多层软硬结合线路板制造解决方案

 

一、软硬结合板应用环境

         军工、医疗设备、汽车、通讯、笔记本电脑、照相机等产品。

 

二、软硬结合板特点

        软硬结合板采用刚性（FR4）材料与柔性（PI或是PET类）材料组合而成，是一种兼具刚性PCB的耐久力和柔性PCB的适应力的新型印刷电路板。软硬结合板具有：重量轻、介层薄、传输路径短、导通孔径小、杂讯少,信赖性高等优点。软硬结合板可以在二维设计和制作线路，三维的互连组装，并可以代替连接器，大大减小连接点及组装成本。

 

三、软硬结合板的组成结构

       

        软板+CVL+硬板+油墨阻焊层 

        六层软硬结合板结构图 ：

 

四、软硬结合板图片

五、软硬结合板工艺流程

六、软硬结合板电子电路设计

     （1）线路要避免突然的扩大或缩小，粗细线之间采用泪形补偿。

     （2）焊盘在符合电气要求的情况下，应取最大值，焊盘与导体连接处采用圆滑的过渡线，避免直角，独立的焊盘应加盘趾，以加强支撑作用。

     （3）软板废铜区域尽可能设计多的实心铜箔，对尺寸稳定性有一定改善。

     （4）刚柔过渡区导线应平整过渡，线路的方向应与弯曲的方向垂直。

     （5）刚柔过渡区导线在整个弯曲区域应均匀分布。

     （6）刚柔过渡区导线在整个弯曲区域在不影响电气性能外，导线宽度应最大化。

     （7）刚柔过渡区尽量避免PTH设计。

     （8）软板弯折区域不能有通孔设计

     （9）弯折区域在不影响装配的情况下应越大越好。

 

七、软硬结合板工艺难点

    （1）FPC软板尺寸稳定性较于PCB硬板差，变形系数大，易造成叠层偏位后工序制造困难。

    （2）软硬结合板在层压时软板区域易产生弯曲、皱折问题，影响外观。

    （3）二钻时因结合板胶层较多，孔内易产生钻污，影响孔金属化。

    （4）沉镀铜因二钻后孔内残留钻污，常规的湿法去沾污很难奏效，影响孔金属化。

    （5）PCB硬板丝印油墨易产生油墨渗入软板、积油、板边露铜等问题，影响外观及性能。

    （6）外形成型时采用铣边工艺，软板区域易产生毛边、粗糙、参差不齐问题。

    （7）采用PCB硬板预先不开挠性窗口工艺，整版PCB制造，采用常规工艺制作外形困难，特殊工艺则成本较高。

 

八、软硬结合板工程设计规范

     （1）PCB可制造性：

　　　a、制造软硬结合板FPC选材尤为重要，再无特定要求内能满足客户需求以无胶基材类为先，之所以选择无粘接层的基材，是因为介电层与铜箔间的粘接剂多为丙烯酸、聚酯、改性环氧树脂等材料，其中改性环氧树脂粘接剂可挠性较差，聚酯类粘接剂虽可挠性好，但耐热性较差，而丙烯酸粘接剂虽然在耐热性、介电性能以及可挠性方面令人满意，但需考虑其玻璃转化温度(Tg)及压合温度较高(185℃左右)，且无胶基材变形系数小于有胶基材，所以采用无胶基材制造软硬结合板效果较好。 

　　　b、内层制造后，必须先侧量软板涨缩系数在制造硬板开窗及内层线路，以防止因涨缩系数不同而造成内层偏位问题。

　　　c、在设计上要考虑对位花斑及靶冲斑的设计，保证在冲制对位孔或铆钉孔时的精确度，不至于在叠板时造成层间图形的偏位而导致报废。

　　　d、 为了解决钻孔毛刺、披锋问题，钻孔垫板最好采用铝箔板或环氧胶木板，不宜使用纸板。其次钻孔钻头的转速是尤为重要的工艺参数，进给太慢时，温度急剧上升产生大量钻污，而进给太快则容易造成断钻头、粘结片以及介质层的撕裂和钉头现象，所以在制作时必须调试及选择合理适当的工艺参数。

　　　e、常规的高锰酸钾、PI调整、硫酸溶液针对软硬结合板去钻污很难奏效，影响金属化孔。制造时可采用等离子清洗去钻污，等离子清洗能快速、均匀地把钻污从孔壁上处理掉，并形成一定的凹蚀，有效地实现三维连接，提高金属化孔的可靠性。

　　　f、软硬结合板硬板采取预先开柔性窗口工艺制作，丝印感光油墨可采取菲林晒网工艺制作，柔性区域屏蔽丝印油墨，防止油墨渗入柔性区域影响外观（阻焊曝光菲林软板区也可采取屏蔽制作，但必须保证油墨不可露铜）

　　　g、外形制造一般有以下几种工艺制造：

　　    g-1、硬板预先开柔性窗口采用铣边工艺：因柔性部分易于扭曲而造成铣出的外形参差不齐粗糙，制作时可在柔性窗口的上下垫入与刚性外层厚度一致的垫片，并且在铣外形时压紧，即可确保铣出光洁而且均匀的外形边缘，当然铣刀转数也尤为重要，太慢、太快都可能造成毛边问题，所以在制作时必须调试及选择合理适当的工艺参数。

　　　g-2、硬板预先开柔性窗口采用模冲工艺：模具制造可设计跳冲工艺，先冲软板区域在冲硬板，此种方案适于大批量生产。

　　　g-3、硬板未预先开柔性窗口采取控深锣板：控深锣板对机床精度及板面平整度要求很高，且对基材厚度计算要求准确，锣板太深则容易伤害软板，太浅则硬板锣不断。此种外形制造有一定制造风险，必须根据结构图形设计采用，常规产品不建议采用。

　　　g-4、硬板未预先开柔性窗口采取激光外形：此种方法制造同控深锣板略同，但激光外形对厚度有一定限制，FR4厚度高于0.4mm以上激光就比较困难，且成本较高。

 

九、软硬结合板的常见问题

      过孔断裂开路、柔性区皱折不平整、柔性区外形毛刺、粗糙、柔性区断裂等。

 

十、软硬结合板验收标准

 

序号	内容	参照标准
1	PCB外观可接收标准	IPC-A-600
2	硬板资格认可与性能检验	IPC-6012
3	柔性板的鉴定与性能规范	IPC-6013
4	硬板设计准则	IPC-D-275
5	柔性设计准则	IPC-2223
6	PCB焊性设计	I-STD-003A
7	有贯穿连接的刚柔多层印制板规范	IEC-60326
8	各种测试方法	IPC-TM-650
9	有贯穿连接的刚柔双面印制板规范	IEC-326