一種純FR-4材料半軟板的制作技術(shù)

鄒明亮 曾祥福 陳 建 何德海（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211）

一種純FR-4材料半軟板的制作技術(shù)

鄒明亮 曾祥福 陳 建 何德海
（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211）

文章主要針對純剛性FR4半軟板制作，剛性材料控深銑半軟板的制作工藝技術(shù)，介紹了Mapping方法控制殘余厚度控深銑，殘余厚度公差±20 μm以內(nèi)。能夠使同類型的坑槽產(chǎn)品保質(zhì)保量快速完成，供同行業(yè)參考。

剛撓結(jié)合；控深銑槽；剛性半軟板

1 背景

在便攜式電子產(chǎn)品輕薄短小特性的驅(qū)動下，剛撓結(jié)合（Rigid-flex）PCB應(yīng)用日趨廣泛、加之PCB行業(yè)的激烈競爭，因此大家都爭著發(fā)展剛撓結(jié)合PCB技術(shù)。因剛撓結(jié)合板制作工藝流程復(fù)雜，專業(yè)剛性板PCB廠的設(shè)備制程能力難以滿足撓性材料的加工需要。既具有曲撓性、可立體三維配線組裝、依空間限制改變形狀、可折疊不影響訊號傳遞功能的純剛性FR4材料半軟板PCB技術(shù)。

圖1為6L純FR4材料制作半軟板的模擬三維組裝圖。

圖1

2 FR4 半軟板的優(yōu)點

（1）具有曲撓性，可立體配線，依空間限制改變形狀。

（2）可折疊三維立體組裝，不影響訊號傳輸；

（3）利用相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計，可減少裝配工時及錯誤，并提高有關(guān)產(chǎn)品使用壽命。

（4）使應(yīng)用產(chǎn)品體積縮小，重量大幅減輕，功能增加，成本降低。

（5）相對剛撓結(jié)合板工藝制作流程簡單，符合剛性板PCB廠制程能力。

3 制板介紹

（1）采用FR-4含填料的中Tg材料，制作一個6 L剛性半軟板，采用機(jī)械加工控制深度沉頭銑坑槽的方法制作，余厚控制0.25 mm±0.025 mm。需實現(xiàn)彎板90°10次以上彎折無裂紋。

（2）制作流程：開料—內(nèi)層干菲林—AOI檢查—棕化—壓板—X-Ray修邊—鉆孔—PTH電鍍—圖形轉(zhuǎn)移—圖形電鍍—蝕刻—OAI檢查—絲印剛性板油墨—曝光顯影—絲印撓性板油墨—化學(xué)沉金—成型—控制深度沉頭銑—電測—FQC—包裝

4 制程中的主要問題及改善

剛性半軟板的制作的主要難題是控深銑的精度、公差的控制問題，因受材料的結(jié)構(gòu)及特性影響，要令剛性PCB擁有足夠的韌性使其在三維組裝后性能良好，無樹脂裂紋、斷裂、油墨脫落等品質(zhì)隱患。因此在控深銑的制作過程中，要充分考慮板厚均勻性、介質(zhì)中PP玻纖的厚度及RC量、機(jī)臺控深銑公差能力等問題，界定最佳的余厚值控制范圍。否則控深銑過程中，銑深0.025 mm即意味著銑到L2銅位，銑淺0.025 mm即意味著無法彎板90°10次以上。

4.1 沉頭控深銑試驗一

采用Mapping方法控制余厚銑，分別按余厚0.25 mm、0.275 mm、0.3 mm進(jìn)行制作，完成銑坑槽后進(jìn)行彎板90°測試，余厚0.275 mm、0.3 mm均無法達(dá)成要求，后者彎板測試1次File。通過微切片分析，玻璃纖維捆遭到破壞是無法完成彎板的主要原因。0.283 mm時玻纖已遭到損傷，因此在深度銑的過程中必須結(jié)合板厚、玻纖厚度、介質(zhì)的情況進(jìn)行制作。由于從阻焊油墨面到L2層銅的厚度為0.188 mm ～ 0.213 mm，余厚大于0.275 mm則無法達(dá)成可靠性彎板要求，如圖2。測試結(jié)果如圖3。

圖2

圖3

4.2 沉頭控深銑試驗二

通過以上試驗一測試及微切片分析，SM-L2銅的介質(zhì)厚度為0.188 mm ～ 0.213 mm，余厚大于0.283 mm不能完成90度彎板。故確定殘余厚度控制在0.245 mm±0.213 mm公差范圍內(nèi)進(jìn)行機(jī)加工。由于Pnl 板子的尺寸相對較大（400 mm×450 mm），采用Mapping方式留余厚的加工過程中，因受板厚、板曲的影響，Pnl板子無法完全與機(jī)臺緊密的無縫隙的貼住，直接影響到殘余厚度的均勻性，局部PCS區(qū)域鑼穿L2層底銅報廢。

4.3 沉頭控深銑試驗三

縮小尺寸帶來板曲的影響與機(jī)臺平整性，將Pnl板子先做成型，取套裝（Set：6.3''×10.5''）尺寸進(jìn)行控制深度沉頭銑。并以縱橫間隔20 mm的距離Mapping取點測量機(jī)臺平整度，無鑼穿L2層底銅，數(shù)據(jù)均勻性良好，整體余厚在控制中值偏上0.243 mm ～ 0.265 mm，彎板90°，測試15次以上Pssed（圖4、圖5）。

圖4

圖7

5 結(jié)論

通過試板制作純FR-4（有填料）6 L半軟板，運作開發(fā)一種機(jī)械控深銑坑槽與Mapping保留殘余厚度的特殊制作方法，使用其方法制作流程簡單，其它工序按正常參數(shù)生產(chǎn)，突破了機(jī)械加工控深銑余厚公差±20 μm以內(nèi)，開發(fā)了一種新的沉頭坑槽制作工藝方法、流程，并實現(xiàn)這一類型坑槽設(shè)計的訂單在公司內(nèi)生產(chǎn)。

鄒明亮，工程技術(shù)研究開發(fā)中心工程師，從事PCB工作6年，熟悉PCB各流程工藝及技術(shù)，在電鍍制程有著豐富的工作經(jīng)驗。

A technique for producing pure FR-4 material semi soft plate

ZOU Ming-liang ZENG Xiang-fu CHEN Jian HE De-hai

This paper introduces production technology of the pure rigid FR4 material semi soft board , rigid material control depth milling semi soft plate. It also introduces the mapping method to control milling depth, residual thickness control, with the residual thickness tolerance of ± 0.8mil. It is intended to make the same type of pit product quality and quantity quickly, and provides reference of the same industry.

Rigid Flex; Control Deep Groove Milling; Rigid Semi Soft Board

TN41

A

1009-0096（2014）03-0034-02