軟硬結(jié)合PCB的核心:丙烯酸 vs 環(huán)氧樹脂
在軟硬結(jié)合板的制造中,膠層材料的選擇直接決定了電路板的可靠性、耐用性與成本。丙烯酸(Acrylic)與環(huán)氧樹脂(Epoxy)作為兩大主流膠材,各自在性能與應(yīng)用場景中展現(xiàn)獨特優(yōu)勢。本文將從彎曲疲勞測試、環(huán)境適應(yīng)性及可穿戴設(shè)備優(yōu)選方案三大維度,揭示兩者的“膠層之爭”。
一、性能對決:丙烯酸與環(huán)氧樹脂的彎曲疲勞測試
1. 丙烯酸膠的“柔韌王牌”
丙烯酸膠以其優(yōu)異的撓曲性和抗化學(xué)性著稱,常用于需要動態(tài)彎曲的場景(如可折疊設(shè)備)。其改良型膠材(Modified Acrylic)在玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)以上時,能通過橫向耦合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)重復(fù)粘接,動態(tài)彎曲半徑可低至5mm以下。
- 測試數(shù)據(jù):根據(jù)YY/T 1429-2016標(biāo)準對丙烯酸類樹脂的彎曲疲勞測試,其疲勞壽命在多次循環(huán)載荷下仍能保持較高強度,尤其在低應(yīng)力條件下表現(xiàn)優(yōu)異。
2. 環(huán)氧樹脂的“穩(wěn)定衛(wèi)士”
環(huán)氧樹脂以低熱膨脹系數(shù)(Z軸方向)和耐高溫沖擊性見長,適用于多層軟硬結(jié)合板或高密度互連設(shè)計。其改良型膠材通過添加柔性聚合物,降低了脆性,但結(jié)合力仍略遜于丙烯酸。
- 測試數(shù)據(jù):在四點彎曲疲勞試驗中,環(huán)氧樹脂的疲勞強度更高,但在高頻動態(tài)彎曲場景下易因脆性出現(xiàn)微裂紋,需通過優(yōu)化配方提升韌性。
小結(jié):丙烯酸勝在動態(tài)柔性,環(huán)氧樹脂強于靜態(tài)穩(wěn)定。
二、高溫高濕環(huán)境下的分層風(fēng)險
1. 丙烯酸的“吸濕陷阱”
丙烯酸膠吸濕率較高(PI基材吸濕性加劇此問題),在高溫高濕環(huán)境中易發(fā)生體積膨脹,導(dǎo)致金屬化孔(PTH)斷裂或?qū)娱g分離風(fēng)險。解決方案包括:
- 控制膠層厚度不超過0.05mm,避免Z軸膨脹過大;
- 搭配低吸濕性PI材料降低整體吸濕率。
2. 環(huán)氧樹脂的“防潮壁壘”
環(huán)氧樹脂吸濕率僅為丙烯酸的1/5,且熱膨脹系數(shù)更低,能有效抑制濕熱環(huán)境下的分層問題。但其固化后剛性較強,需通過添加柔性填料(如納米二氧化硅)平衡機械性能。
關(guān)鍵參數(shù)對比
| 特性 | 丙烯酸膠 | 環(huán)氧樹脂 |
|---------------------|------------------|------------------|
| 吸濕率 | 高(需優(yōu)化) | 低 |
| 熱膨脹系數(shù)(Z軸) | 較高 | 極低 |
| 耐濕熱循環(huán) | 中 | 優(yōu) |
三、可穿戴設(shè)備優(yōu)選方案解析
可穿戴設(shè)備對輕量化、柔性及可靠性要求嚴苛,膠層選擇需綜合以下因素:
1. 設(shè)計優(yōu)先級
- 動態(tài)場景(如智能手環(huán)腕帶):優(yōu)選丙烯酸膠,其抗反復(fù)彎曲能力可承受每日數(shù)千次折疊;
- 高集成度模塊(如微型傳感器):采用環(huán)氧樹脂,確保高溫焊接(如SMT回流焊)下膠層不脫粘。
2. 工藝優(yōu)化
- 雙層軟硬結(jié)合板:采用丙烯酸膠+壓延銅箔(RA銅),減少高頻信號損耗,同時標(biāo)注彎曲方向以匹配銅箔結(jié)構(gòu);
- 四層及以上設(shè)計:環(huán)氧樹脂膠+No-Flow PP(預(yù)浸材料),精準控制層壓厚度,避免高溫變形。
3. 成本權(quán)衡
盡管丙烯酸膠單價較高,但其可減少連接器使用并降低返修率,綜合成本在量產(chǎn)中更具優(yōu)勢。
四、未來趨勢:膠層材料的創(chuàng)新方向
1. 復(fù)合膠材:將丙烯酸的柔性與環(huán)氧樹脂的穩(wěn)定性結(jié)合,開發(fā)梯度固化膠層,如低溫固化環(huán)氧樹脂+高溫丙烯酸改性膠。
2. 納米增強:通過添加碳納米管或石墨烯,提升膠層的導(dǎo)熱性與抗疲勞性能,尤其適用于5G高頻設(shè)備。
丙烯酸與環(huán)氧樹脂的“膠層之爭”本質(zhì)是性能與場景的精準匹配。在可穿戴領(lǐng)域,柔性需求推動丙烯酸成為主流;而在航空航天、汽車電子等嚴苛環(huán)境中,環(huán)氧樹脂仍是可靠首選。未來,隨著復(fù)合材料的突破,軟硬結(jié)合板的膠層將更加“剛?cè)岵薄?/span>
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