柔性線路板（FPC）粘接失效的原因？3M雙面膠帶為您提供解決

FPC柔性印刷電路板在手機、平板電腦等電子產(chǎn)品中已經(jīng)有***的應(yīng)用。這種通過用膠帶將天線粘接到塑膠支架上的方式，不僅節(jié)約設(shè)計空間，而且也方便組裝操作。但隨著FPC天線的大量應(yīng)用，其設(shè)計也越來越多樣化，如粘接面為曲面，90度折彎，甚至180度折彎，其粘接失效（折彎處翹起）問題也困擾著眾多生產(chǎn)廠商。

3M公司就此問題

從膠帶粘接原理及性能方面

進行研究分析

提出一些可行的解決方案

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 FPC天線結(jié)構(gòu)及粘接失效原因

FPC天線的粘接失效主要是邊緣折彎或拐角處出現(xiàn)天線翹起的現(xiàn)象。其根本原因是FPC天線在彎曲或折彎時存在較大的回彈應(yīng)力，如果回彈應(yīng)力足夠大，且在FPC粘貼后無法消除掉，則FPC翹起的風(fēng)險就會很大。這與FPC天線結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。

1.1 普通FPC天線結(jié)構(gòu)

普通的單面板FPC由五層材料構(gòu)成: 背膠 + 基層 + AD +銅箔 + 油墨，其總厚度多在0.15mm或以上，結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

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圖1  普通單面板FPC結(jié)構(gòu)示意圖[1]

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背膠一般選用無基材的膠膜產(chǎn)品，厚度多為0.05mm，以減少膠帶折彎時產(chǎn)生的應(yīng)力?；鶎右话氵x擇 PI 或PET材料，這種材料一致性好，不宜形變，但由于比較挺，韌性十足，所以在彎曲或彎折時必然會產(chǎn)生較大的回彈應(yīng)力。

1.2 粘接失效的原因

天線在折彎時即產(chǎn)生回彈應(yīng)力且不可避免。若此時膠帶的初粘力T初小于回彈應(yīng)力F彈或者膠帶粘性的增長速度不足以抵抗持續(xù)的回彈應(yīng)力。那么天線的翹起將不可避免的發(fā)生。

即：T初＜F彈

對于同一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)F彈是恒定不變的。T初受不同膠帶，貼合壓力，時間，溫度及產(chǎn)品表面的不同而變化的。因此，在不能夠改變FPC產(chǎn)品結(jié)構(gòu)減少F彈的前提下，應(yīng)該盡可能的提高膠帶的初粘力。

 膠帶粘接原理及性能影響因素

在FPC粘接中，常用的3M膠帶有467MP，9471LE，F(xiàn)9460PC等產(chǎn)品。這些膠帶都屬于壓敏膠帶，壓敏膠在應(yīng)用時需施以壓力，使膠面與被粘表面充分接觸，壓敏膠通過自身分子運動，浸潤被粘表面，產(chǎn)生相互作用力來實現(xiàn)粘接。粘接過程中，壓敏膠的性能會受到粘接表面、壓力、溫度和時間等因素的影響。

2.1 粘接表面的影響

通常使用膠帶前，被貼附表面應(yīng)該潔凈、干燥、平滑，不能有灰塵、濕氣及油污，這些會阻礙壓敏膠浸潤到被粘表面。推薦使用軟布擦除表面灰塵、污垢、油脂及濕氣。對于較重的油污，推薦采用異丙醇作為清潔溶液，用軟布蘸取來對粘接表面進行清潔。

對于FPC天線所要粘接的塑膠件，在注塑生產(chǎn)時，建議盡量不要使用脫模劑，也盡量避免選用PC141R等本身帶有脫模劑的塑膠原料。這是因為脫模劑會加快膠帶老化，進而使粘接失效。塑膠件粘接區(qū)域建議采用表面拋光處理或較細的表面紋路。如果塑膠件表面有噴涂工藝，則粘接區(qū)域盡量遠離噴涂面的邊緣。因為無論油墨還是油漆要在塑膠件表面有很好的附著力，其表面能必須低于塑膠件。因此，對于那些溢墨溢漆的表面，其表面能會大幅降低，對于膠帶粘接是非常不利的。

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一般情況下，具有高表面能的材料表面，有利于壓敏膠的浸潤，可以快速建立粘性，并有良好的粘接效果。而表面能較低的材料，相對比較難于粘接，處理不好時，容易出現(xiàn)粘接失效等問題。采用等離子處理，可以有效的提升塑料表面的表面能，并起到一定的清潔作用，進而就會提高膠帶對該表面的粘接效果。對于有條件的工廠，在塑膠件貼合FPC天線前，建議對表面進行等離子處理。

2.2 貼合壓力的影響

當FPC天線貼附到被粘面后，應(yīng)對粘接位置施以一定壓力（不小于1kgf/c㎡），使膠帶能與被粘表面充分接觸，并避免氣泡的產(chǎn)生，以便粘接強度的建立。

原則上，施加壓力越大越利于膠帶與被粘表面的接觸與浸潤。在不破壞產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提高施加的壓力且保證粘接區(qū)域均勻受力，可有效避免產(chǎn)生氣泡和提高膠帶初粘力。

2.3貼合時間的影響

膠帶完成粘接后，需要一定的養(yǎng)護時間以建立**終的粘接強度，這個養(yǎng)護時間一般是72小時。在此期間，盡量不要讓粘接部位過早承受載荷，以防影響強度的正常建立。

我們通過對客戶的實地走訪，發(fā)現(xiàn)FPC天線粘接的實際生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)節(jié)奏的限制，對粘接強度建立的養(yǎng)護時間遠遠小于72小時。同時，天線粘接后，F(xiàn)PC彎折區(qū)域或弧面處便持續(xù)存在著回彈應(yīng)力。因此，要適當增加貼合天線后的保壓時間，使膠帶更快浸潤表面以提高膠帶的初粘力。保壓時間理論上是越長越好，結(jié)合客戶的實際經(jīng)驗，建議保壓時間不小于10秒為宜。

2.4 貼合溫度的影響

貼合溫度對粘接強度的建立至關(guān)重要。它包括貼合的環(huán)境溫度及膠帶表面溫度。低溫條件下，膠粘劑分子運動放緩，難以快速浸潤被粘表面，表現(xiàn)為初粘性低，粘接強度建立緩慢，如下圖3所示。

圖3  不同溫度下的膠帶強度建立曲線[3]

FPC天線的粘接需要較高初粘力且快速建立粘接強度。實踐中為獲得較佳使用性能，建議在20℃以上環(huán)境中進行膠帶的粘接施工。如果工藝條件允許，壓合過程中可對天線及塑膠件進行加溫操作，一般在40℃~60℃左右，往往可以達到事半功倍的效果。高溫條件下，膠分子運動加快，加速浸潤被粘表面，提高初粘力。同時，天線中銅箔等材料也在高溫下更加柔軟，折彎的回彈力也會減小。

 FPC產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計改善

提高膠帶的初粘力是改善天線翹起問題的好方法，但追其根本是怎樣減小天線折彎處的回彈應(yīng)力。一些經(jīng)驗豐富的結(jié)構(gòu)工程師在天線設(shè)計之初就會考慮加入某些結(jié)構(gòu)以減少應(yīng)力。例如，

在需要折彎的地方加開應(yīng)力孔。

在需要折彎的地方盡量少布線，即減少銅箔穿過折彎處的面積，降低厚度。

適當設(shè)計定位孔。

FPC所粘貼的面都以圓角過渡等等許多結(jié)構(gòu)設(shè)計的細節(jié)，可以幫助我們將應(yīng)力降到比較低。

 結(jié)語

通過多次與客戶進行天線粘接失效問題的討論與改善，總結(jié)了以上實踐經(jīng)驗。該經(jīng)驗對于幫助我們解決天線翹起等粘接失效問題有良好的效果。以下也總結(jié)了3M產(chǎn)品中***適用于FPC粘接的膠帶型號（包括但不僅限于），供您選擇

膠粘劑家族 產(chǎn)品型號 厚度(mm) 基材 應(yīng)用描述

100MP  3MF9460PC 0.05 無 耐高溫短期可達260℃，適合粘接多種

材料表面。

3MF9469PC 0.13 無

200MP    3M467MP 0.05 無 耐高溫短期可達200℃，耐候性及耐化學(xué)品性能優(yōu)異。適合粘接多種材料表

面。

3M468MP 0.13 無

300LSE  3M9471LE 0.05 無 針對低表面能材料粘接而設(shè)計開發(fā)的。

對難粘表面有很好的粘接性能。

3M9472LE 0.13

其他 3M9077 0.05 無紡布 有基材，易模切。耐高溫短期可達260℃，適合粘接多種材料表面。