柔性印刷電路板(FPC)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和絕佳曲撓性的印刷電路。由于它體積小、質(zhì)量輕和厚度薄等一系列優(yōu)勢而越來越為電子設計師們所青睞,被廣泛應用于手機和筆記本電腦等各種便攜式及其他電子產(chǎn)品中。
電子產(chǎn)品制造業(yè)是高性能雙面壓敏膠帶**的應用市場,據(jù)不完全統(tǒng)計,在中國其年銷售額超過1億美元。其中柔性電路板組裝行業(yè)對壓敏膠帶的需求占有相當大的比例,在3G、智能型手機、數(shù)字相機及顯示器的需求帶動下,全球柔性電路板行業(yè)一直維持在8%~10%成長幅度。
目前在柔性電路板組裝行業(yè)中,PET基材雙面壓敏膠帶、無紡布基材雙面膠帶以及無基材的純膠膜壓敏膠產(chǎn)品都正在被大量地使用。每種類型的膠帶產(chǎn)品都有各自的優(yōu)勢和短板,柔性電路板客戶需要結(jié)合自身不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計和生產(chǎn)工藝流程以及下游客戶的要求來考慮選擇合適的膠帶產(chǎn)品。
雙面壓敏膠帶通常被貼附于柔性電路板表面用作與電子產(chǎn)品的機殼或框架的固定,以及柔性電路板補強片或某些電子元器件的組裝。從這些被粘部件的材質(zhì)看,機殼或框架大多為工程塑料或金屬,如ABS、PC或ABS+PC、鋁鎂合金和不銹鋼等,有時還會在工程塑料中摻加玻纖或滑石粉以提高強度。柔性電路板補強片的材質(zhì)多為FR4的環(huán)氧玻纖復合片材。不同的材質(zhì)決定了壓敏膠帶對其表面具有不同的粘接強度,選擇時需要針對應用做測試評估。
此外,在電子產(chǎn)品尤其是手機相機等小尺寸產(chǎn)品的組裝過程中,受到內(nèi)部空間的限制,柔性電路板通常會被大幅度地彎曲變形和扭曲變形,導致其內(nèi)部應力的產(chǎn)生。這對壓敏膠帶的粘接應用提出了挑戰(zhàn)。如果發(fā)生柔性電路板與被粘部件的脫落或分離,將會嚴重影響電子產(chǎn)品的功能和壽命。
產(chǎn)品組裝完畢出廠后,其使用環(huán)境差異極大,從高溫高濕的熱帶地區(qū)到嚴寒低溫的兩極地區(qū)都有可能,使用年限短則數(shù)年,長則數(shù)十年。因此對壓敏膠的綜合性能要求極高,需要進行一系列的粘接強度測試和耐老化及耐溫性測試等。由于丙烯酸酯體系的壓敏膠屬于合成樹脂型,通過高分子共聚反應可以引進各種官能基團,使粘附力和自身的內(nèi)聚力都表現(xiàn)出色,對于金屬和非金屬材料的膠接都沒有問題,可以覆蓋柔性電路板組裝行業(yè)所有的常用材料。特別因為丙烯酸酯壓敏膠沒有不飽和鍵,與天然橡膠系或合成橡膠系壓敏膠相比,具有優(yōu)良的抗氧化性、良好的高低溫性能和無色透明不黃變等優(yōu)點,具有**應用優(yōu)勢。因此柔性電路板行業(yè)所用的雙面壓敏膠帶絕大多數(shù)都為丙烯酸酯體系的產(chǎn)品。
從國內(nèi)各大柔性電路板制造及組裝廠商當前常用的雙面壓敏膠帶來看,為了確保柔性電路板對機殼或補強片的粘接牢固,對剝離強度有一定的要求。參照ASTMD3330(180°剝離角度)測試標準,以不銹鋼為測試基板,壓敏膠帶在其表面的粘接強度下限至少應該大于3 N/cm,力值越大越好。由于對膠帶厚度有一定的限制,**剝離強度一般都不會超過20N/cm。大多數(shù)常用的壓敏膠帶產(chǎn)品剝離力都在5 N/cm~15 N/cm,基本可以滿足柔性電路板固定的應用要求。
當前在該行業(yè)內(nèi)常用的雙面壓敏膠帶厚度范圍通常在0.03 mm ~ 0.15 mm(不包含離型紙),以求在滿足粘接固定的要求下盡量減少對空間尺寸的占用,這也正是膠帶產(chǎn)品較其他傳統(tǒng)固定方法而言強大的優(yōu)勢所在。相同的膠帶厚度和膠層組份時,純膠膜壓敏膠帶較之PET基材雙面壓敏膠帶和無紡布基材雙面膠帶,在剝離強度上通常有更好表現(xiàn),也更適合于帶有一定曲面弧度的粘接應用。反之,PET基材雙面壓敏膠帶和無紡布基材雙面膠帶由于基材結(jié)構(gòu)對膠層的支撐作用,更適合于需要進行形狀復雜的模切加工,不易產(chǎn)生溢膠和離型紙剝離時的拉膠現(xiàn)象,尤其方便手持粘接作業(yè),提高生產(chǎn)效率。此外,由于PET材料自身的耐溫性問題,所有的PET基材雙面壓敏膠帶耐溫性都受到限制,短期耐溫性不超過200 ℃,長期耐溫性更低。而純膠膜膠帶和特別材質(zhì)的無紡布雙面膠帶可以實現(xiàn)短期200 ℃甚至更高的耐溫性能表現(xiàn)。
在壓敏膠帶使用時,足夠的壓力、保壓時間和貼合環(huán)境溫度對粘接效果有至關重要的影響。通常建議貼合參數(shù)為103 kPa壓力下保持15 s ~20 s,環(huán)境溫度在21 ℃~38 ℃**。施壓后的靜置停留時間也對粘接強度的建立有積極影響,尤其當環(huán)境溫度偏低時差異顯著。對于某些表面能偏低的材質(zhì)粘接,以及需要承受持續(xù)內(nèi)應力的粘接應用,粘接前使用一些底涂劑涂覆在被粘材質(zhì)表面,有助于柔性電路板粘接更加牢固穩(wěn)定。