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柔性電路板(FPC)的金相制備

時間:2022-12-12 瀏覽次數:108

柔性電路板材料
電子產品在我們生活中扮演著重要的角色。我們每天使用的手機、數碼相機、汽車和電腦中都存在柔性電路板。
1898 年,德國柏林的阿爾伯特·漢森(Albert Hanson)提出柔性電路板的概念,描述了在一張紙上涂上石蠟制作成扁平導體。
雖然蠟紙有足夠的柔韌性,但現在的FPC基本都使用聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材。聚酰亞胺材料具有非易燃性,幾何尺寸穩定,具有較高的抗拉強度,并且具有承受焊接溫度的能力,是幾乎所有芯片優先選擇的材料。
聚酯具有較低的介電常數,吸收的潮濕很小,但是不耐高溫。聚酯的熔化點為250℃,玻璃轉化溫度(Tg)為80℃,這限制了它們要求在大量端部焊接的應用場合使用。在低溫應用場合,它們呈現出剛性,但成本較低。它們適合于使用在如電話和其它無需暴露在惡劣環境中使用的產品上。
柔性電路板類型
基本類型
1、單面FPC
• 當今生產中*常見的類型
• *常用且*適合動態撓曲應用
2、雙面FPC
• 有兩個導電層
• 可帶或不帶電鍍通孔生產
3、多層FPC
• 多層 FPC
• 具有三層或更多導電層
• 電路層通過電鍍通孔互連
4、剛撓結合柔性電路板
• 混合結構,是由剛性和撓性基板有選擇地層壓組成
• 以金屬化孔形成導電連接
5、雙通道/背板柔性電路板
•只包含一個導電層
• 經過處理,允許從兩側接觸導線
• 常用于集成電路封裝
為什么要進行金相制備?
因電子樣品尺寸和重量的小型化、輕型化發展,使其廣泛應用在消費性民用電器、醫療器械、汽車電子等行業。為了滿足這些行業需求,在電路的設計和加工方面也在不斷地改進。電子產品的生產改進,是一個多種工序相互協作的過程。前道工序產品質量的優劣,直接影響下道工序的產品生產,甚至直接關系到*終產品的質量。因而,關鍵工序的質量控制,對*終產品的好壞起著至關重要的作用。作為檢測手段之一的金相切片技術,在這一領域發揮著不可替代的巨大作用。電路板橫截面金相制備用于評估壓層系統和鍍層結構質量,如:鍍通孔,焊接裂縫、空隙等現象,以確定是否符合性能規格要求。在特定情況下,可采用更針對性的方案。如對FPC通孔的中心處進行橫截面觀察,或者逐漸減薄樣品并觀察每一層的質量。分析過程中收集的信息越多,產品進一步改善的可能性就越大。在分析過程中,配備專業設備,如標樂的IsoMet 1000 精密切割機和AutoMet 系列半自動研磨拋光機可極大簡化制備過程,提高制備效率。
制備流程
確定電路橫截面的觀察位置。使用鋒利的切割設備,如剃須刀片、金剛石刀片,要求平滑地切割電路。
將樣品固定在兩個載玻片之間,確保樣品平整、垂直。使用環氧樹脂粘合,夾緊后放置在 100°C 的烘箱中約 10 分鐘或直至樹脂固化。
根據試樣在不變形的情況下可承受的*高溫度,選擇合適的鑲嵌料。選擇保邊性良好、放熱溫度低的 EpoThin 2 或 EpoxiCure 2 環氧樹脂。
將鑲嵌模具放入 SimpliVac 真空鑲嵌機中,使用夾具(如 UniClip 試樣支撐夾具)夾持樣品,以便在澆注環氧樹脂時提供支撐力,并保證樣品垂直,以確保研磨表面垂直于載玻片中的柔性電路板。
使用 SimpliVac 真空鑲嵌機進行冷鑲嵌,確保樣品和樹脂之間具有良好的附著力和滲透性。試樣固化后,拆除鑲嵌磨具。
按下表制備方案完成樣品金相切片制備。

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清潔并觀察樣品橫截面。測量并記錄鍍層的平均厚度,根據客戶的 SOP 完成所有其他項目評估。

小結

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小結一:為了確保足夠的研磨時間,可在每步結束后在顯微鏡下觀察樣品表面。當顯微鏡觀察到均勻的劃痕,且繼續研磨劃痕并不會細化,表明當前步驟已完成,可以清潔樣品并進入下一步。
小結二:自動化制備可以更加穩定地去除材料,并提高制樣結果的一致性。人工手動制備很難保證樣品表面受到均勻的施加壓力。不均勻的作用力會導致樣品傾斜,鍍層厚度或IMC厚度等實測值因樣品傾斜的因素,測量數據會遠大于實際數據。這些關鍵數據會因制備因素的不可靠,導致項目判定失效。


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