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軟硬結合板材料:剛柔并濟,成就卓越電子連接

2024-11-12 10:01

軟硬結合板使用的硬板材料與常用的硬板材料一致,軟板材料與常用的軟板材料一致。在軟硬結合板層疊歸一化過程中,為了使材料種類統(tǒng)一,廠家備料方便,軟硬結合板選用了HDI硬板中常用的PP1080。

除芯板外,其它材料均是卷狀提供。

① FCCL

FCCL = 撓性覆銅板Flexible Copper Clad Laminater

2L FCCL只有PI和銅兩層組成

3L FCCL包括PI、膠和銅三層。

 

剛柔板設計中優(yōu)先選擇優(yōu)選2L FCCL(無膠銅)

 

②PI

聚酰亞胺(簡稱PI)是柔性電路加工中最常用的熱固化絕緣材料。材料的厚度范圍一般是12.5μm(0.5mil)至125μm(5mil),已有的厚度有7.5、12.5、25、50、75和125um。常用的規(guī)格是25μm(1mil)和12.5μm(0.5mil)。

優(yōu)點:高度撓曲性,良好的抗撕裂性。耐高溫、耐燃,可折疊可防靜電干擾,化學變化穩(wěn)定,良好的絕緣性能和介電性能。是阻燃材料,具有突出的抵抗焊接溫度性能,在焊接條件下電性能絲毫無損。電氣性能和機械性能極佳。利于設計、使用壽命長。

缺點:吸濕性高,價格相對高。

③粘合劑

用來粘接導體和介質也是非常重要的。它必須保證FPC在加工時不脫膠或不過多地溢膠。

丙烯酸類(Acrylic  12.5um/25um)

丙烯酸膠(Acrylic adhesives)及其改良膠(Modified Acrylic Adhesives)是一種熱固化材料。

材料厚度一般有12.5μm(0.5mil)至100μm(4mil),常用的是0.5mil和1mil。它廣泛應用于高溫柔性場合(如需要鉛錫焊接操作),保證在這些應用場合下不脫膠或起泡。它還具有優(yōu)良的抗化學作用特性,可以抵抗加工過程中化學物質和溶劑的影響。結合力極好,而且撓性很好.在選用改性丙烯酸薄膜做內層的粘結劑時,兩個內層之間的丙烯酸的厚度一般不超過0.05mm,以防止熱沖擊時Z方向膨脹過大而造成金屬化孔的斷裂。當0.05mm厚的丙烯酸無法滿足粘結要求時,應改用環(huán)氧樹脂型粘結片代替.與傳統(tǒng)的丙烯酸膠不一樣,改良丙烯酸膠具有部分類似熱塑性材料的特性。它是用局部橫向耦合的方式來改良材料的。當溫度大于它的玻璃轉化溫度時(Tg),膠就粘到銅或介質上。因為材料的局部橫向耦合結構,膠可以在需要時重復粘接。

環(huán)氧類(Epoxy  12.5um/25um)

 環(huán)氧樹脂是一種熱固化材料,結合力不如丙烯酸樹脂,因而主要用于粘結覆蓋層和內層。環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)低于丙烯酸數(shù)倍,在Z方向的熱膨脹小,利于保證金屬化孔的耐熱沖擊性。在環(huán)氧樹脂里面加入其它聚合物來得到增加柔性的改良環(huán)氧樹脂膠。改良環(huán)氧樹脂膠具有低的溫度膨脹系數(shù),經常應用于多層FPC或軟硬結合板。改良環(huán)氧樹脂膠具有極好的Z軸膨脹系數(shù)特性,還具有高的粘合力,低的潮濕吸收率,以及抵制加工過程化學溶劑的抗化學作用特性。

④銅箔

電解銅箔(ED,Electrodeposited copper)

采用電鍍方式形成,其銅微粒結晶狀態(tài)為垂直針狀,易在蝕刻時形成垂直的線條邊緣,有利于精細線路的制作;但在彎曲半徑小于5mm或動態(tài)撓曲時,針狀結構易發(fā)生斷裂。

壓延銅箔(RA,Rolled-Annealed copper)

其銅微粒呈水平軸狀結構,能適應多次撓曲且壓延銅表面比電解銅的光滑,撓性覆銅基材多選用壓延銅箔。由于趨膚效應的原因,用壓延銅做的導線在高頻時的損耗較小。

建議在設計文件中,指出FPC彎曲的方向,使FPC板彎曲的方向與銅的方向一致。

 

⑤ PP

PP代表的是Prepreg(預浸覆材料)。

Normal PP:指的是普通的預浸覆材料,通常用于多層PCB的制造。預浸覆材料是一種基于樹脂的玻璃纖維布,它在制造PCB時用來粘合層間的銅箔和保證PCB板的絕緣性能。

No-Flow PP:指的是不流動的預浸覆材料。與普通的預浸覆材料相比,No-Flow PP在制造高密度互連PCB時使用,它的特性在于在高溫下不會流動,這樣能夠更好地控制銅箔的位置和厚度,從而保證PCB的尺寸和形狀精度。

因此,PP在PCB板中代表的是預浸覆材料,而Normal PP和No-Flow PP則是不同類型的預浸覆材料,用于不同的PCB制造需求。

⑥ 阻焊

軟硬結合板硬板區(qū)域的阻焊與硬板設計規(guī)范一致,采用綠油設計。軟板區(qū)域的阻焊與柔板設計規(guī)范一致,采用Coverlayer設計(Coverlayer是指覆蓋在PCB表面的一層保護性材料。Coverlayer通常是一種聚合物薄膜,如聚酰亞胺(PI)或聚酰胺酯(PET),它可以覆蓋在PCB的表面,以提供保護和絕緣作用。)。軟板區(qū)域存在細間距焊盤的時候,無法使用Coverlayer時,也使用阻焊油墨。

⑦ 補強(Stiffener)

補強的材料和軟板補強的材料一致。軟硬結合板貼補強的膠盡量采用熱壓膠,以保證單板SMT過回流爐時補強不會掉。

 

軟硬結合板廠生產流程

因為軟硬結合板是FPC與PCB的組合,軟硬結合板的生產應同時具備FPC生產設備與PCB生產設備。首先,由電子工程師根據(jù)需求畫出軟性結合板的線路與外形,然后,下發(fā)到可以生產軟硬結合板的工廠,經過CAM工程師對相關文件進行處理、規(guī)劃,然后安排FPC產線生產所需FPC、PCB產線生產PCB,這兩款軟板與硬板出來后,按照電子工程師的規(guī)劃要求,將FPC與PCB經過壓合機無縫壓合,再經過一系列細節(jié)環(huán)節(jié),最終就制程了軟硬結合板。很重要的一個環(huán)節(jié),應為軟硬結合板難度大,細節(jié)問題多,在出貨之前,一般都要進行全檢,因其價值比較高,以免讓供需雙方造成相關利益損失。

 

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