软硬结合板软板分层问题研究.pdf
《软硬结合板软板分层问题研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《软硬结合板软板分层问题研究.pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、2023春季国际PCB技术/信息论坛320挠性和刚挠印制板技术 FPC and R-FPCB technology软硬结合板软板分层问题研究Paper Code:S-063 黄大维 姚勇敢 易 雁(生益电子股份有限公司,广东 东莞 523127)摘 要 软硬结合板作为一种特殊的互联技术,同时具备FPC的可弯折性以及PCB的支撑性,弯折性能是软硬结合板的一个重要特性,根据不同的弯折性要求,软板铜可选择压延铜与电解铜。在软硬结合板制作过程中,软板铜与树脂之间出现分层是一种常见的失效模式。为了增强软板铜与树脂之间的结合力,通常会对软板进行棕化处理,由于压延铜与电解铜由于晶格不同,压延铜表面粗糙度小于
2、电解铜,棕化药水对压延铜的粗化效果弱于电解铜,也导致压延铜与树脂之间的分层问题更多。本文旨在研究不同棕化线速、不同棕化药水、不同半固化片类型关键词 软硬结合板;压延铜;电解铜;棕化;分层 中图分类号:TN41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(2023)增刊-0320-09 The study of delamination between flex copper and resin of rigid-flex PCBHuang Dawei Yao Yonggan Yi Yan (SHENGYI ELECTRONICS CO.,LTD.DongGuan 523127,Guangdo
3、ng,China)Abstract As a special interconnection technology,Rigid-flex PCB has the bendability of FPC and the support of PCB.Bendability is an important characteristic of rigid-flex PCB.According to different bendability requirements,the copper can be selected as RA copper or ED copper.The delaminatio
4、n between copper and resin is a common failure mode in the fabrication of rigid-flex PCB.In order to enhance the bonding force between the copper and the resin,the flex board is usually browned.Due to the different lattice between the RA copper and the ED copper,the surface roughness of the RA coppe
5、r is smaller than that of the ED copper,and the effect of the brown-oxide liquid medicine on the coarser of the RA copper is weaker than that of the ED copper,which also leads to more delamination problems between the RA copper and the resin.This paper aims to study the effect of different brown-oxi
6、de line speed,different brown-oxide liquid medicine,Different Prepreg types on the binding force between copper and resin,and find out the method to solve the problem of delamination between copper and resin.Key words Rigid-Flex PCB;RA Copper;ED Copper;Brown-Oxide;Delamination0 引言1 软硬结合板常见的界面分层有三类,包
7、括软板铜与半固化片之间分层,软板基材与半固化片之间分层,软板覆盖膜与半固化片之间分层,本文主要研究的是软板铜与半固化片之间的分层问题。针对软板铜与半固化片之间的分层问321挠性和刚挠印制板技术 FPC and R-FPCB technology2023春季国际PCB技术/信息论坛题,根据目前的制作经验,在回流焊后,压延铜与半固化片分层的比例更高。主要由于压延铜与半固化片之间的结合力差,而在受热冲击时,不同材料之间产生不同的膨胀系数而形成内应力,铜箔与半固化片之间的结合力不足以抵抗这种应力,导致出现分层问题。因此如何提高软板铜与半固化片之间的结合力是本文主要的研究方向。1 现状分析搭配压延铜的软
8、硬结合板产品在回流焊后常出现软板分层问题,失效模式均为软板铜与半固化片之间出现分层,分层主要位于通孔位置,切片显示无缺胶现象或奶油层不足问题,具体缺陷图片如图1所示:图1 软板铜与半固化片分层垂直切片图对问题板进行水平切片分析如图2所示,目视可见半固化片与棕化层之间存在分层现象,在大铜皮位置,半固化片与软板之间可轻易剥离,说明半固化片与铜之间结合力差。图2 软板铜与半固化片分层水平切片图2 铜与半固化片分层的机理2-5 根据生产工艺的不同,将印制电路板所用铜箔分为压延铜箔和电解铜箔两大类。压延铜箔(RA铜)是将铜板经过多次重复辊轧而制成,其内部结构呈片状的结晶形态,具有良好的延展性。电解铜箔(
9、ED铜)是将铜先溶解制成溶液,在专用的电解设备中将硫酸铜电解液在直流电的作用下,电沉积而制成,电解铜箔内部结晶组织为垂直的针状结构,其强度、韧度等性能都要逊色于压延铜。压延铜箔由于其内部片状的结晶结构,导致其表面粗糙度低于电解铜,如图3所示,导致压延铜箔与半固化片之间的结合力低于电解铜箔与半固化片之间的结合力。图3 压延铜箔与电解铜箔表观形貌2023春季国际PCB技术/信息论坛322挠性和刚挠印制板技术 FPC and R-FPCB technology热胀冷缩是物质的共同本性,不同物质CTE(Coefficient of Thermal Expansion)即热膨胀系数不同。印制板是树脂+增
10、强材料(如玻纤)+铜箔的复合物。PTH(Plating Through Hole)即镀通孔位置属于应力集中部位,该位置同时存在树脂、玻纤、电镀铜等物质,如图4所示。印制板在回流焊时,各材料之间由于不同的热膨胀系数,材料之间产生应力,并在应力集中部位释放。而对于含压延铜箔设计的产品,其他层均为电解铜箔,由于压延铜箔与半固化片之间的结合力低于电解铜箔与半固化片之间的结合力。在应力释放时,压延铜箔与半固化片之间的结合力不足以抵抗这种应力,从而导致分层优先出现在PTH孔周边的压延铜与半固化片之间。图4 软硬结合板软板区在高温后分层鼓泡示意图3 实验部分3.1 实验原料及仪器设备原材料:8层设计的软硬结
11、合板,其叠构如图5所示。软板层使用压延铜FCCL,硬板材料选择T板料,各层之间使用T半固化片进行粘结。图5 测试板叠构图剥离强度测试材料:电解铜FCCL 基材厚度2 mil,压延铜FCCL 基材厚度2 mil,半固化片类型:S半固化片/T半固化片/N半固化片/R半固化片/E半固化片,剥离强度测试板叠构如图6所示。测试仪器:金相显微镜、剥离强度测试仪、粗糙度测试仪。3.2 实验过程软硬结合板软板芯板流程设计为:开料内层干膜前处理内层曝光内层蚀刻内层冲孔1棕化激光切膜通孔位置受热膨胀,不同材料之间产生应力323挠性和刚挠印制板技术 FPC and R-FPCB technology2023春季国际
12、PCB技术/信息论坛贴覆盖膜压覆盖膜内层冲孔配套中心棕化1贴PI胶带等离子体软板配套。软板芯板需经过两次棕化流程,其中第一次棕化为覆盖膜贴合前处理流程,第二次棕化为层压前处理流程。目前软硬结合板软板棕化使用的药水为J棕化药水,其中第一次棕化线速为5.0 m/min,第二次棕化线速为4.0 m/min。根据前面的机理分析,怀疑分层主要与压延铜箔的粗糙度有关,因此首先对比压延铜和电解铜与半固化片的结合力。测试方案如表1所示:表1 铜箔类型对剥离强度影响测试方案根据以上测试方案制作剥离强度测试条,测试结果如表2所示:表2 铜箔类型对剥离强度影响测试结果根据表2测试结果,压延铜箔与半固化片之间的结合力
13、仅0.20 N/mm,远低于电解铜箔与半固化片之间0.35 N/mm的结合力,说明软板分层问题与压延铜箔低粗糙度有较大关系。分层问题板为压延铜FCCL搭配T半固化片,分层问题除上述验证的与压延铜箔有关外,还可能与半固化片类型有关,因此需验证不同半固化片与软板铜之间的结合力大小,制定测试方案如表3所示,其中T半固化片/S半固化片压程使用21212,N半固化片/R半固化片/S6半固化片/E半固化片压程使用31313:根据以上测试方案准备物料,并制作剥离强度测试条,测试结果如表4所示:从以上测试结果来看,不同半固化片与铜箔之间的结合力有明显差异,其中与铜箔结合力最好的半固化片为S 半固化片,而T半固
14、化片与铜箔之间的结合力较差。N半固化片/R半固化片/S6半固化片等M6/M7级别的半固化片与铜箔之间的结合力同样较差,软硬结合板使用此类半固化片制作时,同样需考虑结合力问题带来的可靠性风险。根据以上测试结果显示,不同类型的半固化片与电解铜箔之间的结合力均大于与压延铜箔之间的结合力,具体如图7所示:图6 剥离强度测试板叠构图 测试方案 软板板材 半固化片类型 棕化药水 棕化次数 棕化线速 方案1压延铜FCCL T半固化片1080 J 棕化药水 2 5.0/4.0 方案2电解铜FCCL T半固化片1080 J 棕化药水 2 5.0/4.0 测试方案 剥离强度均值(N/mm)测试图示 方案1 0.2
15、0 方案2 0.35 2023春季国际PCB技术/信息论坛324挠性和刚挠印制板技术 FPC and R-FPCB technology图7 不同半固化片类型与不同铜箔之间结合力对比图软硬结合板软板芯板流程中在第二次棕化后有等离子体流程,其主要作用是粗化覆盖膜表面,增加半固化片与覆盖膜之间的结合力,但等离子体主要与有机物发生反应,而棕化膜是一层有机金属层,等离子体可能会对棕化后的铜面与半固化片之间的结合力产生影响,因此制定测试方案如表5所示表3 半固化片类型对剥离强度影响测试方案测试方案 软板板材 半固化片类型 棕化药水 棕化次数 棕化线速 方案1 压延铜FCCL T半固化片1080 J棕化药
16、水 2 5.0/4.0 方案2 压延铜FCCL S半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案3 压延铜FCCL N半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案4 压延铜FCCL R半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案5 压延铜FCCL S6半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案6 压延铜FCCL E半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案7 电解铜FCCL T半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案8 电解铜FCCL S半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案9 电解铜FCCL N半固化片1080
17、 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案10 电解铜FCCL R半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案11 电解铜FCCL S6半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 方案12 电解铜FCCL E半固化片1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 表4 半固化片类型对剥离强度影响测试结果测试方案 软板板材 半固化片类型 棕化药水 棕化次数 棕化线速 剥离 强度均值(N/mm)方案1 压延铜FCCL T 半固化片 1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 0.20 方案2 压延铜FCCL S 半固化片 1080 J棕化药水 2 5.0/4.0 0.29 方案3 压延铜FCC
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 软硬 结合 板软板 分层 问题 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。