楊先衛(wèi) 黃金枝 葉漢雄 黃生榮

（惠州中京電子科技有限公司，廣東 惠州 519029）

0 前言

TWS (True Wireless Stereo，真無線立體聲）設(shè)備是指智能終端連接主耳機，并由主耳機通過無線方式向副耳機傳輸音頻信號，實現(xiàn)左右聲道獨立使用的立體聲音頻的設(shè)備。傳統(tǒng)的藍牙連接方案只能實現(xiàn)終端與一個音頻設(shè)備的連接，因此傳統(tǒng)無線耳機都是頭戴式或掛脖式，左右揚聲器之間有線連接，由單主控芯片接收音頻信號后分配給左右揚聲器，而TWS耳機兩個音頻設(shè)備之間沒有導(dǎo)線連接，在和終端連接時需要實現(xiàn)1對2的連接。

在2016年，蘋果公司作為TWS耳機的引領(lǐng)者推出初代Airpods后，于2019年進一步推出大改版的AirPods Pro。隨著產(chǎn)品品類的不斷豐富和用戶體驗的持續(xù)提升，TWS耳機的出貨量在2020年延續(xù)了高速增長的態(tài)勢。根據(jù)旭日大數(shù)據(jù)和智研咨詢的統(tǒng)計，2020年一季度全球TWS耳機出貨量的同比增速在100%以上，展望2020全年，TWS耳機市場出貨量有望突破2.3億臺，同比增速達78.29%。其中，中國品牌TWS耳機必將占據(jù)全球市場超過70%的市場份額，由此，中國的TWS2.0時代全新開啟。

受惠于TWS藍牙耳機普及及繁榮，印制電路板（PCB）產(chǎn)業(yè)也迎來了一個巨大的利益增長點，TWS藍牙耳機重要組成部分PCB主板，目前都采用剛撓（軟硬）結(jié)合，因為其輕便、小巧、可彎曲性、三維的互連組裝特點深受各大家廠商歡迎。目前TWS藍牙耳機主板采用的軟硬結(jié)合方案，其具有以下技術(shù)特性：（1）四、六層結(jié)構(gòu)；（2）1階和2階HDI；（3）0.025 mm軟板+補強；（4）軟板On pad設(shè)計；（5）多撓折位裝配。

文章以一款應(yīng)用于TWS藍牙耳機的6層2階HDI剛撓結(jié)合板為例，分析其制作難點及管控做了詳細闡述。

1 產(chǎn)品解析

1.1 產(chǎn)品疊構(gòu)（見圖1）

圖1 PCB產(chǎn)品疊構(gòu)示意圖

1.2 產(chǎn)品信息（見表1）

1.3 工藝流程

（1）L3-4 FPC流程：L3-4裁板→埋孔鉆孔→等離子體清洗→埋孔電鍍→L3-4圖形→AOI→棕化→貼覆蓋膜→激光開窗→等離子體清洗

（2）低流動度半固化片流程：半固化片裁切→背膠→激光切割→排廢成型

（3）主流程：預(yù)排→L2-5壓合→減銅→激光鉆孔→AOI→埋孔鉆孔→填孔電鍍→L2-5圖形→AOI→棕化→→埋孔塞孔→預(yù)排→L1-6壓合→減銅→激光鉆孔→AOI→埋孔鉆孔→填孔電鍍→外層圖形→AOI→防焊塞孔→防焊→文字→激光控深→CNC（一）→開蓋→化金→CNC（二）→UV成型→鋼片補強→電測→FQC→包裝

2 重難點解析

（1）拼板設(shè)計方案：首先考量拼板利用率需要85%以上，HDI類型板厚偏薄，硬板區(qū)0.5 mm，軟板區(qū)0.18 mm，而且軟板區(qū)域面積較大，多繞折位裝配，開蓋之后表面處理時水平線容易卡板，成品ET測試的時候，支撐力不夠?qū)е录冱c多，影響效率；

（2）撓性區(qū)焊接連接盤制作方案：焊接連接盤設(shè)計比較小，結(jié)合廠內(nèi)實際生產(chǎn)能力評估相應(yīng)的工藝方案；

（3）開蓋方案評估：HDI介厚一般是100 μm左右，機械控深開蓋風(fēng)險比較高，對連接位和剛撓交界區(qū)需要考慮其他開蓋方案。撓性區(qū)域面積較大，普通的半固化片開窗不適用，容易出現(xiàn)爆板分層問題。撓性區(qū)域有焊接連接盤設(shè)計，正貼膠帶阻膠，膠帶會污染連接盤，而且對準(zhǔn)度差、溢膠大。

3 過程分析

3.1 拼板設(shè)計

此PCB的硬板：0.5±0.1 mm，F(xiàn)PC：0.18±0.05 mm，硬板區(qū)域月牙形狀是厚0.5 mm剛性基板，其它位置是厚0.18 mm撓性基板（見圖2）。

實際生產(chǎn)過程中，對比兩者拼板方案如下。

（1）在實際生產(chǎn)過程中，這種方案含出現(xiàn)較多的問題，銑板后過水平線時，因為支撐力不夠卡板比較嚴重，報廢率較高，電測時假點也比較多，效率非常低（見圖3）。

（2）第二種方案單元之間增加廢料區(qū)域間接連接，所有流程比較順暢（見圖4）。

在拼板設(shè)計階段，不僅僅需要考慮利用率，也需要考慮可制造性，針對不同的圖形設(shè)計，尤其是撓性區(qū)分布較多的圖形，連接位的分布，避免單元板直接連接，任意兩個單元板中間保留足夠的廢料空間，保證整體具有足夠的支撐力。

表1 PCB產(chǎn)品信息

圖2 TWS耳機主板實樣（左）和外形圖（右）

圖3 初始拼板圖

圖4 調(diào)整后拼板圖

3.2 撓性區(qū)焊接盤制作方案

撓性區(qū)位置有較多的焊接盤設(shè)計，不允許殘留膠渣、異物等，否則會影響焊接品質(zhì)。根據(jù)廠內(nèi)實際情況，采取激光在覆蓋上開窗方案。激光參數(shù)對其開窗品質(zhì)影響較大，如果覆蓋膜清除不干凈，將會嚴重影響后續(xù)化金品質(zhì)，本次采取不同的激光參數(shù)進行測試。

測試設(shè)備：三菱CO2激光機，

步驟：FPC貼覆蓋膜→激光開窗（CO2）→退膜→化金

結(jié)果使用參數(shù)：脈沖寬度2 μs，基準(zhǔn)能量1 mJ，脈沖數(shù)量2 shoot，經(jīng)批量生產(chǎn)，化金之后連接盤表面品質(zhì)合格。

3.3 開蓋方案設(shè)計

（1）根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，2階6層HDI板的介厚約0.10 mm，撓性區(qū)有焊接盤設(shè)計，介厚偏薄無法采用傳統(tǒng)的半固化片開窗方案，也無法采用傳統(tǒng)的正貼膠帶阻膠工藝，結(jié)合以上兩點本產(chǎn)品將采用反貼膠帶工藝制作。反貼膠帶工藝路線如圖5所示。

圖5 反貼膠帶工藝路線

反貼膠帶工藝中，兩個關(guān)鍵點需要特別管控：

①背膠參數(shù)設(shè)置，溫度壓力和速度為關(guān)鍵參數(shù)，參數(shù)設(shè)置不當(dāng)會導(dǎo)致貼膜起皺、脫落。從而影響后制程無法開窗，產(chǎn)品報廢。目前設(shè)置溫度：80 ℃，壓力0.5 Mpa，速度3 m/min。

②背膠產(chǎn)品UV切割，需要進行不同能量分層切割，首先用大能量鉆出3.175 mm半固化片定位孔，小能量切割膠帶但不能切穿PP。

（2）成品板厚0.5 mm，L1-3，L6-4厚度0.15 mm，采用傳統(tǒng)的機械控深盲銑，很容易銑傷覆蓋膜，此板將采用激光控深方案，有兩個關(guān)鍵位置需要重點管控，剛撓交界邊和連接位，這兩個位置需要不同能量進行分層切割。剛撓交接位置L1-3和L6-4全部掏空銅皮，需要使用非常精準(zhǔn)的能力，保證易于開蓋且不傷及覆蓋膜，根據(jù)設(shè)備能力保證殘厚最小0.05 mm即可，連接位位置L3和L4鋪銅設(shè)計，激光直接打到銅面位置即可，此處控制比較容易。

3.4 其它工藝管控

其它工藝管控要求見表2。

4 總結(jié)

通過這款TWS藍牙耳機HDI剛撓結(jié)合板制作過程，關(guān)鍵工藝管控要求總結(jié)如下：

（1）針對不同的圖形設(shè)計，尤其是撓性區(qū)分布較多的圖形，連接位的分布需避免單元塊之間直接連接，任意兩個單元中間保留足夠的廢料空間，保證整體具有足夠的支撐力；

表2 其它工藝管控要求

（2）FPC焊接盤制作，控制激光燒蝕能量，保證覆蓋膜清除干凈，焊盤表面品質(zhì)優(yōu)良；

（3）HDI薄板層壓半固化片采用反貼膠帶工藝便于開蓋，UV切割，需要進行不同能量分層切割；

（4）開蓋采用激光控深方案，有兩個關(guān)鍵位置需要重點管控，剛撓交界邊和連接位，這兩個位置需要不同能量進行分層切割，設(shè)計階段，剛撓交接位置全部掏空銅皮,需要使用非常精準(zhǔn)的激光能量，保證易于開蓋且不傷及覆蓋膜，根據(jù)設(shè)備能力保證殘厚最小0.050 mm即可。