软硬结合板的设计制作与品质要求

1、Meadville ConfidentialTT-TM-090301 APrepared by FPC Deng LiMeadville Confidential目目 录录 为何会有软硬结合板 软硬结合板的用途 软硬结合板的常见结构 软硬结合板的材料 软硬结合板的设计要点 常见结构的软硬结合板工艺流程 制作流程中要求、问题及对策 软硬结合板成品板的品质及测试要求Meadville Confidential为何会有软板、软硬结合板为何会有软板、软硬结合板柔性线路板 轻便，小巧, 可弯曲性刚挠结合的出现提供了电子组件之间一种崭新的连接方式；刚挠电路可以在二维设计和制作线路, 三维的互连组装, Me

2、adville Confidential重复弯曲百万次仍能保持电性能可以实现阻抗控制, Engine Controls 汽车引擎控制Chip Scale Packages 芯片的封装LCD (Hot bar, ACF)BatteriesTelecommunication (replace of coaxial-cable为何会有软板、软硬结合板为何会有软板、软硬结合板Meadville Confidential软板的用途软板的用途Telecom, Medical, AutomotiveMeadville ConfidentialApplication 手机滑盖连接手机滑盖连接S909软板的用途

3、软板的用途 Layer: 2 Layers Line width/spacing: 0.10/0.10mm Min hole: 0.20mm Surface finish: ENIG Application: Dynamic bending (100,000 cycles) Structure: Silver film on top and bottom side Conductive PSA on the top & bottom sideMeadville ConfidentialLayer Count: 7 LayersMin PTH Hole: 0.3mmMin Line W/

4、S: 0.125mmBoard Thickness: 0.45mm EMI Shielding: Single side FCCLSpecial: Air GapApplication Mobile Phone Hinge(手机旋转铰链手机旋转铰链)软板的用途软板的用途Meadville Confidential Top Side Bottom Side4L Flex with HDI and Cu Filling for Blind Via 软板的用途软板的用途Meadville Confidential 2 layer FPC Immersion Gold Black Flexible S

5、older maskTop sideBottom side软板的用途软板的用途Meadville Confidential Structure (1+1+2F+1+1) HDI 6 layered Rigid-Flex Double-sided flex inner layer core软硬结合板的用途软硬结合板的用途Meadville Confidential Sample Project Telecom Structure (2+1+2F+1+2) HDI 8 layered Rigid flex Double-sided flex inner layer core Sample Proj

6、ect Mobile Display & Side Keys (4L 1-(2)-1; BUV; HDI; ENIG) Structure (1-(2)-1); 4 layered HDI with Buried holes 2 layer flex core Sample Project: Mobile Bluetooth & USB Structure (1-2F-1); 2 layer flex core 0.6mm total thickness Sample project - Camera Module Structure (1+2F+1) HDI 4 layere

7、d Rigid flex Double-sided flex inner layer core With shielding film软硬结合板的用途软硬结合板的用途Meadville Confidential软硬结合板的用途总结软硬结合板的用途总结Meadville Confidential热固胶介电薄膜PI导体Base Material (基材) FCCL ( Flexible Copper Clad laminate) Polyimide: Kapton (12.5 m/20 m/25m/50m/75m) (聚酰亚胺) High flex life, good thermal manag

8、ement, high moisture absorption and good tear resistant (柔曲度好,耐高温,高吸湿性,良好的抗撕裂性) Polyester (25m/50m/75m) (聚脂) Most cost effective, good flex life, low thermal resistivity, low moisture absorption and tear resistant (廉价,柔曲度好,不耐高温,低吸湿性和抗撕裂)软硬结合板的材料软硬结合板的材料Meadville Confidential FCCL Constructure 导体热固胶

9、PI 标准单面有胶的FCCL结构导体导体PI双面FCCL(无胶结构)PI热固胶导体导体 标准双面有胶的FCCL结构热固胶 软硬结合板的材料软硬结合板的材料三层结构的单面FCCL三层结构的双面FCCL两层结构的双面FCCLMeadville ConfidentialPI的特性: 1.耐热性好 : 长期使用温度为260,在短期内耐400以上的高温,2. 良好的电气特性和机械特性, 3. 4. 阻燃性好,5. 吸水率高吸水率高,吸湿后尺寸变化大吸湿后尺寸变化大.(缺陷缺陷) 软硬结合板的材料软硬结合板的材料Dielectric Substrates介质薄膜：聚酰亚胺（PI）、聚酯（PET）. Mea

10、dville Confidential2. Coverlay(覆盖膜) Cover Layer from mil to 5 mils (12.7 to 127m)p Polyimide: (12.5 m/15 m/25m/50m/75m/125m) (聚酰亚胺)High flex life, high thermal resistivity. (柔曲度好,耐高温)介电材料热固胶离型膜/纸Adhesive胶介电材料PI软硬结合板的材料软硬结合板的材料Meadville Confidential2. 1) 其他的保护膜其他的保护膜/覆盖膜材料覆盖膜材料 2) Flexible Solder Mas

11、k (挠性的感光阻焊油墨)pMost cost effective, lower flex life, better for registration . (廉价，柔曲度差, 对准度高) 3) PICphoto imaging covercoat p Lower flex life, better for registration . (柔曲度差柔曲度差, 对准度高对准度高)软硬结合板的材料软硬结合板的材料Meadville Confidential软硬结合板的材料软硬结合板的材料3. 热固胶(Adhesive Sheet)Adhesive离型纸离型纸离型纸离型纸AdhesivePolymid

12、eAdhesiveBond-ply 具有粘结作用的绝缘具有粘结作用的绝缘组合层组合层Meadville Confidential 4. Conductive Layer (导电层) Rolled Annealed Copper (9m/12m/17.5m/35m/70m) (压延铜) High flex life, good forming characteristics. (柔曲度好，良好的电性能) Electrodeposited Copper (17.5m/35m/70m) (电解铜) More cost effective. (廉价) Silver Ink (银溅射/喷镀) Most

13、cost effective, poor electrical characteristics. Most often used as shielding or to make connections between copper layers. (成本低 但电性能差， 常用作防护层或铜层连接)电解铜晶体结构压延铜晶体结构软硬结合板的材料软硬结合板的材料Meadville Confidential软硬结合板的材料软硬结合板的材料应用建议使用动态连续动作的软板RA极细线路少连续动作的软板ED非动态但必须承受着动的软板RA双面电镀通孔的软板RA或ED大半径低挠曲度的产品ED非动态的软板ED100m

14、il挠曲半径的折弯组装EDMeadville Confidential软硬结合板的材料软硬结合板的材料5. 电磁波防护膜厚度的特性电磁波防护膜厚度的特性l l 超薄超薄 总厚度仅有总厚度仅有22微米微米在两层绝缘薄膜间采用热融工艺复合加工。在两层绝缘薄膜间采用热融工艺复合加工。内部绝缘层柔软性卓绝，外部绝缘层耐磨性上佳。内部绝缘层柔软性卓绝，外部绝缘层耐磨性上佳。 l l 滑动性能与挠曲性能大幅提高滑动性能与挠曲性能大幅提高因比银浆的滑动性能更好，故进一步促进了滑盖型手机的薄型化。因比银浆的滑动性能更好，故进一步促进了滑盖型手机的薄型化。 l l 适应耐湿回流焊适应耐湿回流焊由于改进了绝缘树脂

15、，实现了薄型化，气体穿透能力得以大幅提高，由于改进了绝缘树脂，实现了薄型化，气体穿透能力得以大幅提高，可完全适用于无铅回流焊。可完全适用于无铅回流焊。 l l 良好的尺寸稳定性良好的尺寸稳定性该产品中的绝缘树脂和以往的材料相比其热收缩率还不到该产品中的绝缘树脂和以往的材料相比其热收缩率还不到十分之一。十分之一。作为薄型作为薄型FPC和和COF用的单面屏蔽材料可大幅降低由材料萎缩带来的翻翘问题。用的单面屏蔽材料可大幅降低由材料萎缩带来的翻翘问题。SF-PC5000 Ver.1.0Meadville Confidential項目項目总厚 2 2mmm绝缘层mm（ （热融复合热融复合） ）m（薄膜）

16、屏蔽层m（银蒸发附膜）m（银蒸发附膜）异向导电胶层mm重量gg结构比较结构比较离型膜（透明）：120mPET#100保护薄膜（透明）：50mPET#50绝缘层：5m异向导电胶：17m金属薄膜：0.1m增强膜（青）：64mPET#50基基底膜：9m异向导电胶：23m金属薄膜：0.1m离型膜（透明）：120mPET#100SF-PC5000 Ver.1.0软硬结合板的材料软硬结合板的材料Meadville Confidential补强软硬结合板的材料软硬结合板的材料Adhesive离型纸软板上局部区域为了焊接零件或增加补强以便安装而另外压合上去的硬质材料。 补强胶片 FR4为Epoxy材质树脂板一

17、般称尿素板Pressure Sensitive Adhesive (PSA)感压胶与胶组合钢片铝片补强等Additional Material & Stiffeners (辅助材料和加强板)Meadville Confidential7. No / Low Flow PP (不流动/低流胶的半固化片) TYPE （通常非常薄的（通常非常薄的PP）用于软硬结合板的层压）用于软硬结合板的层压 106(2mil) 1080(3.0mil / 3.5mil) 2116(5.6mil) w/o micro-via 供应商有：供应商有： TUC, Panasonic, Arlon, Hitachi

18、, Doosan 软硬结合板的材料软硬结合板的材料Meadville Confidential单面双层结构的FCCL单面三层结构的FCCL双面三层结构的FCCL粘结剂带粘结剂的覆盖膜具有粘结作用的绝缘组合层起补强作用软硬结合板的材料软硬结合板的材料总结：Meadville Confidential软硬结合板的常见结构软硬结合板的常见结构覆铜箔挠性区（可以多个）半固化片半固化片覆铜箔金属化孔挠性区刚性区Meadville Confidential软硬结合板的常见结构软硬结合板的常见结构2、一块挠性板与几块刚性板的结合,几块挠性板与几块刚性板结合,采用钻孔、镀覆孔、层压工艺方法实现电气互连,根据设

19、计需要,使设计构思更加适合器件的安装和调试及进行焊接作业,确保组装件的安装更加灵活.刚性区刚性区刚性区挠性区 半固化片 半固化片挠性区 半固化片 半固化片金属化孔Air GapMeadville Confidential 总结软硬结合板的常见结构软硬结合板的常见结构Meadville Confidential软硬结合板的设计软硬结合板的设计软硬结合板在CAD设计上与软板或者硬板有很多不同推荐不推荐Meadville Confidential软硬结合板的设计软硬结合板的设计Meadville Confidential推荐软硬结合板的设计软硬结合板的设计Meadville Confidential

20、软硬结合板的设计软硬结合板的设计Meadville Confidential软硬结合板的设计软硬结合板的设计推荐弯曲区弯曲区不推荐弯曲区不推荐弯曲区不推荐Meadville Confidential弯折的区域在不影响装配的情况下，越大越好。 软硬结合板的设计软硬结合板的设计Meadville ConfidentialAdhesiveBase FilmConductive LayerAdhesiveCoverlayerCoverlayerAdhesiveConductive LayerAdhesiveAdhesiveBase FilmConductive LayerAdhesiveCoverla

21、yer1st Conductive Layer2nd Conductive Layer软板的结构软板的结构Meadville Confidential软板的工艺流程软板的工艺流程单面/双面软板的简化流程：Meadville Confidential软板的工艺流程软板的工艺流程四层软板的结构有多种2+2 , 1+2+1, 1+1+1+15层,6层软板结构同样可以按照上述方法多种组合Bonding ply多层软板的简化流程：Air gapMeadville Confidential案例案例1：Motorola 1+2F+1 Mobile Display & Side Keys制板特点： 1

22、+HDI设计, BGA Pitch： 0.5mm, 软板厚度：25um有IVH孔设计, 整板厚度： 0.295 +/- 0.052 mm内层LW/SP： 3/3mil 表面处理： ENIG软硬结合板的工艺流程软硬结合板的工艺流程Meadville Confidential软硬结合板的工艺流程软硬结合板的工艺流程2F软板流程1+2F+1软硬结合板流程Meadville Confidential案例案例2：Motorola 1+2F+1 软硬结合板的工艺流程软硬结合板的工艺流程制板特点： 1+HDI设计, BGA Pitch： 0.5mm, 软板厚度：25um 无IVH孔设计, 整板厚度： 0.2

23、75+/-0.028mm内层LW/SP： 3/3mil 表面处理： ENIG + Silver PasteMeadville Confidential软硬结合板的工艺流程软硬结合板的工艺流程2F软板流程1+2F+1软硬结合板流程Meadville Confidential软硬结合板的工艺流程软硬结合板的工艺流程案例案例3：iPod nano 结构: (1+1+2F+1+1) HDI 6 层软硬结合板 内层是双面软板 2+HDI设计Meadville Confidential软硬结合板的工艺流程软硬结合板的工艺流程Meadville Confidential制作流程中要求、问题及对策制作流程中要

24、求、问题及对策介质层粘结胶粘结胶介质层胶面向上钻（推荐的）会导致无胶或有气泡胶面向下钻（不推荐的）Meadville Confidential制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策2 除胶除胶 （Desmear）聚酰亚胺对浓聚酰亚胺对浓硫酸显惰性，且不耐强碱（高锰酸钾），在强碱中硫酸显惰性，且不耐强碱（高锰酸钾），在强碱中PI会溶胀会溶胀.等离子体法等离子体法(Plasma);Meadville Confidential浓浓度很低的碱度很低的碱来进行调整（一般为KOH）,当然也可以用高压水冲洗.(PI不耐强碱不耐强碱)制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策2 除胶除

25、胶 （Desmear）Meadville Confidential3、化学沉铜、化学沉铜:软板的软板的PTH常用黑孔工艺或黑影工艺常用黑孔工艺或黑影工艺(Shadow) 软硬结合板的化学沉铜是刚性板化学铜的原理是一样的软硬结合板的化学沉铜是刚性板化学铜的原理是一样的但由于挠性材料聚酰亚胺不耐强碱但由于挠性材料聚酰亚胺不耐强碱,因此沉铜的前处理应采因此沉铜的前处理应采用酸性的溶液用酸性的溶液,活化宜采用酸性胶体钯而不宜采用碱性的离活化宜采用酸性胶体钯而不宜采用碱性的离子钯子钯.目前化学沉铜大都是碱性的，因此反应时间与溶液的浓度目前化学沉铜大都是碱性的，因此反应时间与溶液的浓度必须严格控制，反应时

26、间长，聚酰亚胺会溶胀，反应时间必须严格控制，反应时间长，聚酰亚胺会溶胀，反应时间不足会造成孔内空洞和铜层的机械性能差，这种板子虽然不足会造成孔内空洞和铜层的机械性能差，这种板子虽然能通过电测试，但往往无法通过热冲击或是用户的装配流能通过电测试，但往往无法通过热冲击或是用户的装配流程程.制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策Meadville Confidential制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策镀铜后镀铜后全全板镀板镀Panel Plating孔沉铜后孔沉铜后选镀选镀 Button Plating、镀铜、镀铜:为保持软板挠性,有时只做选择镀孔铜,叫Butto

27、n Plate.(做选镀前先做镀孔的图形转移)电镀原理同硬板一样Meadville Confidential制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策5.图形转移: 与刚性板的流程一样蚀刻及去膜蚀刻及去膜: :Meadville Confidential7 7、层压、层压: : 层压是将铜箔,P片,内层挠性线路,外层刚性线路压合成多层板.No Flow PP刚性板覆盖膜软板覆盖膜No Flow PP刚性板层压后的软硬结合的揭盖区No Flow PP 开窗No Flow PP 开窗No Flow PP 开窗覆盖膜的开窗区覆盖膜的开窗区覆盖膜的开窗区制作流程中要求、问题及对策制作流程中要

28、求、问题及对策Meadville Confidential1. 由于No-Flow PP开窗,层压时会有失压,因此层压时使用片及Release film(分离膜)No Flow的PP在软硬结合处需开窗(用锣或冲的方式),外层绿油完成后在外型加工时对软硬结合处的刚性部位做做揭盖制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策No-flowPP开窗区轻轻拉扯软硬结合处揭盖刚性板挠性板粘结片No-flow PP开窗离型膜敷型片敷型片离型膜Meadville Confidential层压控制要点:3. 层压前必须将刚性外层和挠性内层进行烘板,目的是消除潜伏的热应力,确保孔金属化的质量和尺寸稳定性4

29、. 应选择合适的缓冲材料. 理想的缓冲材料应该具有良好的敷形性、低的流动性、冷热过程不收缩的特点,以保证层压无气泡和挠性材料在层压过程中不发生变形.层压后质量检查: 检查板的外观,是否存在有分层、氧化、溢胶等质量问题,同时应进剥离强度测试.制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策Meadville Confidential制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策8 8、表面处理（、表面处理（Surface FinishSurface Finish）柔性板层压保护膜（或阻焊层）后裸铜待焊面上必须依客户指定需求做有机助焊保护剂(Organic Solderability P

30、reservatives;OSP)、热风整平（HASL）、沉镍金或是电镍金）软硬结合板表面的品质控制点:厚度 硬度 疏孔度 附着力 外观： 露铜, 铜面针孔凹陷刮伤 阴阳色Meadville Confidential刚挠板和挠性板中粘贴膜开窗、覆盖膜开窗、基材开窗、补强加工用锣板方式,也可以使用冲切方式.制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策Meadville Confidential制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策Meadville Confidential1.外型尺寸外型尺寸5.线宽线宽2.各尺寸与板边各尺寸与板边6.孔环大小孔环大小3.板厚板厚7.板翘曲

31、度板翘曲度(软板不测软板不测,硬板部分测硬板部分测)4.孔径孔径8.各镀层厚度各镀层厚度终检：刚挠结合板的终检可分以下几个项目：A.电性能测试；电性能测试；B.尺寸；尺寸；C.外观；外观；D.信赖性信赖性. 尺寸的检查项目如下表：信赖性项目如下表：1.焊锡性焊锡性6 .热冲击热冲击2.剥离强度剥离强度(cover-lay/Stiffiner的结合力的结合力)7.离子污染度离子污染度3.切片切片8.湿气与绝缘湿气与绝缘4.S/M附著力附著力9.阻抗阻抗5.Gold附著力附著力10.挠曲性挠曲性制作流程中要求、问题及对策制作流程中要求、问题及对策Meadville Confidential终检相关

32、规范:编号编号内容内容IPC-A-600PCB外观可接收标准外观可接收标准IPC-6012硬板资格认可与性能检验硬板资格认可与性能检验IPC-6013挠性板的鉴定与性能规范挠性板的鉴定与性能规范IPC-D-275硬板设计准则硬板设计准则IPC-2223挠板设计准则挠板设计准则I-STD-003APCB焊性测试焊性测试IEC-60326有贯穿连接的刚挠多层印制板规范有贯穿连接的刚挠多层印制板规范IPC-TM-650各种测试方法各种测试方法IEC-326有贯穿连接的刚挠双面印制板规范有贯穿连接的刚挠双面印制板规范软硬结合板成品板的品质及测试要求软硬结合板成品板的品质及测试要求Meadville Confidential性性 能能描述描述要要 求求标识整板图形、标志、标识和镀涂层压符合客户或IPC-600的有关规定.镀覆孔整板镀覆孔应清洁,无任何影响元件插入和可焊性的杂物,空洞的总面积不应超过10%的总面积,空洞水平方向与垂直方向的尺寸应小于总长总25%.板边缘整板板边和