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HDI软硬结合板,FPC柔性板

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FPC和PCB的诞生和发展催生了软硬组合板的新产品。因此,软硬组合板是将柔性电路板与硬电路板按相关工艺要求通过压制等工艺组合而成的具有FPC特性和PCB特性的电路板。我们今天看看应用领域
1.手机-在手机软硬件板的应用中,常见的有折叠式手机转折处、摄像头模块、键盘、射频模块等。
2.工业用途-工业用途包括用于工业、军事和医疗的软硬粘合板。大多数工业零件要求精度、安全性和无易损性。因此,软硬板所要求的特性是:高可靠性、、低阻抗损耗、完整的信号传输质量和耐久性。然而,由于工艺的高度复杂性,产量小,单价相当高。
3.汽车-在汽车软硬板的使用中,通常用于将方向盘上的按键连接到主板,车辆视频系统屏幕与控制面板之间的连接,侧门上音频或功能键的操作连接,倒车雷达图像系统传感器(包括空气质量、温度和湿度、特殊气体调节等)、车辆通信系统、卫星导航、后座控制面板和前端控制器连接板、车辆外部检测系统等。
4.消费类电子产品——在消费类产品中,DSC和DV是软板和硬板发展的代表,可分为两个主轴:性能和结构。在性能方面,软板和硬板可以三维连接不同的PCB硬板和组件。因此,在相同线密度下,可以增加PCB的总使用面积,相对提高其电路承载能力,降低触点的信号传输极限和装配误差率。另一方面,由于软硬板轻薄,可以弯曲布线,因此对减小体积和重量有很大帮助。

软硬结合板的优缺点:
软硬结合板,就是柔性线路板与硬性线路板,经过压合等工序,按相关工艺要求组合在一起,形成的具有FPC特性与PCB特性的线路板。
因为软硬结合板是FPC与PCB的组合,软硬结合板的生产应同时具备FPC生产设备与PCB生产设备。
,由电子工程师根据需求画出软性结合板的线路与外形,然后,下发到可以生产软硬结合板的工厂,经过CAM工程师对相关文件进行处理、规划,然后安排FPC产线生产所需FPC、PCB产线生产PCB,这两款软板与硬板出来后,按照电子工程师的规划要求,将FPC与PCB经过压合机无缝压合,再经过一系列细节环节,终就制成了软硬结合板。

很重要的一个环节,应为软硬结合板难度大,细节问题多,在出货之前,一般都要进行全检,因其价值比较高,以免让供需双方造成相关利益损失。

优点:软硬结合板同时具备FPC的特性与PCB的特性,因此,它可以用于一些有特殊要求的产品之中,既有一定的挠性区域,也有一定的刚性区域,对节省产品内部空间,减少成品体积,提高产品性能有很大的帮助。

缺点:软硬结合板生产工序繁多,生产难度大,良品率较低,所投物料、人力较多,因此,其价格比较贵,生产周期比较长。

软硬结合板的涨缩问题:
涨缩产生的根源由材料的特性所决定,要解决软硬结合板涨缩的问题,先对挠性板的材料聚酰亚胺(Polyimide)做个介绍:

(1)聚酰亚胺具有优良的散热性能,可承受无铅焊接高温处理时的热冲击;

(2)对于需要更强调讯号完整性的小型装置,大部份设备制造商都趋向于使用挠性电路;

(3)聚酰亚胺具有较高的玻璃转移温度与高熔点的特性,一般情况下要在350 ℃以上进行加工;

(4)在有机溶解方面,聚酰亚胺不溶解于一般的有机溶剂。
挠性板材料的涨缩主要跟基体材料PI和胶有关系,也就是与PI的亚胺化有很大关系,亚胺化程度越高,涨缩的可控性就越强。

按照正常的生产规律,挠性板在开料后,在图形线路形成,以及软硬结合压合的过程中均会产生不同程度的涨缩,在图形线路蚀刻后,线路的密集程度与走向,会导致整个板面应力重新取向,终导致板面出现一般规律性的涨缩变化;在软硬结合压合的过程中,由于表面覆盖膜与基体材料PI的涨缩系数不一致,也会在一定范围内产生一定程度的涨缩。

从本质原因上说,任何材料的涨缩都是受温度的影响所导致的,在PCB冗长的制作过程中,材料经过诸多 热湿制程后,涨缩值都会有不同程度的细微变化,但就长期的实际生产经验来看,变化还是有规律的。


如何控制与改善?


从严格意义上说,每一卷材料的内应力都是不同的,每一批生产板的过程控制也不会是完全相同的,因此,材料涨缩系数的把握是建立在大量的实验基础之上的,过程管控与数据统计分析就显得尤为重要了。具体到实际操作中,挠性板的涨缩是分阶段的:

是从开料到烘烤板,此阶段涨缩主要是受温度影响所引起的:

要烘烤板所引起的涨缩稳定,要过程控制的一致性,在材料统一的前提下,每次烘烤板升温与降 温的操作一致化,不可因为一味的追求效率,而将烤完的板放在空气中进行散热。只有这样,才能大程度的消除材料的内部应力引起的涨缩。

第二个阶段发生在图形转移的过程中,此阶段的涨缩主要是受材料内部应力取向改变所引起的。

要线路转移过程的涨缩稳定,所有烘烤好的板就不能进行磨板操作,直接通过化学清洗线进行表面前处理,压膜后表面须平整,曝光前后板面静置时间须充分,在完成线路转移以后,由于应力取向的改变,挠性板都会呈现出不同程度的卷曲与收缩,因此线路菲林补偿的控制关系到软硬结合精度的控制,同时,挠性板的涨缩值范围的确定,是生产其配套刚性板的数据依据。

第三个阶段的涨缩发生在软硬板压合的过程中,此阶段的涨缩主要压合参数和材料特性所决定。

此阶段的涨缩影响因素包含压合的升温速率,压力参数设置以及芯板的残铜率和厚度几个方面。总的来说,残铜率越小,涨缩值越大;芯板越薄,涨缩值越大。但是,从大到小,是一个逐渐变化的过程,因此,菲林补偿就显得尤为重要。另外,由于挠性板和刚性板材料本质的不同,其补偿是需要额外考虑的一个因素。

FPC生产中常用的模切辅材,看看有哪些?
生产FPC的工序繁杂,从开料钻孔到包装出货,中间所需要的工序有20多道,在这漫长的生产过程中,根据客户需求,将用到多种辅材。FPC的基材一般为双面或单面铜箔,这是整个FPC的基础,FPC的电气性能都由它决定。其他辅材只是用来辅助安装与适应使用环境。主要有下面几种:
1、FR4-质地较硬,有0.15-2.0mm的不同厚度,主要用在FPC焊接处的反面,作为加强,方便焊接稳定可靠;

FR-4是一种耐燃材料等级的代号,所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态能够自行熄灭的一种材料规格,它不是一种材料名称,而是一种材料等级,因此目般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类,但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。

2、PI胶带-质地较软,可弯曲,主要用在金手指区域的加厚加强,便于插拔;

PI胶带,全名是聚酰亚胺胶带。PI胶带是以聚酰亚胺薄膜为基材,采用进口有机硅压敏胶粘剂,具有耐高低温、耐酸碱、耐溶剂、电气绝缘(H级)、防辐射等性能。适用于电子线路板波峰焊锡遮蔽、保护金手指和电器绝缘、马达绝缘,以及锂电池正负极耳固定。

3、钢片-质地硬,功能与FR4一样,用于焊接处补强,比FR4美观,可接地,硬度较FR4高;

钢片,材料为原装进口不锈钢经热处理精磨加工制成,具有精密度高、拉力度强、光洁度好、有韧性、不易折断的特点。

4、TPX阻胶膜-一款耐高温的树脂阻挡离型膜,用于线路板压合工序,经的工艺设计,可用于阻挡树脂溢出后埋孔和盲通孔的多次层压工序上,具有良好的阻胶、塞孔效果。

5、EIM电磁膜-贴于FPC表面,用于屏蔽信号干扰;

EIM电磁膜是一种通过真空溅射的方法,可以在不同衬底的(PET/PC/玻璃等)基材上镀屏蔽材料,以极低的电阻实现EMI电磁干扰屏蔽。

6、导电胶-用于钢片与FPC的连接压合,导电,可实现钢片接地功能;

导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性的胶粘剂。主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。它可以将多种导电材料连接在一起,使被连接材料间形成电的通路。在电子工业中,导电胶已成为一种的新材料。

7、3M胶纸-主要用作于0.4mm及以上厚度的FR4与FPC粘贴,以及FPC与客户产品组装固定;

FPC辅材的使用,终要根据客户的使用环境与功能要求来决定。

高精密度(HDI板)电路板的耐热性介绍

HDI板的耐热性能是HDI可靠性能中重要的一个项目,HDI板的板厚变得越来越薄,对其耐热性能的要求也越来越高。无铅化进程的推进,也提高了HDI板耐热性能的要求,而且由于HDI板在层结构等方面不同于普通多层通孔PCB板,因此HDI板的耐热性能与普通多层通孔PCB板相比有所不同,一阶HDI板典型结构。HDI板的耐热性能缺陷主要是爆板和分层。到目前为止,根据多种材料以及多款HDI板的耐热性能测试的经验,发现HDI板发生爆板机率大的区域是密集埋孔的上方以及大铜面的下方区域。

耐热性是指PCB抵抗在焊接过程中产生的热机械应力的能力, PCB在耐热性能测试中发生分层的机制一般包括以下几种:

1) 测试样品内部不同材料在温度变化时,膨胀和收缩性能不同而在样品内部产生内部热机械应力,从而导致裂缝和分层的产生。

2) 测试样品内部的微小缺陷(包括空洞,微裂纹等),是热机械应力集中所在,起到应力的放大器的作用。在样品内部应力的作用下,更加容易导致裂缝或分层的产生。

3) 测试样品中挥发性物质(包括有机挥发成分和水),在高温和剧烈温度变化时,急剧膨胀产生的内部蒸汽压力,当膨胀的蒸汽压力到达测试样品内部的微小缺陷(包括空洞,微裂纹等)时,微小缺陷对应的放大器作用就会导致分层。

HDI板容易在密集埋孔的上方发生分层,这是由于HDI板在埋孔分布区域特殊的结构所导致的。有无埋孔区域的应力分析如下表1。无埋孔区域(结构1)在耐热性能测试受热膨胀时,在同一平面上各个位置的Z方向的膨胀量都是均匀的,因此不会存在由于结构的差异造成的应力集中区域。当区域中设计有埋孔且埋孔钻在基材面上(结构2)时,在埋孔与埋孔之间的A-A截面上,由于基材没有收到埋孔在Z方向的约束,因而膨胀量较大,而在埋孔和焊盘所在的B-B截面上,由于基材受到埋孔在Z方向的约束,因而膨胀量较小,这三处膨胀量的差异,在埋孔焊盘与HDI介质和塞孔树脂交界处和附近区域造成应力集中,从而比较容易形成裂缝和分层。

HDI板容易在外层大铜面的下方发生分层,这是由于在贴装和焊接时,PCB受热,挥发性物质(包括有机挥发成分和水)急剧膨胀,外层大铜面阻挡了挥发性物质(包括有机挥发成分和水)的及时逸出,因此产生的内部蒸汽压力,当膨胀的蒸汽压力到达测试样品内部的微小缺陷(包括空洞,微裂纹等)时,微小缺陷对应的放大器作用就会导致分层。

如何评估汽车HDI PCB制造商

电子行业的蓬勃发展推动了众多行业的快速发展。近年来,电子产品在汽车工业中的应用日益广泛。传统的汽车工业在机械,动力,液压和传动方面进行了更多的努力。但是,现代汽车工业更多地依赖电子应用,而这些电子应用在汽车中发挥着越来越重要和潜在的作用。自动电气化全部用于处理,感测,信息传输和记录,而没有印制电路板(PCB)则无法实现。由于汽车现代化和数字化的要求,以及人类对汽车安全性,舒适性,简单操作和数字化的要求,PCB已广泛应用于汽车行业,高密度互连(HDI)PCB,可能带有跨层盲孔或双层结构。
为了实现汽车HDI PCB的高可靠性和安全性,HDI PCB制造商遵循严格的策略和措施,这是本文关注的。
汽车PCB类型
在汽车电路板中,可以使用传统的单层PCB,双层PCB和多层PCB,而近年来HDI PCB的广泛应用已成为汽车电子产品的。普通HDI PCB与汽车HDI PCB之间确实存在本质区别:前者强调实用性和多功能性,为消费电子产品提供服务,而后者则致力于可靠性,安全性和。
有必要说明一下,因为汽车涵盖了汽车,卡车或卡车等各种各样的汽车,要求对不同的性能期望和功能有不同的要求,所以本文将要讨论的法规和措施只是一些通用规则,不包括那些规则。特别案例。
汽车HDI PCB的分类和应用
HDI PCB可以分为单层HDI PCB,双层积层PCB和三层积层PCB.在此,层是指预浸料的层。
汽车电子产品通常在两类应用:
a.在与车辆的机械系统(例如发动机,底盘和车辆数字控制)配合使用之前,汽车电子控制设备将无法有效运行,特别是电子燃油喷射系统,防抱死制动系统(ABS),防滑控制(ASC) ,牵引力控制,电子控制悬架(ECS),电子自动变速器(EAT)和电子助力转向(EPS)。

b.可以在汽车环境中立使用且与汽车性能无关的车载汽车设备包括汽车信息系统或车辆计算机,GPS系统,汽车视频系统,车载通信系统和Internet设备功能,这些功能由HDI PCB支持的设备实现,这些设备负责信号传输和大量控制。

对汽车HDI PCB制造商的要求
由于高可靠性和汽车HDI印制电路板的安全性,汽车HDI PCB制造商符合高层次要求:
a.汽车HDI PCB制造商坚持在判断或支持PCB制造商的管理水平中起关键作用的集成管理系统和质量管理体系。某些系统在被第三方身份验证之前无法归PCB制造商所有。例如,汽车PCB制造商通过ISO9001和ISO / IATF16949认证。

b.HDI PCB制造商具备扎实的技术和较高的HDI制造能力。具体而言,从事汽车电路板制造的制造商制造线宽/间距至少为75μm/75μm且具有两层结构的电路板。公认的是,HDI PCB制造商具有至少1.33的工艺能力指数(CPK)和至少1.67的设备制造能力(CMK)。除非获得客户的认可和确认,否则不得在以后的制造中进行任何修改。

c.汽车HDI PCB制造商在选择PCB原材料时遵循严格的规则,因为它们在确定终PCB的可靠性和性能中起着关键作用。
汽车HDI PCB的材料要求
•核心板和半固化片。它们是制造汽车HDI PCB的基本,关键的元素。当涉及HDI PCB的原材料时,核心板和预浸料是主要考虑因素。通常,HDI核心板和介电层都相对较薄。因此,一层预浸料足以在消费类HDI板上使用。但是,汽车HDI PCB依赖于至少两层预浸料的层压,因为如果发生空腔或粘合剂不足,则单层的预浸料可能会导致绝缘电阻降低。之后,终结果可能是整个板子或产品的故障。
•阻焊膜。作为直接覆盖在表面电路板上的保护层,阻焊层也起着与核心板和预浸料相同的重要作用。除保护外部电路外,阻焊层在产品的外观,质量和可靠性方面也起着至关重要的作用。因此,汽车电路板上的阻焊层符合严格的要求。阻焊膜通过多项有关可靠性的测试,包括储热测试和剥离强度测试。
汽车HDI PCB材料的可靠性测试
合格的HDI PCB制造商绝不会认为材料选择是理所当然的。相反,他们对电路板的可靠性进行一些测试。有关汽车HDI PCB材料可靠性的主要测试包括CAF(导电阳极丝)测试,高温和低温热冲击测试,天气温度循环测试和储热测试。
•CAF测试。它用于测量两个导体之间的绝缘电阻。该测试涵盖许多测试值,例如层之间的小绝缘电阻,通孔之间的小绝缘电阻,埋孔之间的小绝缘电阻,盲孔之间的小绝缘电阻以及并联电路之间的小绝缘电阻。
•高温和低温热冲击测试。此测试旨在测试小于一定百分比的电阻变化率。具体而言,该测试中提到的参数包括通孔之间的电阻变化率,埋孔之间的电阻变化率和盲孔之间的电阻变化率。
•气候温度循环测试。被测板需要在回流焊接之前进行预处理。在-40℃±3℃至140℃±2℃的温度范围内,电路板在低温度和高温度下保持15分钟。结果,合格的电路板不会发生层压,白点或爆炸。

•高温存储测试。该测试主要针对阻焊层的可靠性,特别是其剥离强度。就阻焊层的判断而言,该测试被认为是严格的。

根据以上介绍的测试要求,如果基材或原材料不能满足客户要求,则可能会发生潜在的风险。因此,是否对材料进行测试可能是确定合格的HDI PCB制造商的关键因素。
可以使用许多策略和措施来判断汽车HDI PCB制造商,包括材料供应商认证,过程中的技术条件以及参数确定和附件的应用等。为寻找可靠的HDI PCB制造商,它们可能是重要的组成部分。确定和判断其可靠性作为参考。

下一条:拓展卡/扩展卡PCB加工
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