软硬结合PCB的核心:丙烯酸 vs 环氧树脂
在软硬结合板的制造中,胶层材料的选择直接决定了电路板的可靠性、耐用性与成本。丙烯酸(Acrylic)与环氧树脂(Epoxy)作为两大主流胶材,各自在性能与应用场景中展现独特优势。本文将从弯曲疲劳测试、环境适应性及可穿戴设备优选方案三大维度,揭示两者的“胶层之争”。
一、性能对决:丙烯酸与环氧树脂的弯曲疲劳测试
1. 丙烯酸胶的“柔韧王牌”
丙烯酸胶以其优异的挠曲性和抗化学性著称,常用于需要动态弯曲的场景(如可折叠设备)。其改良型胶材(Modified Acrylic)在玻璃转化温度(Tg)以上时,能通过横向耦合结构实现重复粘接,动态弯曲半径可低至5mm以下。
- 测试数据:根据YY/T 1429-2016标准对丙烯酸类树脂的弯曲疲劳测试,其疲劳寿命在多次循环载荷下仍能保持较高强度,尤其在低应力条件下表现优异。
2. 环氧树脂的“稳定卫士”
环氧树脂以低热膨胀系数(Z轴方向)和耐高温冲击性见长,适用于多层软硬结合板或高密度互连设计。其改良型胶材通过添加柔性聚合物,降低了脆性,但结合力仍略逊于丙烯酸。
- 测试数据:在四点弯曲疲劳试验中,环氧树脂的疲劳强度更高,但在高频动态弯曲场景下易因脆性出现微裂纹,需通过优化配方提升韧性。
小结:丙烯酸胜在动态柔性,环氧树脂强于静态稳定。
二、高温高湿环境下的分层风险
1. 丙烯酸的“吸湿陷阱”
丙烯酸胶吸湿率较高(PI基材吸湿性加剧此问题),在高温高湿环境中易发生体积膨胀,导致金属化孔(PTH)断裂或层间分离风险。解决方案包括:
- 控制胶层厚度不超过0.05mm,避免Z轴膨胀过大;
- 搭配低吸湿性PI材料降低整体吸湿率。
2. 环氧树脂的“防潮壁垒”
环氧树脂吸湿率仅为丙烯酸的1/5,且热膨胀系数更低,能有效抑制湿热环境下的分层问题。但其固化后刚性较强,需通过添加柔性填料(如纳米二氧化硅)平衡机械性能。
关键参数对比
| 特性 | 丙烯酸胶 | 环氧树脂 |
|---------------------|------------------|------------------|
| 吸湿率 | 高(需优化) | 低 |
| 热膨胀系数(Z轴) | 较高 | 极低 |
| 耐湿热循环 | 中 | 优 |
三、可穿戴设备优选方案解析
可穿戴设备对轻量化、柔性及可靠性要求严苛,胶层选择需综合以下因素:
1. 设计优先级
- 动态场景(如智能手环腕带):优选丙烯酸胶,其抗反复弯曲能力可承受每日数千次折叠;
- 高集成度模块(如微型传感器):采用环氧树脂,确保高温焊接(如SMT回流焊)下胶层不脱粘。
2. 工艺优化
- 双层软硬结合板:采用丙烯酸胶+压延铜箔(RA铜),减少高频信号损耗,同时标注弯曲方向以匹配铜箔结构;
- 四层及以上设计:环氧树脂胶+No-Flow PP(预浸材料),精准控制层压厚度,避免高温变形。
3. 成本权衡
尽管丙烯酸胶单价较高,但其可减少连接器使用并降低返修率,综合成本在量产中更具优势。
四、未来趋势:胶层材料的创新方向
1. 复合胶材:将丙烯酸的柔性与环氧树脂的稳定性结合,开发梯度固化胶层,如低温固化环氧树脂+高温丙烯酸改性胶。
2. 纳米增强:通过添加碳纳米管或石墨烯,提升胶层的导热性与抗疲劳性能,尤其适用于5G高频设备。
丙烯酸与环氧树脂的“胶层之争”本质是性能与场景的精准匹配。在可穿戴领域,柔性需求推动丙烯酸成为主流;而在航空航天、汽车电子等严苛环境中,环氧树脂仍是可靠首选。未来,随着复合材料的突破,软硬结合板的胶层将更加“刚柔并济”。
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