胡倫洪 李超謀 馮 濤 周 倩

（廣合科技有限公司，廣東 廣州 510310）

0 前言

半撓性印制電路板（Semi-Flex PCB）,是在標(biāo)準(zhǔn)的硬板加工過程中結(jié)合控深銑削加工或采用盲槽銑開蓋或開通窗工藝獲得的一種用于靜態(tài)彎折的PCB，常采用非對(duì)稱的疊層結(jié)構(gòu)，只適用于受靜態(tài)應(yīng)力的安裝過程。通常在一些應(yīng)用場(chǎng)合中并不需要持續(xù)動(dòng)態(tài)的彎折，比如只在安裝、返工和維修時(shí)需要進(jìn)行有限次的彎折，采用常規(guī)的剛撓結(jié)合板顯然“大材小用”且成本過高，此時(shí)采用具有一定彎折能力的半撓性板即可滿足要求。如圖1為常見的半撓性板。

半撓性PB優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于采用薄型剛性FR-4板材去替代聚酰亞胺（PI）型的撓性覆銅板層壓板（FCCL），因而這種技術(shù)可以大大降低其生產(chǎn)成本；（2）具有比柔性板材更好的尺寸穩(wěn)定性；（3）和剛撓結(jié)合板一樣可具備三維立體安裝的可能性；由于更少的接口而提高可靠性；

半撓性PCB缺點(diǎn)：

圖1 半撓性PB

（1）彎折區(qū)域角度較小；（2）彎折區(qū)域彎折半徑較大；彎折次數(shù)較少；（3）彎折區(qū)域受控深銑的機(jī)械設(shè)備能力限制，該區(qū)域殘留介質(zhì)厚度不均勻；（4）傳統(tǒng)半撓性板有采用盲槽開蓋、通槽工藝存在彎折區(qū)域覆型過度折痕產(chǎn)生；當(dāng)客戶設(shè)計(jì)產(chǎn)品彎折半徑縮小至3 mm～5 mm，彎折角度＞90°，彎折區(qū)域存在阻抗線路設(shè)計(jì)時(shí)上述加工工藝則無法實(shí)現(xiàn)。本文主要講述的是針對(duì)此類產(chǎn)品的加工方法的可行性研究。

2 產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)可行性分析

2.1 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)可行性分析見表1所示。由于該產(chǎn)品彎折角度與變折半徑提出了更高要求，以往采用剛性薄芯板代替聚酰亞胺方案不可取，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)需要在行業(yè)尋找更薄且具有一定彈性模量的物料予以實(shí)現(xiàn)。

表1 產(chǎn)品指標(biāo)

2.2 針對(duì)技術(shù)指標(biāo)識(shí)別出的難點(diǎn)策劃相應(yīng)的技術(shù)路線

產(chǎn)品設(shè)計(jì)疊層與加工路線，見圖2所示。

圖2 半撓性PCB結(jié)構(gòu)

表2 工藝路線方案

此固態(tài)硬盤（SDD）用產(chǎn)品；只是客戶端從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)與相關(guān)熱性能/電性能方面進(jìn)行考量；整體工藝路線采用：RCC+PP，控深銑+激光燒蝕介質(zhì)的方案；在制定出加工路線的同時(shí)也針對(duì)技術(shù)指標(biāo)的難點(diǎn)給出了相應(yīng)的策劃，具體見表2所示。

3 產(chǎn)品開發(fā)歷程

3.1 產(chǎn)品涉及物料評(píng)估

該項(xiàng)目涉及的產(chǎn)品在產(chǎn)前策劃階段與行業(yè)覆銅板廠商進(jìn)行了一定溝通，最終有A、B、C三家覆銅板廠商提供相應(yīng)物料，產(chǎn)品制作前針對(duì)該物料進(jìn)行了熱應(yīng)力、5次回流后彎折實(shí)驗(yàn)品質(zhì)評(píng)價(jià)，其結(jié)果為：供應(yīng)商A、B滿足要求，供應(yīng)商C的彎折后銅皮褶皺不符合需求。

3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)加工路線評(píng)估

3.2.1 測(cè)試板疊層方案及工藝設(shè)計(jì)

針對(duì)該產(chǎn)品彎折區(qū)域殘留厚度≤0.2 mm且該區(qū)域有阻抗線的走線設(shè)計(jì)，故針對(duì)兩種加工方案（圖3）進(jìn)行了相應(yīng)的評(píng)估。RCC厚度2 μm/18 μm銅箔，RCC+PP疊層（PP厚度100 μm），彎折直徑5.6 mm。

3.2.2 測(cè)試板生產(chǎn)過程及評(píng)測(cè)項(xiàng)目

測(cè)試板生產(chǎn)過程及評(píng)測(cè)項(xiàng)目見表3所示。

加工路線及RCC物料的使用均可滿足彎折半徑2.8 mm；結(jié)合產(chǎn)品彎折區(qū)域有阻抗設(shè)計(jì)，該區(qū)域介質(zhì)厚度需一致性，故后續(xù)正式產(chǎn)品采用RCC+PP（控深銑+激光介質(zhì)）方案。

3.3 正式產(chǎn)品加工過程跟進(jìn)情況

3.3.1 關(guān)鍵生產(chǎn)過程

關(guān)鍵生產(chǎn)過程跟進(jìn)表，見表4所示。

3.3.2 品質(zhì)監(jiān)控

（1）盲孔孔型。

測(cè)試盲孔孔型、對(duì)位、填孔凹陷，測(cè)量位置在HDI盲孔孔鏈。參考IPC-TM-650之2.1.1，要求：孔型：0.6A＜B＜A；對(duì)位：不破盤；盲孔填孔凹陷≤15 μm。測(cè)量結(jié)果都符合要求，如圖4所示。

（2）熱應(yīng)力測(cè)試。

測(cè)量位置在BGA,HDI，大通孔，大銅皮模塊，各2PCS。參考IPC-TM-650之2.6.8，要求測(cè)試后外觀檢查未發(fā)現(xiàn)分層起泡現(xiàn)象、無阻焊剝離。測(cè)量結(jié)果都符合要求，如圖5所示。

（3）鍍層附著力測(cè)試。

圖3 半撓性板兩種工藝方案

表3 評(píng)測(cè)項(xiàng)目與結(jié)果

圖4 盲孔孔型

圖5 熱應(yīng)力測(cè)試后切片

參考IPC-TM-650之2.4.1，膠帶上應(yīng)該沒有的鍍層顆粒或?qū)w圖形被撕起，沒有鍍層顆?；驁D形附在膠帶上。測(cè)試結(jié)果都符合要求。

（4）回流焊測(cè)試。

參考IPC-TM-650之 2.6.27，無鉛回流測(cè)試（5次），然后微切片檢查?；亓鳒y(cè)試后外觀檢查及切片檢查確認(rèn)未發(fā)現(xiàn)分層起泡現(xiàn)象、無阻焊剝離、無內(nèi)層孔銅分離、無拐角裂縫、無樹脂內(nèi)縮、孔壁無拉離、無銅瘤&玻纖突出，釘頭、燈芯效應(yīng)及玻璃布發(fā)白現(xiàn)象符合規(guī)范。

（5）耐彎折測(cè)試。

回流三次后彎折≥7次，彎折半徑5 mm，要求線路阻值變化率≤10%；兩種材料加工完成后均可滿足彎折≥7次，線路阻值變化率≤10%，數(shù)據(jù)見圖6所示。

（6）耐彎折區(qū)域阻抗。

阻抗測(cè)試整體均合格，如圖7所示。各品質(zhì)監(jiān)控結(jié)果均滿足客戶質(zhì)量管控項(xiàng)，且交付后客戶未有異常反饋。

3.4 產(chǎn)品開發(fā)整體輸出結(jié)果

半撓性產(chǎn)品特性表，見表5所示。半彎曲彎折長(zhǎng)度計(jì)算圖，見圖8所示。

圖6 彎折試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖7 耐彎折區(qū)域阻抗測(cè)試數(shù)據(jù)分布

表5 半撓性產(chǎn)品特性

圖8 半彎曲彎折長(zhǎng)度計(jì)算

4 結(jié)論與后續(xù)工作方向

對(duì)固態(tài)硬盤用撓性產(chǎn)品開發(fā)過程；主要是挖掘客戶端的產(chǎn)品需求，識(shí)別技術(shù)難點(diǎn)；采用較新的工藝進(jìn)行開發(fā)該產(chǎn)品，最終滿足客戶技術(shù)指標(biāo)且通過認(rèn)證。在開發(fā)該產(chǎn)品過程中主要采用了以下方案。

（1）針對(duì)該產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)與品質(zhì)管控項(xiàng)充分做好產(chǎn)品調(diào)研；（2）充分整合供應(yīng)商技術(shù)資源開發(fā)相應(yīng)的RCC物料；（3）采用控深銑+激光去除介質(zhì)+蝕刻銅工藝，確保了彎折區(qū)域介質(zhì)厚度一致性；（4）采用低模量RCC物料結(jié)合本文涉及的工藝可實(shí)現(xiàn)回流3次后彎折次數(shù)＞7次。

該產(chǎn)品制作工藝主要是采用激光加工盲槽燒蝕介質(zhì)方式，該方式存在激光能量及疊孔密集存在燒穿銅層損傷彎折區(qū)域介質(zhì)的問題；后續(xù)針對(duì)激光加工盲槽方式的生產(chǎn)參數(shù)及工程文件制作需加以研究進(jìn)行改善。