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柔性线路板厂之FPC为什么会分层鼓包?

2023-07-26 02:21

1.背景介绍

 

本文失效产品为FPC(柔性线路板Flexible Printed Circuit),产品经过回流焊接后,出现起泡现象,部分位置出现分层现象。下文通过测试分析1pc 失效FPC、6pcs OK FPC半成品,找出FPC鼓包分层的原因。

 

2.检查分析

 

2.1 外观检查

 

利用超景深数码显微镜对失效FPC及同批FPC表面进行光学检查。失效FPC表面多处区域可见明显鼓包异常,OK FPC半成品表面未见明显鼓包等异常现象。

 

2.2 剖面观察

 

利用场发射扫描电子显微镜对失效FPC及OK FPC切片截面进行形貌观察及成分分析,如图1所示。

 

图1. 失效FPC鼓包位置及OK FPC切片后截面形貌观察

 

失效FPC鼓包位置切片后,均发现界面分离现象,分离位于粘合剂与PI膜之间;OK FPC切片后均未发现界面分层现象。

 

2.3 剥离分析

 

利用扫描电子显微镜对剥离后界面进行形貌观察及成分分析,如图2、3所示。

 

图2.失效FPC鼓包区域分离界面分析结果

 

图3. OK FPC半成品机械剥离后分离界面形貌观察及成分分析结果

 

失效FPC:分离界面位于PI膜与粘合剂之间,与剖面观察结果一致;分离界面光滑,未见明显粘结特征;分离界面未见明显异物残留痕迹,粘合剂侧探测到C、N、O、Al、S元素,PI膜侧探测到C、N、O、Si元素。

 

OK FPC半成品:分离界面位于粘合剂内部;分离界面粗糙,可见明显粘结特征;分离界面未见明显异物残留痕迹,界面一侧探测到C、N、O、Al、P元素,另一侧探测到C、N、O、Al、P、Cu元素。

 

2.4 FTIR分析

 

软板厂了解到,使用FTIR对2款FPC产品粘合剂部分进行成分分析,结果显示:

 

1. OK FPC半成品中粘合剂成分主要为氢氧化铝阻燃的环氧树脂;

2. 失效FPC粘合剂成分主要为MCA(三聚氰胺氰尿酸盐)阻燃的环氧树脂;

3. OK FPC半成品粘合剂与失效FPC粘合剂成分不同,固化程度没有明显差异;

 

图4. 失效FPC、OK FPC半成品及同批FPC剥离界面FTIR分析结果

 

2.5 热学分析

 

参考标准ISO 11358-1-2022 塑料 高聚物热量的分析法(TG)第一部分:一般原则对二者分别进行TGA测试,结果如图5所示。

 

图5. 失效FPC及OK FPC半成品中粘合剂TGA测试结果

 

结果显示,失效FPC中粘合剂剩余质量较OK FPC半成品粘合剂偏低,说明失效FPC产品加热过程中确实存在气体放出现象。

 

2.6 小结

 

失效FPC产品鼓包分层的原因主要因其粘合剂中阻燃剂成分为MCA(三聚氰胺氰尿酸盐),该阻燃剂受热会迅速升华分解,带走热量,降低高聚物材料的表面温度,同时散发惰性气体、NH3、三聚氰胺等,最终导致FPC样品鼓包分层。OK FPC半成品粘合剂中阻燃剂为氢氧化铝阻燃剂,其阻燃机理与MCA完全不同,进而不会发生鼓包分层异常。

 

3. 结论

 

失效FPC产品鼓包分层的原因主要因其粘合剂中阻燃剂成分为MCA(三聚氰胺氰尿酸盐),该阻燃剂受热会迅速升华分解,散发惰性气体、NH3、三聚氰胺等,最终导致FPC鼓包分层。

 

4. 建议

 

FPC来料进行高温试验验证,避免异常物料流入产线。

 

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