挠性电路板的FR-4增强板分层改善

挠性电路板的FR-4增强板分层改善

　崔红兵 许 灿　

（东莞康源电子有限公司，广东 东莞 ５２３９３２）

摘 要 文章针对贴有ＦＲ－４增强的挠性电路板在经过回流焊后出现分层的问题进行分析，找出可能影响的原因，设计相应的试验，并规避流胶过大的风险等，找到最终的问题解决方案。

关键词 增强；挠性板；回流焊；分层

中图分类号：TN41 文献标识码：A 文章编号：1009-0096（2019）07-0037-05 Improving delamination between the stiffener FR-4 and FPCB

Cui Hongbing Xu Can

Abstract This article analyzes the delamination issue between the stiffener FR-4 and flexible circuit board, finds out the root cause, designs of experiment, including the factor of excessive glue flow and gets the final solution.

Key words Stiffener; Flexible Circuit Board; Reflow; Delamination

0 前言

随着电子产品朝着小、轻、薄、高可靠等性能发展，挠性电路板（FPCB）在电子产品中的应用范围越来越广，数量也越来越多。作为电信号传输的连接线，板边插头（手指）位通常需要贴合增强材料，以增强连接的可靠性，还有部分位置需要贴装元件，这些贴装元件的位置有些也需要贴合增强材料，以支撑元件，常用增（补）强材料有PI、FR-4、金属片等。

补强与挠性电路板的结合力受到胶膜厚度、压合条件的影响，需要找到合适条件才能承受焊接时的高温，否则容易出现分层起泡的质量问题。1 问题现象描述和不良原因的分析1.1 问题的描述

FPCB产品经过特定回流焊参数后，在贴有FR4补强的位置出现高达33%比例的起泡，做剖切磨片观察（如图1），确认是挠性层与FR-4增强之间出现了分层。

图1 不良分层现象

1.2 原因的分析

（1）电镀孔的表面不平整带来受压不均。从分层位置的结构图（如图2）可以看出。由于电镀采用的是电镀孔工艺，孔壁的铜厚要求最小12 µm，孔口表面的镀铜厚度在18 µm以上，存在较明显的凸起。从孔位图（图3）可看到补强的位置对应的孔的数量较多（4×20），在压合的过程中容易出现敷形不足，受压不均，流胶不充分。产品因弯

折位置不能有电镀铜，最好采用电镀孔工艺实现孔的连接。

（2）回流焊高温段时间长。从回流焊参数看，要求在220 ℃以上的温区的时间保持在53 s以上，最高温度（242±2）℃，40 ℃到220 ℃升温时间（200±2）s，高温段比一般回流焊的时间长。补强支撑位置是两排较密的焊盘，用于较大型连接器的焊接，在回流焊时连接器需要吸收较多的热量，为达到较好的焊接效果，通过加长高温段的时间来达成。

图2 产品叠层结构

图3 产品孔位图形

（3）压合参数不合适。压合采用的是真空快压的方式，压合参数是压合时间120 s，温度165 ℃，压力1.76 MPa，这组参数是用于大批量的补强压合的生产参数。通过不同产品的对比，此参数主要是用于表面没有电镀孔位置的补强压合。对于较多电镀孔的产品，表面的不平整程度加剧，可能无法满足。

（4）胶膜厚度不足。胶膜是丙烯酸类型胶，厚度是25 µm，从产品表面的落差来看，胶膜的厚度不足也可能是原因之一。2 试验及分析

2.1 实验设计

基于上面的分析，电镀孔工艺和回流焊参数受产品特点的限制，不能作变更，故从压合参数和胶膜厚度两个方面进行试验，选择不同厚度的胶膜、压合时间和压合的温度进行实验设计。由于真空快压机的压力可调性差，故将其设定在1.76 MPa 不变。

2.2 试验样品的测试结果

共进行了18组的试验，每组数量为60片，回流焊试验的分层累结果（见表1）。

为更清楚分析分层现象，将上表中数据按不同压合温度条件分成2张表，形成散点图（见表2和表3、如图4和图5）。

由以上试验结果，可看出：

（1）快压机温度在试验范围内设置越高，其不良分层数越少；

（2）快压时间在试验范围内设置越长，其不良分层数越少；

（3）胶膜在试验范围内越厚，其不良分层数越少。

当采用25 μm胶膜时，无论采用试验中何种压板参数，三次回流焊后总是会出现一定的分层现象。

为了使该板的生产工艺稳定有效，25 μm胶膜显然已经不适用于当前的试验条件进行生产。由于采用50 μm厚的胶膜时，装配孔（直径1.6 mm）会出现较严重的孔口流胶现象，超出孔径的公差要求（如图6）。以上试验结果中，使用35 μm 胶膜时，当压板参数适当时，没有不良的分层现象，故选用35 μm胶膜进行验证（如图6

）。

2.3 流胶量的影响因素

孔口流胶量的大小与所用产品的材料类型，胶膜厚度，孔径大小以及压合条件有关，对于以上分层试验，在分层试验的基础上选用不同的胶厚、孔径及压合的条件（温度、时间），压合的

1 25 165 ℃ 120 s 19 2

2 232 25 165 ℃ 150 s 4 6 6

3 25 165 ℃ 180 s 2 6 6

4 2

5 180 ℃ 120 s 10 17 175 25 180 ℃ 150 s 1 2 2

6 25 180 ℃ 180 s 0 1 1

7 35 165 ℃ 120 s 15 1

8 198 35 165 ℃ 150 s 2 4 4

9 35 165 ℃ 180 s 0 0 010 35 180 ℃ 120 s 8 13 1511 35 180 ℃ 150 s 0 0 012 35 180 ℃ 180 s 0 0 013 50 165 ℃ 120 s 8 11 1114 50 165 ℃ 150 s 0 0 015 50 165 ℃ 180 s 0 0 016 50 180 ℃ 120 s 2 3 3

1 25 120 s 19 2

2 232 25 150 s 4 6 6

3 25 180 s 2 6 67 35 120 s 15 18 198 35 150 s 2

4 49 3

5 180 s 0 0 013 50 120 s 8 11 1114 50 150 s 0 0 015 50 180 s 0 0 0

表3 180 ℃压合温度试验结果

4 2

5 120 s 10 17 175 25 150 s 1 2 2

6 25 180 s 0 1 110 35 120 s 8 13 1511 35 150 s 0 0 012 35 180 s 0 0 016 50 120 s 2 3 31

7 50 150 s 0 0 01

8 50 180 s 0 0 0