陳志宇 唐德眾

(通元科技（惠州）有限公司，廣東 惠州 516000)

0 前言

半撓性印制電路板（Semi-flex PCB）是一種在剛性印制板的基礎(chǔ)上制作出可進(jìn)行局部彎折的印制板。工藝技術(shù)屬于剛撓結(jié)合板工藝技術(shù)的一種，主要采用FR-4材料，把需要彎曲的地方銑薄，具備一定的柔性，既可以提供剛性印制板的支撐作用，又可以根據(jù)產(chǎn)品要求實(shí)現(xiàn)局部彎曲，包括 45°、90°、180°彎曲，滿足各種類型三維組裝的安裝性能要求，與剛撓結(jié)合撓性板相比，制作成本低，可靠性高。

半撓性PCB彎曲區(qū)的常規(guī)制作方法主要三種控深銑法、開窗法、銑槽揭蓋法，三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，對比見表1。

現(xiàn)針對半撓性PCB銑槽揭蓋法進(jìn)行優(yōu)化研究。導(dǎo)入盲槽反控深的方式，通過正反兩次控深，制作實(shí)驗(yàn)板評估盲槽反控深揭蓋工藝應(yīng)用于半撓性PCB的生產(chǎn)制作可行性，改善控深揭蓋精度問題，提升制作良率。

1 工藝優(yōu)化方案

彎曲區(qū)域兩面均有導(dǎo)體圖形的半撓板，彎曲區(qū)域板厚要求薄，在進(jìn)行控深揭蓋時(shí)常常會(huì)因?yàn)樵O(shè)備精度和板厚均勻性問題，銑刀觸及到彎曲區(qū)域?qū)е略撎幐采w膜或者線路受損。采用激光切割設(shè)備進(jìn)行揭蓋精度有較大的提升，但也存在類似的問題，且成本較高。因此導(dǎo)入盲槽反控深的方式，研究及優(yōu)化該方法的制作工藝流程，既保證良好的可加工性，又可確保彎曲區(qū)域表面的平整性、可靠性。

表1 半撓性PCB的三種常規(guī)制作方法對比

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

雙面覆銅箔板（厚度≥0.5 mm）、不流動(dòng)半固化片、數(shù)控銑床、深度測量儀。

1.2 優(yōu)化方案

在控深揭蓋的A芯板上正反兩次控深銑，第一次控深銑在對應(yīng)需控深揭蓋位置的反面，在壓合前預(yù)先控深銑一個(gè)盲槽。在壓合后A芯板第二次進(jìn)行控深揭蓋的時(shí)候，因?yàn)榉疵嬉呀?jīng)預(yù)銑懸空，實(shí)際控深銑深度可以不接觸到彎曲芯板，如此可確保彎曲區(qū)域處覆蓋膜或者線路不會(huì)受損。為避免兩次控深錯(cuò)位造成的毛刺，以下通過試驗(yàn)，獲得正反兩次控深對位精度能力（如圖1）。

圖1 盲槽反控深+正反兩次控深銑方案示意圖

1.3 控深銑軟件設(shè)計(jì)

控深銑的軟件程序設(shè)計(jì)兩套，兩套程序設(shè)定的銑槽大小，下刀點(diǎn)和收刀點(diǎn)位置，定位孔位置的選擇保證一致。設(shè)定上下控深銑槽的深度分別，實(shí)驗(yàn)對比兩次控深銑后效果見表2。

表2 上下控深銑槽的深度對品質(zhì)影響的實(shí)驗(yàn)

1.4 控制要點(diǎn)

（1）A芯板與B芯板厚度及結(jié)構(gòu)不對稱，壓合后A芯板控深位置與B芯板彎折連接處要吻合，需對A、B板漲縮進(jìn)行分層預(yù)放。

（2）壓合品質(zhì)的好壞決定了半撓板制作的性能。適當(dāng)?shù)膲汉铣淌郊瓤杀ＷC壓合連接處的可靠性，又可避免半固化片的溢膠過大和填膠空洞。半固化片預(yù)開窗放大的尺寸為0.15～0.25 mm左右比較合適。壓合對位采用熱熔+鉚釘方式。

（3）為保證上、下銑槽對準(zhǔn)度滿足±0.1 mm的要求，阻焊后固化后，對板件漲縮按±0.03 mm控制，使用CCD對位帶自動(dòng)漲縮功能的控深銑機(jī)生產(chǎn)。

1.5 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從試驗(yàn)結(jié)果來看，試驗(yàn)方案3：上、下控深銑槽深度按板厚的一半設(shè)計(jì)效果最好，壓合后板面較平整無明顯凹痕，控深揭蓋后上、下對齊度良好，無錯(cuò)位產(chǎn)生的毛刺和不平整現(xiàn)象。

通過全流程制作一個(gè)四層半撓性PCB對各項(xiàng)工藝技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，疊層結(jié)構(gòu)如圖2所示，PCB的結(jié)構(gòu)由A板（控深芯板）、粘結(jié)層、B板（彎曲芯板）三部分組合成（如圖2）。

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工藝流程

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工藝流程如下：

（1）半固化片開窗流程：開料→鉆孔→激光切割→沖孔

（2）B板（彎曲芯板）流程：開料→鉆孔→干膜→蝕刻→退膜→沖孔

（3）A板（控深芯板）流程：開料→鉆孔→干膜→蝕刻→退膜→沖孔→反向控深銑→清洗→烤板

（4）主流程：壓合（把填充物放入開槽位置）→化學(xué)前處理（去除外層棕化膜）→鉆孔→沉銅/電鍍→外層圖形→外層AOI→防焊（此次絲印需要把彎折區(qū)域開窗顯影出來）→內(nèi)層前處理→防焊（此次防焊只絲印彎折區(qū)域）→正向控深銑（把L1-L2層開蓋，取出填充物）→化學(xué)前處理（去除彎折區(qū)域的棕化膜）→表面處理→成型→ET→FQC

2.2 制作難點(diǎn)及對策

制作難點(diǎn)及對策見表4。

2.3 壓合程式

料溫保證固化溫度＞180℃，壓板時(shí)間＞60 min。下冷壓后用鋼板壓2 h，上下各放鋼板。壓合程式見表5。

表3 工藝優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

圖2 實(shí)驗(yàn)板疊層結(jié)構(gòu)

表4 制作難點(diǎn)及對策

表5 NO Flow 半固化片壓合程式

3 品質(zhì)檢測

按照上述實(shí)驗(yàn)方案，成功制作出半撓性板，做相應(yīng)的品質(zhì)檢測。

3.1 產(chǎn)品各區(qū)域厚度

產(chǎn)品各區(qū)域厚度均滿足客戶要求，產(chǎn)品各區(qū)域板厚及對應(yīng)區(qū)域（見表6、圖3）。

3.2 彎折次數(shù)對電阻影響

對撓性區(qū)域?qū)щ娋€路圖形分別進(jìn)行平行錯(cuò)位抬高和 180°手動(dòng)彎折測試所示（如圖3）區(qū)域2彎曲區(qū)域長度為30 mm，180°彎折時(shí)彎曲半徑約為9.5 mm；區(qū)域4彎曲長度為9.6 mm，180°彎折時(shí)彎曲半徑約為3 mm。使用微電阻測試儀測量彎折 50、100、150、200 次后線路的電阻值，每種測量10 次，計(jì)算其電阻變化率，結(jié)果見圖4，方法如圖 5所示。測試結(jié)果導(dǎo)線電阻變化率小于0.9%，電阻變化率滿足≤1.0%要求，可見200次的彎折對導(dǎo)電銅層的損害程度較小，不影響線路信號傳輸?shù)囊话阋螅ㄈ鐖D4、圖5）。

表6 產(chǎn)品各區(qū)域板厚

圖3 產(chǎn)品各區(qū)域位置

圖4 彎折次數(shù)對電阻影響

圖5 抬高和彎曲測試方法示意圖

圖6 測試樣板

表7 可靠性測試及結(jié)果

3.3 可靠性測試

烘烤條件：150 ℃，至少1 h，測試樣板如圖6所示，結(jié)果見表7。

4 總結(jié)

通過優(yōu)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，導(dǎo)入盲槽反控深工藝制作樣品各區(qū)域厚度均勻，按IPCTM-650檢測方法，產(chǎn)品通過了熱應(yīng)力測試、無鉛回流焊測試、可焊性測試等能滿足客戶的需求。剛撓結(jié)合處流膠量控制在+0.1mm以內(nèi)且沒有流膠空洞；耐多次彎折，自滿足安裝安裝要求。

未來半撓性PCB的技術(shù)發(fā)展研發(fā)方向在于通過材料和工藝的改進(jìn)，配合高精密的設(shè)備，如激光切割設(shè)備等，提供更薄的彎曲厚度，更高彎曲次數(shù)的產(chǎn)品以更好的適應(yīng)和滿足市場多樣化要求。