超薄型剛撓結(jié)合板板變形改善

黃 偉

（上海美維電子有限公司，上海 200233）

0 前言

撓性板/剛撓結(jié)合板（FPCB/R-FPCB）加工中的尺寸穩(wěn)定性問題是工藝面臨的難題之一，難以滿足FPCB/R-FPCB加工過程中圖形和線路的設(shè)計(jì)以及多層的對(duì)位及定位需要[1]，需要通過改變撓性覆銅板（FCCL）加工、FPCB/R-FPCB設(shè)計(jì)和加工工藝和過程控制來改善其尺寸穩(wěn)定性，從而提高FPCB/R-FPCB品質(zhì)和可靠性。

1 產(chǎn)品信息介紹

我們遇到的一項(xiàng)目是某手提電腦的內(nèi)置攝像頭裝置，疊構(gòu)為1-2F-1結(jié)構(gòu)的1階剛撓結(jié)合板，完成板厚僅0.26 mm，其中撓性部分為厚50 μm FCCL（如圖1）。

圖1 產(chǎn)品疊構(gòu)示意圖

在樣板制作及小批量生產(chǎn)初期，產(chǎn)品最終合格率很低，經(jīng)報(bào)廢板數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得出最大的報(bào)廢為盲孔對(duì)位差造成的盲孔穿和崩盤缺陷，是生產(chǎn)板的腰鼓狀變形所致，占到總體報(bào)廢率的50%以上（如圖2）。

圖2 腰鼓狀變形示意圖

對(duì)板變形，從軟板生產(chǎn)進(jìn)行漲縮變形監(jiān)控，以測(cè)量實(shí)際的板腰鼓狀數(shù)據(jù)，在板長(zhǎng)短邊的中間設(shè)計(jì)專門靶標(biāo)監(jiān)控板變形狀況（如圖3）。

圖3 板變形監(jiān)控方法

然而最為異常的是，有部分撓性板漲縮無異常變形發(fā)生，在層壓之后才發(fā)生腰鼓狀形變，見三輪樣板制作時(shí)生產(chǎn)撓性板漲縮及板變形監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)（如圖4）。

2 剛撓結(jié)合板板變形原因分析

對(duì)該板變形進(jìn)行系統(tǒng)的魚骨圖分析，羅列各影響因素，并針對(duì)每個(gè)因素做相應(yīng)的獨(dú)立改善實(shí)驗(yàn)，以測(cè)量實(shí)際的板子腰鼓狀數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)實(shí)際的激光鉆孔后的盲孔穿比例確認(rèn)具體的改善效果（如圖5）。

2.1 各因素?cái)U(kuò)展分析及相關(guān)試驗(yàn)

各因素?cái)U(kuò)展分析及相關(guān)試驗(yàn)見圖6所示。

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可看出，致使該產(chǎn)品板變形的主要因素如下。

（1）FCCL的加工方式導(dǎo)致應(yīng)力取向；

（2）壓合剛撓結(jié)合板用的PE（聚乙烯）壓合墊材料各項(xiàng)異性在壓合制程中流動(dòng)時(shí)帶來的異常漲縮；

圖4 撓性板變形數(shù)據(jù)監(jiān)控-長(zhǎng)/短邊腰鼓狀分析

圖5 剛撓結(jié)合板板變形魚骨圖分析

（接上圖）

圖6 各因素?cái)U(kuò)展分析及試驗(yàn)結(jié)果

（3）客戶端set拼版設(shè)計(jì)缺陷，多個(gè)單元在同一方向上矩陣排列導(dǎo)致的應(yīng)力集中；

由于低流動(dòng)半固化片本身低流動(dòng)的特性，其余如板邊圖形設(shè)計(jì)、接合位設(shè)計(jì)、壓合參數(shù)等因素對(duì)其影響甚微。

除了人為及機(jī)器設(shè)備異常因素影響，綜合三個(gè)主要因素的改善措施，再進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，結(jié)果是改善措施的效果得到累加，隨機(jī)進(jìn)行放量測(cè)試，收集數(shù)據(jù)（如圖7）。

投放2 lot試驗(yàn)樣板共計(jì)60片生產(chǎn)板，結(jié)果盲孔穿報(bào)廢比例為0.75%，全測(cè)生產(chǎn)板腰鼓型數(shù)據(jù)Ppk為1.03。

3 改善效果量產(chǎn)板確認(rèn)

改善措施落實(shí)生產(chǎn)，經(jīng)幾個(gè)月生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控，板變形導(dǎo)致的盲孔穿報(bào)廢逐步降低并維持在正常水平以內(nèi)（見表1和圖8）。

從2017年10月份開始，由板變形引起的報(bào)廢（盲孔穿及崩盤）已滿足公司內(nèi)部品質(zhì)目標(biāo)0.4%的要求，并在后續(xù)量產(chǎn)中逐步穩(wěn)定。

圖7 量產(chǎn)板腰鼓狀數(shù)據(jù)監(jiān)控（長(zhǎng)邊）

表1 板變形報(bào)廢項(xiàng)目（盲孔穿和崩盤）報(bào)廢率-時(shí)間推移

圖8 板變形報(bào)廢項(xiàng)目（盲孔穿和崩盤）報(bào)廢率-時(shí)間推移

4 總結(jié)及應(yīng)用推廣

通過系統(tǒng)分析并逐一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這項(xiàng)剛撓結(jié)合板板變形問題得到有效地解決，從通過這款產(chǎn)品案例，我們對(duì)FPCB和R-FPCB的HDI板變形問題有了更深入更全面的認(rèn)識(shí)，一些經(jīng)驗(yàn)值得在其他項(xiàng)目R-FPCB上推廣應(yīng)用。

（1）板變形的影響因素很多，而且往往是多因素的綜合影響，單個(gè)影響因素的改善措施的綜合有時(shí)是累計(jì)的效果而有時(shí)卻是相抵消的副作用，需要一一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；

（2）低流動(dòng)半固化片由于本身流動(dòng)性低的緣故，傳統(tǒng)意義上最可能的影響因素，如生產(chǎn)板Panel邊圖形設(shè)計(jì)及壓合的溫升速率，對(duì)其的影響甚微，這點(diǎn)也可以適用于其他不流動(dòng)粘結(jié)片，如純膠等；

（3）R-FPCB相關(guān)制程中經(jīng)常會(huì)使用些輔助的物料或者工具，如合壓用的復(fù)形壓合墊材料，往往由于本身的特性對(duì)PCB產(chǎn)品本身有很大的影響，這點(diǎn)需特別留意；

（4）R-FPCB單元尺寸小，多個(gè)單元會(huì)拼版設(shè)計(jì)，這也是非常需要注意的環(huán)節(jié)[5]。常規(guī)板件的拼板設(shè)計(jì)均為對(duì)稱設(shè)計(jì)，在圖形轉(zhuǎn)移倍率正常的情況下對(duì)成品PCB的圖形尺寸并無明顯影響，但是一部分板件在為提升板料利用率，降低成本的過程中而使用了非對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)或者是單元間交叉錯(cuò)位排列又或者是多個(gè)單元間同一方向矩陣排列，其對(duì)不同分布區(qū)域的成品PCB的圖形尺寸一致性將帶來極為明顯的影響，建議在資料審核前期多同客戶溝通拼版設(shè)計(jì)。