无卤阻燃型覆盖膜的研制

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0 q 3.4 优异的耐变色性 FPCB 在加工过程中都要经历高温高湿的作用,可能对覆盖膜进行耐环境测试,对耐变色性的要 求也越来越高。图 7 对比了多家无卤覆盖膜的耐变色性,将样品的胶层暴露于空气中,置于 170℃ 的烘箱,分别烘烤 1、2 和 3h,看其胶层的变色情况。
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图 7 不同厂家无卤覆盖膜的耐变色性对比 从图 7 看出,SF305C 和 Y 厂家的无卤覆盖膜耐变色性良好,T 厂家较差。我司检测人员还积极 开发了一种定量表征色差变化的方法,即采用白度仪来测试不同处理条件下的覆盖膜的透光率,以 此来量化颜色的变化。图 8 是白度仪测试的色差变化对比图。
参考文献
[1] 陈兵,柴志强.挠性印制电路技术[M].北京:科学出版社,2005.
1:盯[2] 中国电子学会生产技术学分会专家编写.挠性印制板生产技术[M].香港:香港盈拓科技咨询服务 有限公司,2004,56. [3] 王克峰.覆盖膜对 FPC 敷形性的影响[J].印制电路信息.2008,12:42-43.
Research on halogen-free flame-retardant coverlay 无卤阻燃型覆盖膜的研制
Paper Code:S-092
刘生鹏 郭宏敏 茹敬宏 伍宏奎 广东生益科技股份有限公司
电话:0769-22271828-7288 E mail: liusp@
将配制好的胶液均匀涂覆在 PI 膜上,保持胶厚约 15μm,于 150℃烘烤 2 分钟,冷却到室温, 把裁好的离型纸贴在涂有胶粘剂的 PI 膜上,于 50℃烘烤覆盖膜至溢胶量适宜。然后去除离型纸,将 铜箔光面贴在覆盖膜上,放入快压机中预热 10 秒,再热压成型 60 秒(压力为 100kg/cm2),然后于 160℃固化 1 小时,进行测试。 2.4 性能测试
具备较好的柔软性。若使用相同的 PI 膜,产品的柔软性将取决于胶层的柔软性,而胶层的柔软性有
两个决定因素:一是树脂体系中弹性体所占比例,比例越高越柔软,但会带来阻燃性差、耐热性降
低等问题;二是调节树脂体系中固化剂用量,从而降低交联密度,但也会带来耐热性差、尺寸涨缩
大等问题。SF305C 采用的是复合固化体系,采用一种潜伏性促进剂控制溢胶量和延长储存期,同时
目前,覆盖膜所用胶系主要有丙烯酸系和环氧胶系两种,两者各有优劣,丙烯酸系的覆盖膜储 存期长、粘接性好,但是电性能较差;环氧胶系的电性能优异,但储存期较短,两种胶系并行发展, 共同推动覆盖膜性能的提升。而且,覆盖膜的无卤化已成趋势,整个产业链都在积极应对,国内部 分 FPCB 厂家宣称全面切换无卤基材,对挠性覆铜板(FCCL)厂家而言,机遇挑战并存:一方面切换 无卤基材为部分 FCCL 厂家提供了重新和竞争对手较量的舞台,另一方面 FPCB 厂家要求无卤基材 性能不降低、价格不提高。面对竞争日益激烈的软板市场,我司也在积极开发无卤产品,尤其是无 卤覆盖膜,以便在未来和无胶两层法 FCCL 配合使用。我司目前已成功开发商品牌号为 SF305C 的 无卤覆盖膜,下面主要介绍一下其制备过程及特性。
图 1 SF305C 的溢胶量随存放时间的变化
图 2 SF305C 的剥离强度随存放时间的变化
图 3 SF305C 的敷形性效果 图 3 种表明 SF305C 的敷形效果优异。王克峰[3]的研究表明影响敷形效果的因素主要有:快压 压合时间、溢胶量、线路宽度、快压压力、覆盖膜胶层厚度与线路铜箔厚度比,其中在图形一定的 情况下,影响最明显的是快压时间、溢胶量、覆盖膜胶层厚度与线路铜箔厚度比,因此在 FPCB 的 覆盖膜压合过程种需选择合适的覆盖膜、溢胶量来配合合理的快压参数方能达到良好的敷形效果。 3.2 优异的剥离强度 覆盖膜均要求无卤阻燃的要求,须添加含磷填料,填料用量增大,可能导致胶层与铜箔表面的 润湿效果变差,降低剥离强度。解决这一矛盾的思路就是采用特种环氧为主体树脂,该环氧树脂须 具备两个特点:一是与橡胶的相容性良好,这也是弃用含磷环氧的原因;二是要求其具备特殊的阻 燃机理或较高的残炭率,以此尽可能减少添加性阻燃剂的用量。图 4 和图 5 对比了 SF305C 和 T 厂 家、H 厂家和 Y 厂家无卤覆盖膜的剥离强度。
图6和图5f看出采用特种环氧树脂不仅增强了树脂和橡胶的相容性而且减少了含磷阻305c和y厂家无卤覆盖膜达到ul94v0级而t厂家和h厂家仅达到ul94vtm0pic膜产品的柔软性将取决于胶层的柔软性而胶层的柔软性有b厂家都期望覆盖膜越柔软越好尤其要求热固化之后仍然f305c采用的是复合固化体系采用一种潜伏性促进剂控制溢胶量和延长储存期同时对比了多家无卤覆盖膜的柔软性
覆盖膜全面性能检测:参照 IPC-4203 标准;其中回弹力的测试是我司开发的一种量化柔软性的 方法。
3 结果与讨论 3.1 优异的溢胶量控制、敷形性和储存期
覆盖膜之所以难以开发,是因为其内在的矛盾比较集中,追求单一的性能不难做到,但要优化 综合性能实非易事。溢胶量、敷形性和储存期之间的矛盾就显得异常集中,溢胶量越大,敷形性越 好,储存期越长;溢胶量越小,敷形性越差,可能会导致压不实现象的产生,也可能使得储存期缩 短。SF305 的开发思路就是采用特殊的潜伏性促进剂,使得树脂体系能从 A 阶快速过渡到 B 阶,以 此较好地控制溢胶量;同时从 B 阶到完全固化的过程需要高温作用,以此较好地控制储存期。图 1—3 即研究了 SF305C 的溢胶量、敷形性和储存期关系,通过合适的固化体系实现了均衡的性能。
1 前言 挠性印制电路板(FPCB)和刚性板最大不同之处在于其采用覆盖层,覆盖层的作用超出了刚性板
的阻焊膜,它不仅是起阻焊作用,而且使 FPCB 不受尘埃、潮气、化学药品的浸蚀以及减少弯曲过 程中应力的影响,它要求能忍耐长期的挠曲[1]。覆盖层又分为非感光覆盖层和感光覆盖层,覆盖膜 属于前者,是一种涂有胶粘剂的绝缘薄膜,可根据电路板的结构,预先钻孔或冲孔,然后在加热加 压条件下,定位覆盖在线路板上[2]。
5.5×107
表面电阻(湿热)
C-96/35/90

≥104
3.0×106
表 1 数据表明,SF305C 的各项性能完全达到 IPC 相关标准,尤其是剥离强度和尺寸稳定性远优 于标准值。并且在和同系产品对比分析之后,认为其具备很强的市场竞争力。
2。…c 09一:…’‘‘…:…“:。L 4 结论
I。q酽hm4在进行全面系统且有针对性地测试分析之后,表明 SF305C 具备较高的剥离强度、较好地柔软 性、优异的耐变色性和尺寸稳定性。目前已批量供货多家客户,市场反馈良好。
无卤阻燃型覆盖膜的研制
作者: 作者单位:
刘生鹏, 郭宏敏, 茹敬宏, 伍宏奎 广东生益科技股份有限公司
本文链接:/Conference_7165275.aspx
采用多种胺类固化剂,既保证耐热性又使得树脂体系最终的交联密度适中,从而在基本性能达到要
”1}}d 弓酱疆 求的前提下,提高产品的柔软性。图 6 对比了多家无卤覆盖膜的柔软性。
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图 6 不同厂家无卤覆盖膜的柔软性对比 回弹力的测试是我司开发的一种量化柔软性的方法,简便快捷,在较短的时间内清晰地显示产 品的柔软性,回弹力越小,产品越柔软。从图 6 来看,SF305C 的柔软性最佳。
A
≥0.7
1.1
N/mm
288℃,5s
≥0.5
1.1
:=篇=;一” 。::嚣品踟。, 热应力
300℃,10s
-
尺寸稳定性
MD
E-0.5/150
%
TD
±0.2
无分层、无起泡 -0.09 -0.02
耐化学性(剥离强度保持率) 暴露化学品后
%
≥80
>90
体积电阻率(湿热)
C-96/35/90 MΩ-cm
≥106
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图 8 不同厂家无卤覆盖膜的色差变化对比图
r‘]:袅2 一一 从图 8 可清晰地看到,在烘烤前后 Y 厂家的覆盖膜的透光率保持较好,我司 SF305C 位居其次, 而 T 厂家覆盖膜的变化最大。 j. 3.5 优异的尺寸稳定性
岁。。,f『|j i 图 9 不同厂家无卤覆盖膜的色差变化对比图 图 9 对比分析了不同厂家无卤覆盖膜的尺寸稳定性,包括撕纸后、快压熟化蚀刻、E-0.5/150 一 次、E-0.5/150 二次和 E-0.5/150 三次的尺寸涨缩,从数据来看,SF305C 的变化相对较小,得益于其 适宜的弹性体用量和交联密度,Y 厂家的覆盖膜柔软性很好,但固化度较低,所以尺寸涨缩就比较 大。 3.6 其他性能 除上述优异的性能之外,SF305C 还具备优异的电性能、较低的吸水率和良好的奶化学性等特点 。 同时进行了 UL、SGS 等认证,图 10 即是最新测试的卤素含量报告。
3-n bH 对比时发现,SF305C 和 Y 厂家无卤覆盖膜达到 UL94 V-0 级,而 T 厂家和 H 厂家仅达到 UL94 VTM-0 级,也说明主体树脂的选择对阻燃性的影响非常大。 3.3 优异的柔软性 在基本性能满足使用的前提下,FPCB 厂家都期望覆盖膜越柔软越好,尤其要求热固化之后仍然
2 实验部分 2.1 主要原材料
特种环氧树脂,工业级;端羧基丁腈橡胶(CTBN),工业级;固化剂,分析纯;潜伏性促进剂, 分析纯;含磷阻燃剂,工业级;助剂,工业级;压延铜箔,18μm,工业级;聚酰亚胺薄膜,12.5μm , 工业级。 2.2 胶液配制
以丁酮为溶剂,按一定比例分别加入潜伏性促进剂和固化剂,溶解透明后加入特种环氧树脂、 CTBN、阻燃剂和助剂,搅拌均匀得到固含量约为 40%的胶液。 2.3 覆盖膜的制备
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吲。 图 5 不同厂家无卤覆盖膜剥离 PI 膜测试的剥离强度
告b 从图 4 和图 5 看出,采用特种环氧树脂,不仅增强了树脂和橡胶的相容性,而且减少了含磷阻
燃剂的用量,从而在达到阻燃性要求的前提下,获得了优异的剥离强度。此外,在进行阻燃性测试
作者简介 刘生鹏,男,硕士,工程师,从事挠性覆铜板的研发。
摘 要 :采用端羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧改性特种环氧树脂体系,配合使用添加型磷系阻燃剂得到 覆盖膜用胶液,以此制备的 SF305C 无卤阻燃型覆盖膜不含锑和铅、汞、镉、六价铬等有害重金属, 满足欧盟 RoHS 指令要求。并且和同系产品进行了对比分析,SF305C 具备优异的剥离强度、柔软性 、 耐变色性和尺寸稳定性。 关键词:SF305C;无卤;覆盖膜; Abstract: A varnish used for coverlay was prepared with special epoxy resin, carboxyl-terminated acrlonitrile butadiene rubber(CTBN) and phosphorated flame retardant. To conform to the requirements of RoHS, the halogen-free flame-retarded coverlay does not contain Stibium, lead, mercury, cadmium and chromium Ⅵ. Besides, the peel strength, stiffness , colour-changing resistance and dimensional stability are excellence. Key Words: SF305C; Halogen-Free; Coverlay;
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图 10 SF305C 的卤素含量测试 表 1 是以 IPC 4203 标准为基础,测试的 SF305C 的基本性能表。
表 1 SF305C 的基本性能表
性能数据 Property Data
性能项目
试验处理条件
单位
IPC 标准值
典型值 SF305C 0515
溢胶量
A
Mm
-
0.11
剥离强度
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