浅谈软硬结合板制作中难点改良.docx

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浅谈软硬结合板制作中难点改良

浅谈软硬结合板制作中难点改良

01前言

   鉴于近几年PCB分类产品发展的特点，各国销售总比例分析，虽然全球PCB整体发展放缓，但受到手机市场的冲击HDI、刚挠结合板的发展前景十分可观，且刚挠结合板市场每年呈10%-15%增长。

各PCB厂家的研发机构也在纷纷对软硬结合板进行技术开发，为产品导入奠定基础。

02定义

   刚挠结合板是一种兼具刚性PCB的稳定性和FPCPCB的柔性特点结合的新型印刷电路板，其对恶劣应用环境具有很强的抵抗力，有较强的信号传输通路。

刚挠结合板以其能弯曲、折叠、缩小体积、减轻重量并可实现不同装配条件下的三维立体组装，因此在医疗与军事设备和通讯等方面领域的应用发挥重要的作用。

03参考资料

 解析刚挠结合板的窗口制作技术–邓先友

 一种覆盖膜开窗的刚挠结合板制作方法–吴铁英

04实际研发结果

4.1基本流程 

备注：

刚挠结合板制作流程中，用黄色字体表示重点关注的工序，用红色虚线圈起的表示刚挠结合板制作的关键工序。

4.2关键流程制作与改良

4.3刚挠结合板制板制作信息

排板结构：

25（H/H）1080 1（H/H）1080 25（H/H）

半固化片：

1080=2.9mil生益No-FlowPP RC:

64%

图一

图二

4.4根据刚挠结合板的重点难点，过程中作为重点跟进。

A.软板部分：

软板刚性设备制作，压制PI覆盖膜，PI膜压合；

B.硬板部分：

硬板Croe与PP的窗口制作，软硬结合压板涨缩、溢胶量控制等。

4.4.1 软板内层线路制作

   鉴于FCCL软板材料尺寸薄、小、软的特性，因刚性PCB厂家某些工厂超出设备制程能力范围，故需要采用特别的方式制作，软板过所有水平线均需采用牵引板带过，避免卡板报废。

4.4.2 压制PI覆盖膜

    先采用电烙铁将贴好PI覆盖膜的四个角固定，然后结合PI覆盖膜的特性进行压合，由于在FALot中整板贴PI覆盖制作，压板后发现有PI覆盖膜皱褶，压不实汽泡空洞等问题，严重影响到产品的可靠性。

故结合行业内的制作情况采取局部贴。

制作参数：

采用镭射激光开窗，压合温度180℃压力10kg/cm2预压20秒成型90秒。

 图三 PI膜压合结构图 

 图四 整版贴PI膜未压实，空洞 

 图三局部贴PI易压实pass 

原因分析：

  因整板贴PI膜，模拟快压机传统压合时设定压力过小，压力不均导致PI膜未压实，气泡，皱褶等问题，及潜在可靠性爆板的隐患。

改善措施：

  调整为采用局部贴PI覆盖膜，在参数上增大压力到25kg/cm2，改善细线路区压不实的问题。

4.4.3 无铜区域填胶不足，空洞、渗水

   在完成FALot电镀、蚀刻后发现，无铜区域有渗水，经切片分析发现为填胶不足，有空洞。

   改善措施：

增加残铜设计，调整压板升温速率到≧3.0℃/min，优化压板树脂流动性。

   由于No-FlowPP不流动特性易产生无铜区填胶不足，通过增加残铜率设计，缩小填胶小空间，提高压板升温速率，改善填胶不足的品质问题。

4.4.4 压板参数控制:

  生益No-FlowPP使用要求：

70~130℃升温速率：

3.0~5.0℃/min，170~180℃固化时间≥30min

  经多次调整压板程序料温测试，将压程升温速率由70~130℃ 范围的1.55℃/min提升到3.15℃/min，压板填胶情况有明显的改善。

4.4.5 压板挠性区隆起的问题改善

  由于挠性板材料的特性，整板贴PI覆盖膜可靠性测试File，PI膜压不实，与PP分层，增加金属化孔的难度，故而调整为仅挠性区贴PI覆盖膜，提升可靠性。

经测试发现局部贴PI覆盖膜在压合后挠性区域隆起，外观不良，采取压板时填充PTFE铁氟龙材料予以改善。

  备注：

PTFE铁氟龙材料采用成型加工制成小片，尺寸控制为：

PTFE片比硬板Cavtiy单边小1mil。

4.4.6 压板涨缩控制

   鉴于挠性材料涨缩稳定性相对较差，故优先完成挠性板线路、压制PI覆盖膜制作，根据其涨系数制作刚性板部分。

制作流程为：

软板预补偿–完成压PI膜后取涨缩系数–制作硬板部分。

涨缩数据如下：

   小结：

根据实际数据分析来看，宽边的涨缩比较稳定，长边涨缩波动较大，Lot3批由于线路后停放时间过长，吸湿导致长边涨缩不稳定，鉴于后续在压板前进行焗板除湿处理。

4.4.7 电镀

   采用一次电镀走负片酸性蚀刻流程制作，MI要求：

孔铜ave0.71mil，面铜ave1.3mil；全板电镀参数：

14ASFx90min，FA试板镀铜厚度孔铜0.94mil，表铜1.51mil

4.4.8 绿油、文字、沉金

  沉金后发现挠性区文字油墨脱落，经分析由于挠性区PI覆盖膜较为光滑，与其结合力较差，无法抵抗沉金药水的攻击导致。

改善措施：

调整制作流程，将丝印文字调整到沉金之后制作，避免文字脱落问题产生。

4.5可靠性测试

耐回流焊测试：

 Rflow260℃x3次 无爆板Passed

热冲击测试：

 288℃10秒浸锡3次，无爆板、PI膜起泡 Passed

耐折弯板测试：

 弯板180度100次以上Passed

05总结及结论

   本文介绍了刚挠结合板重点突破了传统压机压合FPC板压制PI覆盖保护膜，刚挠结合板开通窗制作法的改良，挠性区通过100次180度折叠测试和浸锡测试（288℃10秒3次）PI无起泡，符合客户的品质要求。

但综合一般刚性PCB厂的制程能力，软板材料的线路制作和行业内刚挠结合板的关键工站在开窗（或揭盖）方式，均为关键技术点。

此款刚挠结合板是采取开通窗的制作方法完成，由于开通窗的方式不利于后工序的制作（比如：

磨板、PTH除胶），易发生挠性区域的品质隐患，因此开通窗的制作方式严重局限于较小的窗口。

后续可针对挠性区域硬板控深锣开窗或激光揭盖开窗，进行技术突破。

以上制作方面的方法，也请同行业相关技术人员给与点评，以优化刚性PCB板厂制作软硬结合板的工艺技术问题。