外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合板光阻膜避浸潤(rùn)工藝開發(fā)

黃江波 王一雄（深圳市迅捷興電路技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518054）

外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合板光阻膜避浸潤(rùn)工藝開發(fā)

Paper Code: S-002

黃江波 王一雄
（深圳市迅捷興電路技術(shù)有限公司，廣東 深圳 518054）

針對(duì)外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合板，傳統(tǒng)的加工工藝是采用填充工藝，占用大量的人力物力，生產(chǎn)效率極低，同時(shí)品質(zhì)管控非常困難，不利于量產(chǎn)化，筆者針對(duì)現(xiàn)狀，對(duì)外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合板制作開發(fā)了一種光阻膜避浸潤(rùn)工藝，能夠徹底解決傳統(tǒng)的填充法無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化的技術(shù)瓶頸，可供同行參考、借鑒。

外層撓性、剛撓結(jié)合、光阻膜、避浸潤(rùn)

1 前言

外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合板是剛撓印制電路板中制作難度極高的類型之一。目前PCB廠家針對(duì)外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合板的制作，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品動(dòng)態(tài)區(qū)域撓性層與環(huán)氧樹脂粘接層的分離，普遍采用的加工方法都是填充塊填充法，用低流動(dòng)性半固化片做粘接材料，疊層前需要把產(chǎn)品動(dòng)態(tài)區(qū)域剛性層及半固化片銑空，填入與剛性層及半固化片厚度一致且與銑空尺寸相等的填充物，再進(jìn)行疊層、壓合。填充物需要單獨(dú)加工成填入的尺寸，并且填充需要手工填充，人工效率非常低，整個(gè)制作過(guò)程填充塊需要反復(fù)拆裝，增加人員消耗時(shí)間。所以這種填充法成為了外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合板量產(chǎn)化的技術(shù)瓶頸。筆者針對(duì)現(xiàn)狀，開發(fā)了一種光阻膜避浸潤(rùn)工藝，有效的解決了填充法無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化的技術(shù)瓶頸，使外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合板可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化，人工效率方面大幅度提升。

2 開發(fā)路線

目前業(yè)界PCB廠家針對(duì)外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合板的加工所采用的填充法，如圖1填充物填充結(jié)構(gòu)示意圖，在剛性層銑出對(duì)應(yīng)的填充槽，把填充物加工成與槽尺寸大小、深度相等的形狀，在壓合前把填充物鑲?cè)?、壓合，后制程還需反復(fù)拆裝填充物，其加工流程如圖2填充工藝流程；

圖1 填充法結(jié)構(gòu)圖

圖2 填充工藝流程圖

從以上結(jié)構(gòu)圖及加工流程可以看出，填充物的反復(fù)拆裝是一個(gè)繁瑣的工步，此工藝流程繁雜，拆裝過(guò)程耗時(shí)耗力，徹底解決手動(dòng)填充的繁瑣工步及填充物的反復(fù)拆裝過(guò)程是解決無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化的關(guān)鍵因數(shù)，因此筆者開發(fā)出一種光阻膜避浸潤(rùn)工藝，其光阻膜可以粘附于撓性層表面，并且在高溫高壓過(guò)程不宜變形、溢膠，最終在成品時(shí)通過(guò)機(jī)械控深方式銑到光阻膜層，最后通過(guò)化學(xué)處理去除光阻膜。即可實(shí)現(xiàn)板件動(dòng)態(tài)區(qū)撓性層與剛性層的分離要求。該種光阻膜避浸潤(rùn)工藝，其光阻膜不需要手工貼附，使用專用熱壓輥設(shè)備壓覆，通過(guò)光阻聚合反應(yīng)，保留需要的一部分。同時(shí)板件整體結(jié)構(gòu)粘接層不需要使用低流動(dòng)性半固化片開窗制作，直接使用常規(guī)高流動(dòng)性半固化片粘接。壓合過(guò)程與常規(guī)板件混排，按常規(guī)粘接層的參數(shù)壓合，省略了窗口的制作工步及緩沖材料的使用，使制板成本大幅度降低。

3 光阻膜避浸潤(rùn)工藝解析

3.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)板件層數(shù)為4層，L1/L2層為剛性層，L3/L4層為撓性層，中間為粘接層，開窗區(qū)域?yàn)閯?dòng)態(tài)區(qū)，如圖3疊層結(jié)構(gòu)；

圖3 外層撓性結(jié)構(gòu)剛撓結(jié)合疊層結(jié)構(gòu)

3.2 關(guān)鍵流程規(guī)劃

根據(jù)設(shè)計(jì)的外層撓性剛撓結(jié)合疊層結(jié)構(gòu)，其光阻膜避浸潤(rùn)制作工藝流程規(guī)劃如下：

如上流程，撓性板正常制作內(nèi)層線路，局部壓合覆蓋膜，再整板貼附光阻膜，通過(guò)光阻聚合原理，非保留部分光阻膜化學(xué)方式去除，保留部分光阻膜使其粘附于撓性層動(dòng)態(tài)區(qū)域，壓合前正常疊層、鉚合，粘接片使用對(duì)應(yīng)Tg值半固化片，壓合后正常制作金屬化孔及表面線路，電測(cè)試前通過(guò)機(jī)械控深方式，控深到光阻膜層，去除對(duì)應(yīng)位置廢料部分，化學(xué)方式去除聚合的光阻膜層，得到符合原設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)。

3.3 關(guān)鍵過(guò)程解析

3.3.1 光阻膜局部貼附工藝

撓性層完成局部覆蓋膜貼合之后，使用專用的熱壓輥設(shè)備壓覆光阻膜，溫度控制在100 ℃左右，限壓力為（0.5～0.6）公斤/厘米，傳送速度為（0.9～1.8）米/分。使其撓性基板表面貼附一層光阻膜。

未聚合的光阻膜受熱后變軟，流動(dòng)性增加，借助于熱壓輥的壓力和抗蝕劑中粘結(jié)劑的作用完成壓覆，完好的光阻膜壓覆應(yīng)是表面平整、無(wú)皺折、無(wú)氣泡、無(wú)灰塵顆粒等夾雜。

撓性板件整板貼合未聚合的光阻膜后，借助菲林片遮擋紫外光，使部分紫外光照射到需要保留的區(qū)域，使光阻膜中光引發(fā)劑吸收了光能分解成為游離基，游離基再引發(fā)光聚合單體進(jìn)行聚合交聯(lián)反應(yīng)，生成不溶于稀堿溶液的體型大分子結(jié)構(gòu)，最后通過(guò)弱堿的溶液去除未聚合部分光阻膜，使之保留局部聚合的部分，如下圖6光阻膜局部工藝。

圖4 光阻膜局部工藝

經(jīng)過(guò)以上工藝加工，撓性板件動(dòng)態(tài)區(qū)域已經(jīng)貼附上了一層避浸潤(rùn)的光阻膜，能夠滿足后制程壓合工序的高溫、高壓要求，且在高壓下不易變形，溢膠量非常小。能夠避免半固化片與撓性層的浸潤(rùn)、粘接。

3.3.2 壓合

完成了剛性部分線路制作及撓性部分光阻膜局部貼附工藝后，壓合所涉及的半固化片不再需要開窗制作，直接使用高流動(dòng)性半固化片疊層壓合即可，使用鉚釘固定板件；根據(jù)半固化片的壓合參數(shù)壓合制作，排板結(jié)構(gòu)不需要特殊化，與常規(guī)板件排板結(jié)構(gòu)一致即可。

此種光阻膜避浸潤(rùn)工藝，壓合過(guò)程省去了緩沖材料的使用，降低物料成本。并且粘接材料可以直接使用高流動(dòng)性半固化片，與常規(guī)板件混排壓合即可，避免了因使用低流動(dòng)性半固化而對(duì)升溫速率的特別控制，使生產(chǎn)效率方面大幅度提升。

3.3.3 機(jī)械控深

板件完成金屬孔及線路的制作后，在成測(cè)前進(jìn)行機(jī)械控深開窗，要求機(jī)械控深的精度達(dá)到±0.025mm，通常機(jī)械在長(zhǎng)期使用之后都無(wú)法保證它的絕對(duì)水平，影響它水平的因素有地面的水平、機(jī)臺(tái)面的水平、墊板的水平等。所以我們?cè)谝粋€(gè)沒(méi)有水平保證的機(jī)臺(tái)上作業(yè)，是沒(méi)有可能達(dá)到品質(zhì)要求的。為了保證控深銑的精度能夠銑穿半固化片且剛好銑到光阻膜層，需要采用特殊的控深方法控制開窗精度，如下圖5控深示意圖；

圖5 控深示意圖

在機(jī)臺(tái)平面電木板上用美紋膠貼合一張未使用的密胺墊板，密胺墊板尺寸要求比生產(chǎn)板尺寸單邊寬50.8 mm依據(jù)板件的成品板厚計(jì)算所需定位銷釘?shù)纳疃?，鉆出所需的定位孔；設(shè)置控深銑的深度使銑刀將密胺紙墊板水平切削（0.5～1.0）mm厚度；面積大小比所需加工線路板單邊大25.4 mm即可；把壓力調(diào)整到4公斤；將需要控深加工的板件，銷釘定位方式定位于臺(tái)面上，開始深度調(diào)試，首檢控深調(diào)試銑到光阻膜層即可；便可以進(jìn)行批量制作。

3.3.4 化學(xué)去除光阻膜

板件完成機(jī)械開窗后，撓性部分動(dòng)態(tài)區(qū)域表面會(huì)殘留一層光阻膜層，此光阻膜在前制程局部光阻工藝中已經(jīng)發(fā)生光阻聚合反應(yīng)，所以在此時(shí)去除光阻膜，可以采用較強(qiáng)的堿性溶液去除，如2%濃度氫氧化鈉溶液，溫控55°左右，便可使聚合光阻膜蓬松分裂，然后經(jīng)過(guò)機(jī)臺(tái)之噴壓將其剝離。

板件動(dòng)態(tài)區(qū)域經(jīng)過(guò)較強(qiáng)的堿性溶液去除聚合反應(yīng)的光阻膜層，實(shí)現(xiàn)了剛性層與撓性層的最終分離，光阻膜有效的避免了粘接材料浸潤(rùn)撓性層表面的目的，使產(chǎn)品能夠達(dá)到最終的設(shè)計(jì)效果。

4 總結(jié)

光阻膜避浸潤(rùn)工藝能夠徹底的解決填充法無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化的技術(shù)瓶頸。在制作工藝方面避免了較多繁瑣工步，使人工效率大幅度提升，制板流程更為簡(jiǎn)便。文章中著重?cái)⑹龉庾枘け芙?rùn)工藝的加工方法及關(guān)鍵工步，望其加工方法能給同行業(yè)者起到拋磚引玉的作用。

黃江波，研發(fā)部工程師，從事多年新產(chǎn)品開發(fā)工作。

Dry film preventing bonding technology for rigid-flex board with flex outer layer

HUANG Jiang-bo WANG Yi-xiong

The conventional manufacturing way to build rigid-flex board with flex outer layer is to use filling technology. It costs lots of manpower and material resources; the manufacturing efficiency is too low; also it's too hard to control quality, and not good for mass production. Aiming at improving the present situation, the writer developed Dry Film Preventing Bonding technology, which could completely be used to build mass volume. Here is the article for reference.

Flex Outer Layer; Rigid-Flex; Dry Film; Preventing Bonding

TN41

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1009-0096（2015）03-0151-04