林映生 張偉偉 石學(xué)兵 潘湛昌 胡光輝

（惠州市金百澤電路科技有限公司，廣東 惠州 516083）

（廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006）

0 前言

隨著剛撓結(jié)合印制板技術(shù)進(jìn)一步向高多層、高密度的趨勢發(fā)展，向輕便、小型化方向發(fā)展，它的高可靠性更是保證剛撓結(jié)合產(chǎn)品被持久運(yùn)用的主要因素之一?，F(xiàn)主要介紹一種多層剛撓結(jié)合板工藝改進(jìn)，對(duì)比試驗(yàn)了不同的工藝設(shè)計(jì)、壓合輔料、半固化材料的選用，進(jìn)行了分析和改善，尋找最佳的制作方法，提高生產(chǎn)品質(zhì)及一次性良率，為批量生產(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 產(chǎn)品疊層結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品疊層結(jié)構(gòu)如圖1。

1.2 原工藝流程

圖1 產(chǎn)品疊層結(jié)構(gòu)圖

1.3 產(chǎn)品不良缺陷

產(chǎn)品不良缺陷如圖2。

1.4 缺陷分析

（1）軟板PI材料非常軟，壓合時(shí)剛撓結(jié)合處受擠壓易引起軟板起皺，造成品質(zhì)不良。

（2）軟板覆蓋膜開窗設(shè)計(jì)采用一次銑切成型工藝制作，即只對(duì)剛性有效圖形區(qū)域開窗，板邊工藝邊的覆蓋面有保留，這樣壓合后板邊與剛性板區(qū)域高低差比較大（覆蓋面疊加），剛撓結(jié)合處凹陷較嚴(yán)重，造成后工序線路貼膜、阻焊印刷等工序制作困難。

（3）對(duì)于剛撓結(jié)合板，壓合時(shí)層與層之間都采用不流膠半固化片粘接，半固化片選用流膠量0.50 mm的不流膠半固化片，其流動(dòng)性低，填充性能弱，易產(chǎn)生剛撓結(jié)合處層壓白斑。

2 試驗(yàn)方案

2.1 影響層壓質(zhì)量因素

（1）軟板PI厚度設(shè)計(jì)：軟板壓合時(shí)受大壓力擠壓，剛撓結(jié)合處易起皺變形，其主要與軟板的抗形變能力有關(guān)，為此設(shè)計(jì)2種軟板PI厚度，測試不同PI厚度對(duì)軟板起皺的改善效果。

（2）覆蓋膜開窗設(shè)計(jì)：軟板在總壓前需先在撓性線路區(qū)域壓合覆蓋膜保護(hù)（剛撓結(jié)合區(qū)域覆蓋膜激光切割開窗），由于軟板層數(shù)較高（8張軟板=16層撓性線路），每層覆蓋膜疊加會(huì)造成明顯的高度差，對(duì)層壓質(zhì)量有嚴(yán)重影響，為此優(yōu)化覆蓋膜開窗工藝，測試原覆蓋膜開窗工藝（一次激光成型）與新覆蓋膜開窗工藝（二次激光成型）對(duì)層壓的影響度。原覆蓋膜開窗工藝激光成型示意圖如圖3所示，圈內(nèi)區(qū)域表示剛撓結(jié)合部位，只對(duì)此部分區(qū)域開窗，撓性區(qū)域及周圍工藝邊框均貼有覆蓋膜。

圖2 品質(zhì)不良缺陷

圖3 原覆蓋膜開窗工藝激光成型示意圖

新覆蓋膜開窗工藝采用二次激光工藝，只保留撓性區(qū)域覆蓋膜，其余部位全部開窗，在覆蓋膜貼合前對(duì)覆蓋膜進(jìn)行第一次激光成型，覆蓋膜預(yù)貼到撓性板上后，進(jìn)行第二次覆蓋膜激光成型，最終僅保留撓性區(qū)域覆蓋膜。如圖4所示。

圖4 新覆蓋膜開窗工藝激光成型示意圖

（3）半固化片流膠填充能力：剛撓結(jié)合板壓合時(shí)均采用不流膠半固化片來粘結(jié)，但不流膠半固化本身流動(dòng)性較差，填充能力弱，尤其多層壓合時(shí)易出現(xiàn)層壓白斑，影響層壓可靠性；如采用流動(dòng)度大的膠片，又容易出現(xiàn)溢膠導(dǎo)致揭蓋困難。本次特對(duì)A、B兩種不流膠半固化片進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，找出最優(yōu)加工方案見表1。

表1 不同類型的半固化片流膠范圍

因此，本次實(shí)驗(yàn)共考察3個(gè)因素：軟板PI厚度、覆蓋膜開窗設(shè)計(jì)、半固化片填充能力，后續(xù)將針對(duì)以上3種主要影響因素作為實(shí)驗(yàn)因子。

2.2 DOE實(shí)驗(yàn)方案

根據(jù)特征要因分析結(jié)果，結(jié)合生產(chǎn)控制的實(shí)際情況，主要考察以下3個(gè)因素：A（軟板PI厚度）、B（覆蓋膜開窗設(shè)計(jì)）、C（半固化片填膠能力），A、B、C均為2水平具體如表2。

2.3 試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)

本次試驗(yàn)主要檢查的是各項(xiàng)指標(biāo)品質(zhì)結(jié)果，通過優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，對(duì)比不同的半固化片填充能力，找出最優(yōu)加工方案。具體品質(zhì)結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表3，影響多層剛撓結(jié)合板層壓品質(zhì)的主效應(yīng)如圖5。從以上試驗(yàn)的主效應(yīng)圖可以看出，軟板PI厚度和覆蓋膜開窗設(shè)計(jì)是影響多層剛撓結(jié)合板壓合質(zhì)量的主要因子，半固化片的流膠量為次要影響因子。

表2 因素與水平表

表3 各項(xiàng)品質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖5 層壓品質(zhì)主效應(yīng)圖

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

按照上述試驗(yàn)分析進(jìn)行工藝優(yōu)化，對(duì)該結(jié)構(gòu)產(chǎn)品進(jìn)行小批量驗(yàn)證，投產(chǎn)20 PNL共80 set，壓合及蝕刻后檢查無層壓起皺和層壓白斑，見圖6。

圖6 工藝優(yōu)化前后壓合板面平整度改善

完成后端工序后進(jìn)行成品電測，測試良率100%；取成品板進(jìn)行耐熱性測試，288 ℃/10 s/3次，未出現(xiàn)爆板分層、內(nèi)層分離等缺陷。成品效果見圖7和圖8。

圖7 成品效果圖

圖8 耐熱性測試外觀與切片圖

4 試驗(yàn)結(jié)論

針對(duì)高多層軟板層壓起皺及白斑問題，通過工藝分析及測試驗(yàn)證，結(jié)論如下：

（1）軟板PI厚度是影響層壓起皺的主要因素，可通過增加軟板PI厚度來提高其抗形變能力，從而改善起皺缺陷。同時(shí)，PI厚度增加需適當(dāng)，否則會(huì)影響其撓曲性能。

（2）覆蓋膜開窗設(shè)計(jì)對(duì)層壓質(zhì)量有明顯影響，采用覆蓋膜兩次激光開窗方式，可降低覆蓋膜在工藝邊上（無效剛性區(qū)域）的高度差，從而改善層壓平整度，同時(shí)對(duì)層壓偏移、層壓白斑控制也有明顯幫助。

（3）合理選擇流膠量適度的半固化片配合層壓緩沖結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可有效預(yù)防層間間隙填充不足造成的層壓白斑及層壓溢膠問題。

5 結(jié)語

本文針對(duì)多層剛撓結(jié)合板板壓合常見工藝問題進(jìn)行了分析，采用加大軟板PI厚度，優(yōu)化覆蓋膜開窗設(shè)計(jì)，采用2次激光切割方式，并選擇流膠合適的半固化片進(jìn)行壓合，改善了多層剛撓結(jié)合板層壓起皺、層壓白斑等問題，為批量生產(chǎn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。本文僅供同行借鑒和參考，不足之處請(qǐng)大家指正。