關(guān)鍵詞：熱固化導(dǎo)電膠膜CBF, 高分子材料，膠粘劑（膠水），FPC

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(yùn)行以及人身安全，增強(qiáng)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(jī)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(duì)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(fù)極（正負(fù)雙電源供電的除外）與金屬機(jī)殼電連接，從而使金屬機(jī)殼為零電位，F(xiàn)PC接地后，金屬機(jī)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(zhǎng)，對(duì)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(jìn)入爆發(fā)期。在電子產(chǎn)品追求輕、薄、短、小設(shè)計(jì)的大背景下，超薄、可伸展型的柔性電路板蘊(yùn)含著巨大機(jī)會(huì)，促進(jìn)相關(guān)設(shè)備進(jìn)一步發(fā)展。

FPC柔性線路板

一

FPC簡(jiǎn)介

柔性電路板（Flexible Printed Circuit 簡(jiǎn)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(diǎn)。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(guó)內(nèi)有關(guān)FPC的質(zhì)量檢測(cè)還主要依靠人工目測(cè)，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(jì)越來越趨于高精度、高密度化，傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法已無法滿足生產(chǎn)需求，F(xiàn)PC缺陷自動(dòng)化檢測(cè)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì)。

柔性電路(FPC)是上世紀(jì)70年代美國(guó)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(jì)，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(jì)中，它再與內(nèi)層粘接在一起。它們也被用作防護(hù)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(shí)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(hù)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(guó)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(qiáng)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(jiǎn)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(diǎn)為250℃，玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）為80℃，這限制了它們?cè)谝筮M(jìn)行大量端部焊接的應(yīng)用場(chǎng)合的使用。在低溫應(yīng)用場(chǎng)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(diǎn)，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(jiǎn)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(diǎn)，它適合于應(yīng)用在要求動(dòng)態(tài)撓曲的場(chǎng)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(hù)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(diǎn)，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(diǎn)

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(diǎn)：

（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(dòng)和伸縮，從而達(dá)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(dòng)通訊、手提電腦、計(jì)算機(jī)外設(shè)、PDA、數(shù)字相機(jī)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(diǎn)，軟硬結(jié)合的設(shè)計(jì)也在一定程度上彌補(bǔ)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(diǎn)：

（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(jì)、制造的，所以開始的電路設(shè)計(jì)、布線和照相底版所需的費(fèi)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(shí)，最好不采用；

（2）軟性PCB的更改和修補(bǔ)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(hù)膜，修補(bǔ)前要去除，修補(bǔ)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(zhǎng)，很寬；

（4）操作不當(dāng)易損壞：裝連人員操作不當(dāng)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(duì)導(dǎo)電膠的導(dǎo)電性能和膠接強(qiáng)度有一定要求，特種導(dǎo)電膠除對(duì)導(dǎo)電性能和膠接強(qiáng)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(shí)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(dāng)導(dǎo)電粒子中的自由電子的定向運(yùn)動(dòng)受到阻礙，這種阻礙可視為一種具有一定勢(shì)能的勢(shì)壘。根據(jù)量子力學(xué)的概念可知，對(duì)于一個(gè)微觀粒子來說，即使其能量小于勢(shì)壘的能量，它除了有被反射的可能性之外，也有穿過勢(shì)壘的可能性，微觀粒子穿過勢(shì)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(shì)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(dāng)隔離層的厚度小到一定值時(shí)，電子就很容易穿過這個(gè)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(gè)電阻和一個(gè)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(gè)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(gè)方向上如Z方向?qū)щ姡赬和Y方向不導(dǎo)電的膠黏劑。一般來說ACA的制備對(duì)設(shè)備和工藝要求較高，比較不容易實(shí)現(xiàn)，較多用于板的精細(xì)印刷等場(chǎng)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(chǔ)存時(shí)體積電阻率容易發(fā)生變化。高溫導(dǎo)電膠高溫固化時(shí)金屬粒子易氧化，固化時(shí)間要求必須較短才能滿足導(dǎo)電膠的要求。國(guó)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(kuò)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(guó)外從上世紀(jì)九十年代開始研究，我國(guó)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(dá)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(chǎng)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?jiǎng)╊愋偷臉渲w，常用的一般有熱固性膠黏劑如環(huán)氧樹脂、有機(jī)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(jì)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(gè)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(shí)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(xì)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(bǔ)。

（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(shí)耐受能力的點(diǎn)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(dòng)通信系統(tǒng)；廣播、電視、計(jì)算機(jī)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(dāng)焊接溫度不利時(shí)導(dǎo)電膠粘劑的又一用途。

（4）導(dǎo)電膠粘劑能形成足夠強(qiáng)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(yùn)行。例如手機(jī)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(diǎn)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(shí)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(qiáng)，解決撓性線路板插接部位的強(qiáng)度，方便產(chǎn)品整體組裝外，另一個(gè)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(diǎn)錫接地；（3）鋼片中間開孔，灌銀漿接地。

手機(jī)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(shí)現(xiàn)接地性能。手機(jī)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(jī)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(jī)的EMI（電磁干擾），而且對(duì)散熱和信號(hào)都有影響。接地電阻過大，可能導(dǎo)致信號(hào)疊加從而引入干擾，同時(shí)造成圖像噪點(diǎn)，影響成像質(zhì)量。本文通過對(duì)手機(jī)攝像頭的FPC鋼片接地電阻的影響因素進(jìn)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(shí)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)