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挠性电路用丙烯酸与环氧树脂粘合剂之比较

二月 21, 2019 | I-Connect007
挠性电路用丙烯酸与环氧树脂粘合剂之比较

曾经只适用于特殊产品的挠性电路,现在已应用于很多便携式家用电子产品。世界各地的产品开发商已将挠性电路设计于最新的产品中,以及现有产品的升级版中。在一些应用中,挠性电路已取代了主宰了几十年电子产品的印制电路板。

很多时候,选择挠性电路取代传统刚性电路板是为了使产品更小更轻。第一次采用挠性电路的PCB设计师常常会说:“我们对挠性电路设计或材料一无所知,能帮助我们明确一下叠层吗?”通常,第一次的设计与叠层会被作为其日后设计的标准。因为对于传统的PCB,我们一直是这样做的。

但是挠性电路是不同的产品。为具体的应用选择适当的材料时,会有很多选项。了解这些选项及其优缺点是非常有意义的。

本专栏文章将讨论挠性电路制造中最容易被误解的材料之一——将电路层压合在一起时所采用的粘合剂系统。由于挠性电路生产要经过几个层压工艺,了解粘合剂系统选项及最适合于具体电子产品的选项非常重要。

确定应用是动态的还是静态的

挠性电路的两种最常见应用是动态和静态。静态应用中挠性电路是固定的,即使在安装是它必须是可弯折的,但在产品整个寿命期间它一直保持静态。而在动态应用中挠性电路在产品整个寿命期间一直处于运转中。可以想想翻盖手机、打印机或MRI机。静态的挠性电路可以看作是传统PCB的衍生物,只是挠性电路更轻、更有韧性。但在动态应用中,挠性电路不仅必须是可弯折的,还必须是稳定的。我们必须充分利用材料的所有固有优势。在这两种应用情况下,粘合剂都起着重要的作用。让我们总结一下影响粘合剂选择的另一个因素。

确定应用环境

产品在其主要寿命周期内的运行环境也会影响粘合剂的选择。环境是过热还是过冷?电路是浸在水中还是化学品中?电路是否需要阻燃?在选择挠性电路用粘合剂时,会根据不同的问题答案选择不同的粘合剂。例如,如果电路将浸于水中,就会选择吸收性最低的粘合剂。如果挠性电路将用于被化学物质或生物液体覆盖的环境中,就会采用最耐化学品的粘合剂。如果挠性电路将要承受的温度比室温高,所采用的粘合剂就需要能够在这种温度下正常运行,不会使层压降解。电路需要符合UL94 V.0吗?也就是说在汽车及航空应用中,电路必须是阻燃的吗?在为挠性电路选择粘合剂系统是必须考虑所有这此问题。

设计问题

令人惊奇的是,在选择粘合剂时,电路的设计也很重要。如果电路是单面(一层铜)或双面(两层铜),在所有其他要求都相同的条件下,任何一种粘合剂都能起到同样的作用。但是,如果设计是多层电路,那么粘合剂的特性会产生明显的影响。如果选择了错误的粘合剂,直径小于8mil的小电镀通孔也可能会影响电路的性能。

如你所见,在决定挠性电路的粘合剂基础系统时,需要考虑很多因素。现在来简述这两种粘合剂系统的特性,以及与上述讨论内容的相关性。

丙烯酸的优缺点

对于动态应用丙烯酸是最佳选择,因为固化后,可保持延展性。这是其最有价值的特性。也就是说,除非它必须是阻燃的。为了使丙烯酸粘合剂符合UL94 V.0,必须在其中填加溴系阻燃剂,但溴系阻燃剂会降低挠性电路动态弯折的可靠性,也会降低热稳定性。丙烯酸在高温条件下的性能不佳。材料会在180°C~200°C之间开始软化,导致绝缘层及铜箔布线分层。丙烯酸在引线键合设计中的性能也不太良好。粘合剂越软,越容易超声引线键合能量,导致组装出现问题。最后,丙烯酸的热膨胀系数较高,会造成Z轴移动,对多层电路不是好的选择,因为Z轴膨胀会损伤电镀通孔。

环氧树脂粘合剂的优缺点

对于动态应用,环氧树脂粘合剂也不是上佳的选择,因其固化后较硬。但是,对于很多其他应用却是比较好的选择。例如,在高温下有最佳的粘结强度,有较低的膨胀系数,所以对于在高温下运行的多层电路是上佳的选择。对于引线键合,它也是不错的选择,因其固化后较硬,不会像丙烯酸一样吸收超声能。环氧树脂基粘合剂耐化学品腐蚀,具有良好的吸湿率,对于医疗应用及各种湿度传感器,是不错的选择。

在同一设计中使用丙烯酸和环氧树脂

在多层刚挠性混合电路中,可以在同一电路中同时使用这两类粘合剂。如电路的挠性部分可使用丙烯酸粘合剂,以实现挠性;刚性部分可使用环氧树脂粘合剂,以提高稳定性。

丙烯酸和环氧树脂粘合剂的可靠性

显然,两种类型的粘合剂都有其理想的用途。只要仔细考虑它们的具体应用条件,两者皆可靠并且都具备良好的性能。两种粘合剂都经常用于制造挠性电路。 一些设计师坚持使用丙烯酸粘合剂,是因为与他们合作的第一家供应商在制造他们设计的产品时使用了此类粘合剂。

但是,在决定应用于挠性电路的粘合剂之前,仔细考虑具体应用情况和技术规范是明智的。有时,任何一种粘合剂都能同样有效地工作,而有时,粘合剂选择决定意味着或制造出的电路性能稳定,或制造出的电路性能不佳,却找不出明显的原因。所以设计挠性电路时要考虑到这一点。

John TalbotTramonto Circuits总裁及所有者。 

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标签:
#材料  #挠性电路  #丙烯酸  #环氧树脂  #粘合剂 

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