一种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板

1、立 项 报 告 项目名称：一种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板设计开发单位：深圳市普林电路有限公司项目负责人：彭长江、胡章维起止年限：2015年1月20日2015年8月20日项目编号： 一、项目立项背景1.1项目背景描述虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术多媒体技术、传感技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术是指利用计算机技术，对现实的运动进行摸拟和声像演示。在虚拟机过程中，操纵者能够身临其境地感受到那个过程的运动情况，能够对设备进行操作，能够查看生产过程、实验过程、施工过程、供应过程、物流过程等活动

2、的各种技术参数的动态值，从而确认现实的系统是否有能力完成预定的任务和如何去完成。虚拟现实设备要紧为可穿戴设备，此类线路板要求即轻又薄，既柔软又坚硬，既紧凑又耐磨。另外，模拟训练也一直是军事与航天工业中的一个重要课题，这为虚拟现实技术提供了宽敞的应用前景。 HYPERLINK /view/4878961.htm t _blank 我国国防部也一直致力于研究此类虚拟战场系统，以提供坦克协同训练。利用虚拟现实技术，可模拟零重力环境，替代非标准的水下训练宇航员的方法。这些虚拟现实技术的完成，均离不开多层软硬结合线路板。公司市场部通过调研发觉，发觉了这种可穿戴设备及军事模拟领域的需求，加之我司要紧以生产

3、国家军工线路板为主，为此，自2015年1月开始，我们开始研制了这种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板。1.2必定性分析随着电子技术的飞速进展，便携式电子产品市场需求不断扩大，电子设备越来越向轻、薄、短、小且多能化方面进展。特不是高密度互连用的柔性板的应用，将极大带动软硬结合板应用。现有的PCB周密线路板，对恶劣应用环境的抵抗力不强，而软硬结合的刚性板兼具刚性板的耐久力和柔性板的适用力。因此有必要设计一种具有新型软硬结合结构的PCB多层线路板，这种是要求比较专门高的技术，使得研发具有新型软硬结合结构的PCB多层线路板十分必要。1.3项目可能形成的产业规模和市场前景本项目的研发成功将使本公司的工

4、艺技术水平更高一层，增强在软硬结合结构的PCB多层线路板产品领域的市场竞争力，使公司具有新型软硬结合结构的PCB多层线路板的加工能力，扩大市场接单范围，使公司业务不断上升，提升公司业绩，提高公司在行业内的阻碍力。1.4技术突破意义本项目的研发是公司依照市场需求所作的决策。此项技术突破实现，则将对公司基础工艺技术一个飞跃的提升，它将成为市场接单方面的依据，同时在行业内提升公司的知名度。关于可穿戴设备及军事模拟领域的完成提供了最差不多的保障，关于实施技术革新，提升公司技术水平，提高公司竞争能力都有重大意义。1.5知识产权现状目前未发觉有公司专门设计具有新型软硬结合结构的PCB多层线路板。本项目由公

5、司自主研发，因此，不存在具有实质阻碍的知识产权限制，如专利限制及专有技术等。本项目研发成功后，公司拟进行整理并申请国家专利。二、项目研发内容和实施技术方案2.1技术路线2.2核心技术特点a、软硬结合板的材料选择。b、生产工艺流程及重点部分的操纵（内层单片的图形转序、挠性材料的多层定位、层压、钻孔、等离子、电镀、阻焊、外形加工等管控。2.3关键技术难题（1）解决软硬结合PCB层压、钻孔、外形加工难题；（2）解决软硬结合PCB电镀、阻焊加工难题；2.4项目研发内容有用新型的技术解决方案如下：(1)相关材料:Base Material (基材) FCCL ( Flexible Copper Clad

6、 laminate)Polyimide: Kapton (12.5 mm/20 mm/25mm/50mm/75mm) (聚酰亚胺)High flex life, good thermal management, 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 (25mm/50mm/75mm) (聚脂)Most cost effective, good flex life, low thermal resistivity, low moisture absorption and t

7、ear resistant (廉价,柔曲度好,不耐高温,低吸湿性和抗撕裂) FCCL Constructure三层结构的单面FCCL三层结构的双面FCCL两层结构的双面FCCL Dielectric Substrates介质薄膜：聚酰亚胺（PI）、聚酯（PET）. PI的特性: 耐热性好 : 长期使用温度为260,在短期内耐400以上的高温, 良好的电气特性和机械特性, 耐气候性和耐化学药品性也好, 阻燃性好, 吸水率高,吸湿后尺寸变化大.(缺陷)聚酯薄膜PET的抗拉强度等机械特性和电气特性好,良好的耐水性和吸湿后的尺寸稳定性较好,但受热时收缩率大,耐热性欠佳,不适合于高温锡焊（现在无铅焊温度

8、235+/-10 ）,其熔点250 .比较少用。聚酰亚胺(PI)的使用最广泛,其中80%差不多上美国DuPont公司制造Coverlay(覆盖膜)Cover Layer from mil to 5 mils (12.7 to 127m)Polyimide: (12.5 mm/15 mm/25mm/50mm/75mm/125mm) (聚酰亚胺)High flex life, high thermal resistivity. (柔曲度好,耐高温) 要紧作用是对电路起爱护作用,防止电路受潮、污染以及防焊。热固胶(Adhesive Sheet) Bond-ply 具有粘结作用的绝缘组合层Conduc

9、tive Layer (导电层)Rolled Annealed Copper (9mm/12mm/17.5mm/35mm/70mm) (压延铜)High flex life, good forming characteristics. (柔曲度好，良好的电性能)Electrodeposited Copper (17.5mm/35mm/70mm) (电解铜)More cost effective. (廉价)Silver Ink (银溅射/喷镀)Most cost effective, poor electrical characteristics. Most often used as shie

10、lding 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)电磁波防护膜厚度的特性 作为薄型FPC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。 滑动性能与挠曲性能大幅提高Additional Material & Stiffeners (辅助材料和加强板)Low Flow PP (不流淌/低流胶的半固化片)TYPE （通常特不薄的PP）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： T

11、UC, Panasonic, Arlon, Hitachi, Doosan(2)相关设备:新进Plasima先进设备，价值80万。(3)试验相关流程:Motorola 1+2F+1 Mobile Display & Side Keys制板特点： 1+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钻孔（DRING）:单面软板钻孔时注意胶面向上，是为防止产生钉头，假如钉头朝向胶面时，会降低结合力。除胶（Desmear）:通常，除钻污的方法有四种:硫酸法、等离

12、子体法、铬酸法、高锰酸钾法。刚挠结合板中，PI产生的钻污较小，而改性FR4和丙烯酸产生的钻污较多，改性环氧钻污可用浓硫酸去除，而丙烯酸只能用铬酸去除，聚酰亚胺对浓硫酸显惰性，且不耐强碱（高锰酸钾），在强碱中PI会溶胀. 同一种化学处理方法不能除去刚挠板的钻污,目前软硬结合板最理想的除胶方法确实是等离子体法(Plasma);等离子体确实是在抽真空的状态下用射频能量发生器让离子、电子、自由基、游离基等失去电性, 显示中性,现在各种树脂类型的钻污都能快速、均匀地从孔壁上去掉，并形成一定咬蚀，,提高金属化孔的可靠性。 采纳Plasma除软硬结合板孔钻污时,各种材料的咬蚀速度各不相同,从大到小分不为：丙

13、烯酸、环氧树脂、聚酰亚胺、玻璃纤维和铜,从高倍显微镜能够明显看到有突出的玻璃纤维头和铜环,为了除去纤维头和铜环,通常在PTH的除油后用浓度专门低的碱来进行调整（一般为KOH）,因此也能够用高压水冲洗.(PI不耐强碱)沉铜（PTH）:软板的PTH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，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纳酸性的溶液,活化宜采纳酸性胶体钯而不宜采纳碱性的离子钯。目前化学沉铜大差不多上碱性的，因此反应时刻与溶液的浓度必须严格操纵，反应时刻长，聚酰亚胺会溶胀，反应时刻不足会造成孔内空洞和铜层的机械性能差，这种板子尽管能

14、通过电测试，但往往无法通过热冲击或是用户的装配流程。镀铜（PP）:孔沉铜后选镀 Button Plating 镀铜后全板镀Panel Plating 为保持软板挠性,有时只做选择镀孔铜,叫Button Plate.(做选镀前先做镀孔的图形转移)图形转移: 与刚性板的流程一样蚀刻及去膜:蚀刻：蚀刻液要紧有酸性氯化铜和碱性氯化铜蚀刻液,由于挠性板上有聚酰亚胺,因此大都采纳酸性蚀刻。去膜: 同刚性PCB的流程一样。 要特不注意刚挠结合部位渗进液体,会致使刚挠结合板报废。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。刚挠结合板的层压与只有软板的层压或刚性板的层压有所不同,既要考虑

15、挠性板在层压过程易产生形变的问题,又要考虑刚性板层压后表面平坦性的问题,还要考虑二个刚性区的结合部位挠性窗口的爱护问题。 层压操纵点:No-Flow PP的流胶量 防止流胶过多.由于No-Flow PP开窗,层压时会有失压,因此层压时使用敷形片及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。层压操纵要点:层压前必须将刚性外层和挠性内层进行烘板,目的是消除埋伏的热应力,确保孔金属化的质量和尺寸稳定性。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、低的流淌性、冷热过程不收缩的特点,

16、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。表面处理（Surface Finish）柔性板层压爱护膜（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爱护剂(Organic Solderability Preservatives;OSP)、热风整平（HASL）、沉镍金或是电镍金）软硬结合板表面的品质操纵点: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。终检规范：编号内容IPC-A-600PCB外观可接收标准IPC-6012硬板资格认可与性能检验IPC-6013挠性板的

17、鉴定与性能规范IPC-D-275硬板设计准则IPC-2223挠板设计准则I-STD-003APCB焊性测试IEC-60326有贯穿连接的刚挠多层印制板规范IPC-TM-650各种测试方法IEC-326有贯穿连接的刚挠双面印制板规范(4)试验板设计:板卡名称 ：Tiny IMU_NTM002_V2.6_F401+UART方案板卡尺寸 ：9.5mm x 9.5mm板卡层数 ： 4 层板卡厚度 ： 0.8mm板材铜厚 ： 1.0oz(35um)板 材 ： FR-4工艺要求 ： RoHS红色阻焊白色文字所有过孔加阻焊焊盘镀金外形尺寸采纳负公差，开孔尺寸采纳正公差拼板方式：请按下述要求进行拼版 将mar

18、k点距工艺边外边缘距离改为大于5mm，mark点直径为1mm（5）、工艺的合理性和成熟性本项目已形成一整套完善完整的工艺设计与生产制作流程，规范技术参数，使一种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板技术工艺更成熟，通过验证，可满足市场进展的需求，本项目具有体现公司技术能力，提供市场作为竞争依据的需求，同时体现了本项目具有保障的的工艺合理性和成熟性。项目研发单位的差不多情况深圳市普林电路有限公司，成立2011年，注册地：中国深圳市，位于中国广东深圳市宝安区沙井街道同富裕工业区湾厦工业园，公司致力于快速高密度多层板、特种板的研发生产制造及市场推广，为用户提供PCB技术支持与服务。厂房面积3000平米

19、，年生产能力30000平米。培养了一批制造经验丰富的职员，高素养的治理团队，先进的设备仪器和完善的质量保障体系，使我们不断提升在PCB行业中的地位及在用户心中的良好形象。公司从美国、意大利、日本、中国、香港、台湾等国家地区引进先进的湿法水平线和测试设备，极大的提升了生产制造测试能力，公司先后获得ISO-9001认证、国军标GJB9001B-2009认证及美国保险商实验室UL安全认证，产品质量符合美国电子电路互联与封装协会（IPC)标准和美国家军用标准（GJB9001B-2009)。产品包括：高密度多层板、埋盲孔多层板、特性阻抗操纵板、高频板、Rogers+FR-4混合介质层压多层板、高TG板（

20、TG280公司倡导技术创新在企业经营中的主导地位，建立了从市场开发、工程订单、过程操纵、品质保证、物料操纵、售后服务等稳定的治理体系。“科技是第一生产力”公司上下充分尊重研发和创新，在激烈的市场竞争中我们不断的成长和提高，成为中国最好的快速PCB工厂是我们不懈的目标。公司现有职员160人，其中大专及以上学历的科技人员60人，占职员总数的37%，研发人员25人，占职员总数的15%。与此同时，公司十分关注行业进展趋势的掌握和了解，通过各种渠道熟知国内外印制板的进展动态和研发方向；公司内部通过招聘人才、职员培训等途径，扩大职员知识面，提升职员对产业进展方向的把控，从而极大地提升了公司研发位于产业高起

21、点，技术处于产业最前沿。公司多年凝聚的人才和技术资源为公司研发制造具有科技性和有用性的产品提供坚实的物质基础，为公司引进消化和后续研发能力提供了有力的保障。四、研发资金概算和资金筹措1、资金概算本项目预算费用为200万元。2、资金筹措本项目由公司自筹资金解决，一是来源于公司每年按比例提取的费用作为研发基金，二是来源于公司依照年度研发打算从预算费用中提取作为当年研发资金补助。因此，本项目研发费用能够得到保证。3、资金使用本项目严格按照公司研发费用治理方法执行，由财务部依照进度适时拨付，专款专用。本项目实际发生180万元，实现了费用操纵目标。五、项目研发治理与运行1、项目研发时刻节点市场调研：20

22、14年1月15项目执行：2015年4月23日-4月11日；项目协调：2015年4月12日-6月2日；项目检查：2015年6月3日-6月20日。2、研发进度考核本项目的考核时期严格按照技术路线实施，即市场调研、项目执行、项目协调、项目检查4个时期，研发进度考核严格依据深圳市普林电路有限公司研发项目治理方法等规章中的相关条款执行。3、项目研发验收标准研发成员在方案设计时，就项目的技术要求和性能参数进行了严格测定，最终以文本格式形成技术标准。技术标准作为本项目的验收标准，以弥补国家标准和产业标准的空白。也能够按照客户的要求实施定制，以满足不同市场需求，提高本项目的适应性和应用领域。4、项目研发组织实施公司是专业