膠黏劑在固化后形成了導(dǎo)電膠的分子骨架結(jié)構(gòu)，提供了力學(xué)性能和粘接性能保障，并使導(dǎo)電填料粒子形成通道。由于環(huán)氧樹脂可以在室溫或低于150℃固化，并且具有豐富的配方可設(shè)計性能，環(huán)氧樹脂基導(dǎo)電膠占主導(dǎo)地位。

導(dǎo)電膠要求導(dǎo)電粒子本身要有良好的導(dǎo)電性能粒徑要在合適的范圍內(nèi)，能夠添加到導(dǎo)電膠基體中形成導(dǎo)電通路。導(dǎo)電填料可以是金、銀、銅、鋁、鋅、鐵、鎳的粉末和石墨及一些導(dǎo)電化合物。

導(dǎo)電膠中另一個重要成分是溶劑。由于導(dǎo)電填料的加入量至少都在50% 以上，所以導(dǎo)電膠的樹脂基體的黏度大幅度增加，常常影響了膠黏劑的工藝性能。為了降低黏度，實現(xiàn)良好的工藝性和流變性，除了選用低黏度的樹脂外，一般需要加入溶劑或者活性稀釋劑，其中活性稀釋劑可以直接作為樹脂基體，反應(yīng)固化。溶劑或者活性稀釋劑的量雖然不大，但在導(dǎo)電膠中起到重要作用，不但影響導(dǎo)電性，而且還影響固化物的力學(xué)性能。常用的溶劑(或稀釋劑)一般應(yīng)具有較大的分子量，揮發(fā)較慢，并且分子結(jié)構(gòu)中應(yīng)含有極性結(jié)構(gòu)如碳一氧極性鏈段等。溶劑的加入量要控制在一定范圍內(nèi)，以免影響導(dǎo)電膠膠體的膠接整體性能。

除樹脂基體、導(dǎo)電填料和稀釋劑外，導(dǎo)電膠其他成分和膠黏劑一樣，還包括交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑、防腐劑、增韌劑和觸變劑等。

四

導(dǎo)電膠應(yīng)用領(lǐng)域

（1）導(dǎo)電膠粘劑用于微電子裝配，包括細導(dǎo)線與印刷線路、電鍍底板、陶瓷被粘物的金屬層、金屬底盤連接，粘接導(dǎo)線與管座，粘接元件與穿過印刷線路的平面孔，粘接波導(dǎo)調(diào)諧以及孔修補。

（2）導(dǎo)電膠粘劑用于取代焊接溫度超過因焊接形成氧化膜時耐受能力的點焊。導(dǎo)電膠粘劑作為錫鉛焊料的替代品，其主要應(yīng)用范圍如：電話和移動通信系統(tǒng)；廣播、電視、計算機等行業(yè)；汽車工業(yè)；醫(yī)用設(shè)備；解決電磁兼容(EMC)等方面。

（3） 導(dǎo)電膠粘劑的另一應(yīng)用就是在鐵電體裝置中用于電極片與磁體晶體的粘接。導(dǎo)電膠粘劑可取代焊藥和晶體因焊接溫度趨于沉積的焊接。用于電池接線柱的粘接是當焊接溫度不利時導(dǎo)電膠粘劑的又一用途。

（4）導(dǎo)電膠粘劑能形成足夠強度的接頭，因此，可以用作結(jié)構(gòu)膠粘劑。

FPC用熱固化導(dǎo)電膠膜CBF

一

FPC鋼片

鋼片是FPC（Flexible Printed Circuit）作為電子元器件安裝重要的支撐結(jié)構(gòu)，鋼片還常作為電源接地層使用。因此，鋼片與FPC電源層之間的接地電阻的大小影響著電氣設(shè)備以及精密電子儀器的正常運行。例如手機攝像頭的FPC鋼片接地電阻的影響因素，以及鋼片鍍鎳厚度、導(dǎo)電膠參數(shù)、接地點面積、壓合參數(shù)以及固化參數(shù)等與接地電阻之間的關(guān)系，以在材料性能和工藝要求的范圍內(nèi)實現(xiàn)接觸電阻的最小化。

在FPC接地結(jié)構(gòu)中，鋼片起著重要作用，它除了作為增強，解決撓性線路板插接部位的強度，方便產(chǎn)品整體組裝外，另一個重要作用就是接地功效。在現(xiàn)有技術(shù)中，F(xiàn)PC鋼片接地結(jié)構(gòu)主要有三種：（1）采用導(dǎo)電膠或?qū)щ娔z膜粘合鋼片接地；（2）鋼片切角點錫接地；（3）鋼片中間開孔，灌銀漿接地。

手機攝像頭的FPC鋼片接地結(jié)構(gòu)主要采用第一種，在FPC和鍍鎳鋼片之間貼一層導(dǎo)電純膠，通過壓合，烘烤固化，以實現(xiàn)接地性能。手機攝像頭的FPC鋼片一般都有接地電阻要求，特別是一些品牌手機的攝像頭，其FPC鋼片要求較低的接地電阻（R＜1Ω）。若接地電阻過大，不僅影響手機的EMI（電磁干擾），而且對散熱和信號都有影響。接地電阻過大，可能導(dǎo)致信號疊加從而引入干擾，同時造成圖像噪點，影響成像質(zhì)量。本文通過對手機攝像頭的FPC鋼片接地電阻的影響因素進行研究，探討鋼片鍍鎳厚度等與接地電阻之間的關(guān)系，以在材料性能和工藝要求的范圍內(nèi)實現(xiàn)接地電阻的最小化，為管控FPC鋼片接地電阻提供技術(shù)參考和依據(jù)。

二

導(dǎo)電膠膜の使用

三

導(dǎo)電膠膜基本性質(zhì)