软硬结合板材料:刚柔并济,成就卓越电子连接
软硬结合板使用的硬板材料与常用的硬板材料一致,软板材料与常用的软板材料一致。在软硬结合板层叠归一化过程中,为了使材料种类统一,厂家备料方便,软硬结合板选用了HDI硬板中常用的PP1080。
除芯板外,其它材料均是卷状提供。
① FCCL
FCCL = 挠性覆铜板Flexible Copper Clad Laminater
2L FCCL只有PI和铜两层组成
3L FCCL包括PI、胶和铜三层。
刚柔板设计中优先选择优选2L FCCL(无胶铜)
②PI
聚酰亚胺(简称PI)是柔性电路加工中最常用的热固化绝缘材料。材料的厚度范围一般是12.5μm(0.5mil)至125μm(5mil),已有的厚度有7.5、12.5、25、50、75和125um。常用的规格是25μm(1mil)和12.5μm(0.5mil)。
优点:高度挠曲性,良好的抗撕裂性。耐高温、耐燃,可折叠可防静电干扰,化学变化稳定,良好的绝缘性能和介电性能。是阻燃材料,具有突出的抵抗焊接温度性能,在焊接条件下电性能丝毫无损。电气性能和机械性能极佳。利于设计、使用寿命长。
缺点:吸湿性高,价格相对高。
③粘合剂
用来粘接导体和介质也是非常重要的。它必须保证FPC在加工时不脱胶或不过多地溢胶。
丙烯酸类(Acrylic 12.5um/25um)
丙烯酸胶(Acrylic adhesives)及其改良胶(Modified Acrylic Adhesives)是一种热固化材料。
材料厚度一般有12.5μm(0.5mil)至100μm(4mil),常用的是0.5mil和1mil。它广泛应用于高温柔性场合(如需要铅锡焊接操作),保证在这些应用场合下不脱胶或起泡。它还具有优良的抗化学作用特性,可以抵抗加工过程中化学物质和溶剂的影响。结合力极好,而且挠性很好.在选用改性丙烯酸薄膜做内层的粘结剂时,两个内层之间的丙烯酸的厚度一般不超过0.05mm,以防止热冲击时Z方向膨胀过大而造成金属化孔的断裂。当0.05mm厚的丙烯酸无法满足粘结要求时,应改用环氧树脂型粘结片代替.与传统的丙烯酸胶不一样,改良丙烯酸胶具有部分类似热塑性材料的特性。它是用局部横向耦合的方式来改良材料的。当温度大于它的玻璃转化温度时(Tg),胶就粘到铜或介质上。因为材料的局部横向耦合结构,胶可以在需要时重复粘接。
环氧类(Epoxy 12.5um/25um)
环氧树脂是一种热固化材料,结合力不如丙烯酸树脂,因而主要用于粘结覆盖层和内层。环氧树脂的热膨胀系数低于丙烯酸数倍,在Z方向的热膨胀小,利于保证金属化孔的耐热冲击性。在环氧树脂里面加入其它聚合物来得到增加柔性的改良环氧树脂胶。改良环氧树脂胶具有低的温度膨胀系数,经常应用于多层FPC或软硬结合板。改良环氧树脂胶具有极好的Z轴膨胀系数特性,还具有高的粘合力,低的潮湿吸收率,以及抵制加工过程化学溶剂的抗化学作用特性。
④铜箔
电解铜箔(ED,Electrodeposited copper)
采用电镀方式形成,其铜微粒结晶状态为垂直针状,易在蚀刻时形成垂直的线条边缘,有利于精细线路的制作;但在弯曲半径小于5mm或动态挠曲时,针状结构易发生断裂。
压延铜箔(RA,Rolled-Annealed copper)
其铜微粒呈水平轴状结构,能适应多次挠曲且压延铜表面比电解铜的光滑,挠性覆铜基材多选用压延铜箔。由于趋肤效应的原因,用压延铜做的导线在高频时的损耗较小。
建议在设计文件中,指出FPC弯曲的方向,使FPC板弯曲的方向与铜的方向一致。
⑤ PP
PP代表的是Prepreg(预浸覆材料)。
Normal PP:指的是普通的预浸覆材料,通常用于多层PCB的制造。预浸覆材料是一种基于树脂的玻璃纤维布,它在制造PCB时用来粘合层间的铜箔和保证PCB板的绝缘性能。
No-Flow PP:指的是不流动的预浸覆材料。与普通的预浸覆材料相比,No-Flow PP在制造高密度互连PCB时使用,它的特性在于在高温下不会流动,这样能够更好地控制铜箔的位置和厚度,从而保证PCB的尺寸和形状精度。
因此,PP在PCB板中代表的是预浸覆材料,而Normal PP和No-Flow PP则是不同类型的预浸覆材料,用于不同的PCB制造需求。
⑥ 阻焊
软硬结合板硬板区域的阻焊与硬板设计规范一致,采用绿油设计。软板区域的阻焊与柔板设计规范一致,采用Coverlayer设计(Coverlayer是指覆盖在PCB表面的一层保护性材料。Coverlayer通常是一种聚合物薄膜,如聚酰亚胺(PI)或聚酰胺酯(PET),它可以覆盖在PCB的表面,以提供保护和绝缘作用。)。软板区域存在细间距焊盘的时候,无法使用Coverlayer时,也使用阻焊油墨。
⑦ 补强(Stiffener)
补强的材料和软板补强的材料一致。软硬结合板贴补强的胶尽量采用热压胶,以保证单板SMT过回流炉时补强不会掉。
软硬结合板厂生产流程
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。首先,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,最终就制程了软硬结合板。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。
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