多層剛撓結合板層壓質量改善

林映生 張偉偉 石學兵 潘湛昌 胡光輝

（惠州市金百澤電路科技有限公司，廣東 惠州 516083）

（廣東工業(yè)大學，廣東 廣州 510006）

0 前言

隨著剛撓結合印制板技術進一步向高多層、高密度的趨勢發(fā)展，向輕便、小型化方向發(fā)展，它的高可靠性更是保證剛撓結合產品被持久運用的主要因素之一?，F主要介紹一種多層剛撓結合板工藝改進，對比試驗了不同的工藝設計、壓合輔料、半固化材料的選用，進行了分析和改善，尋找最佳的制作方法，提高生產品質及一次性良率，為批量生產奠定技術基礎。

1 現狀分析

1.1 產品疊層結構

產品疊層結構如圖1。

1.2 原工藝流程

圖1 產品疊層結構圖

1.3 產品不良缺陷

產品不良缺陷如圖2。

1.4 缺陷分析

（1）軟板PI材料非常軟，壓合時剛撓結合處受擠壓易引起軟板起皺，造成品質不良。

（2）軟板覆蓋膜開窗設計采用一次銑切成型工藝制作，即只對剛性有效圖形區(qū)域開窗，板邊工藝邊的覆蓋面有保留，這樣壓合后板邊與剛性板區(qū)域高低差比較大（覆蓋面疊加），剛撓結合處凹陷較嚴重，造成后工序線路貼膜、阻焊印刷等工序制作困難。

（3）對于剛撓結合板，壓合時層與層之間都采用不流膠半固化片粘接，半固化片選用流膠量0.50 mm的不流膠半固化片，其流動性低，填充性能弱，易產生剛撓結合處層壓白斑。

2 試驗方案

2.1 影響層壓質量因素

（1）軟板PI厚度設計：軟板壓合時受大壓力擠壓，剛撓結合處易起皺變形，其主要與軟板的抗形變能力有關，為此設計2種軟板PI厚度，測試不同PI厚度對軟板起皺的改善效果。

（2）覆蓋膜開窗設計：軟板在總壓前需先在撓性線路區(qū)域壓合覆蓋膜保護（剛撓結合區(qū)域覆蓋膜激光切割開窗），由于軟板層數較高（8張軟板=16層撓性線路），每層覆蓋膜疊加會造成明顯的高度差，對層壓質量有嚴重影響，為此優(yōu)化覆蓋膜開窗工藝，測試原覆蓋膜開窗工藝（一次激光成型）與新覆蓋膜開窗工藝（二次激光成型）對層壓的影響度。原覆蓋膜開窗工藝激光成型示意圖如圖3所示，圈內區(qū)域表示剛撓結合部位，只對此部分區(qū)域開窗，撓性區(qū)域及周圍工藝邊框均貼有覆蓋膜。

圖2 品質不良缺陷

圖3 原覆蓋膜開窗工藝激光成型示意圖

新覆蓋膜開窗工藝采用二次激光工藝，只保留撓性區(qū)域覆蓋膜，其余部位全部開窗，在覆蓋膜貼合前對覆蓋膜進行第一次激光成型，覆蓋膜預貼到撓性板上后，進行第二次覆蓋膜激光成型，最終僅保留撓性區(qū)域覆蓋膜。如圖4所示。

圖4 新覆蓋膜開窗工藝激光成型示意圖

（3）半固化片流膠填充能力：剛撓結合板壓合時均采用不流膠半固化片來粘結，但不流膠半固化本身流動性較差，填充能力弱，尤其多層壓合時易出現層壓白斑，影響層壓可靠性；如采用流動度大的膠片，又容易出現溢膠導致揭蓋困難。本次特對A、B兩種不流膠半固化片進行對比試驗，找出最優(yōu)加工方案見表1。

表1 不同類型的半固化片流膠范圍

因此，本次實驗共考察3個因素：軟板PI厚度、覆蓋膜開窗設計、半固化片填充能力，后續(xù)將針對以上3種主要影響因素作為實驗因子。

2.2 DOE實驗方案

根據特征要因分析結果，結合生產控制的實際情況，主要考察以下3個因素：A（軟板PI厚度）、B（覆蓋膜開窗設計）、C（半固化片填膠能力），A、B、C均為2水平具體如表2。

2.3 試驗測試數據

本次試驗主要檢查的是各項指標品質結果，通過優(yōu)化工藝設計，對比不同的半固化片填充能力，找出最優(yōu)加工方案。具體品質結果統計如表3，影響多層剛撓結合板層壓品質的主效應如圖5。從以上試驗的主效應圖可以看出，軟板PI厚度和覆蓋膜開窗設計是影響多層剛撓結合板壓合質量的主要因子，半固化片的流膠量為次要影響因子。

表2 因素與水平表

表3 各項品質數據統計

圖5 層壓品質主效應圖

3 試驗驗證

按照上述試驗分析進行工藝優(yōu)化，對該結構產品進行小批量驗證，投產20 PNL共80 set，壓合及蝕刻后檢查無層壓起皺和層壓白斑，見圖6。

圖6 工藝優(yōu)化前后壓合板面平整度改善

完成后端工序后進行成品電測，測試良率100%；取成品板進行耐熱性測試，288 ℃/10 s/3次，未出現爆板分層、內層分離等缺陷。成品效果見圖7和圖8。

圖7 成品效果圖

圖8 耐熱性測試外觀與切片圖

4 試驗結論

針對高多層軟板層壓起皺及白斑問題，通過工藝分析及測試驗證，結論如下：

（1）軟板PI厚度是影響層壓起皺的主要因素，可通過增加軟板PI厚度來提高其抗形變能力，從而改善起皺缺陷。同時，PI厚度增加需適當，否則會影響其撓曲性能。

（2）覆蓋膜開窗設計對層壓質量有明顯影響，采用覆蓋膜兩次激光開窗方式，可降低覆蓋膜在工藝邊上（無效剛性區(qū)域）的高度差，從而改善層壓平整度，同時對層壓偏移、層壓白斑控制也有明顯幫助。

（3）合理選擇流膠量適度的半固化片配合層壓緩沖結構優(yōu)化，可有效預防層間間隙填充不足造成的層壓白斑及層壓溢膠問題。

5 結語

本文針對多層剛撓結合板板壓合常見工藝問題進行了分析，采用加大軟板PI厚度，優(yōu)化覆蓋膜開窗設計，采用2次激光切割方式，并選擇流膠合適的半固化片進行壓合，改善了多層剛撓結合板層壓起皺、層壓白斑等問題，為批量生產奠定了技術基礎。本文僅供同行借鑒和參考，不足之處請大家指正。