剛撓印制板圖形距PP銑邊距離能力提升研究

鄧 琴 徐華兵 徐 明

（無錫深南電路有限公司，江蘇 無錫 214142）

目前國內(nèi)剛撓印制板產(chǎn)品中CCM（Camera Compact Module，攝像頭模組）類剛撓前開蓋板，外層圖形到半固化片（PP）窗口距離通常需要150 μm以上，若小于150 μm會因存在高低落差導致干膜填補不良造成側蝕[1]，具體異常可見圖1所示。但經(jīng)調(diào)查韓國及中國臺灣等廠商，剛撓處圖形到PP銑邊距離均可實現(xiàn)最小100 μm。能力上的巨大差距，會使得中國大陸板廠無法滿足部分CCM客戶對于Gerber Layout空間設計上的需求，在爭取客戶方面，錯過先發(fā)優(yōu)勢。文章針對此類設計的剛撓開蓋板，在提升外層圖形距PP銑邊距離能力水平的基礎上（由150 μm縮小為100 μm），同時保證量產(chǎn)產(chǎn)品外層圖形不良率控制在＜0.5%以內(nèi)（實驗階段不良率可達0）。

圖1 側蝕不良圖

1 實驗概述

1.1 問題概述

CCM類剛撓PCB產(chǎn)品主要工藝為剛撓開蓋板，設計層面客戶通常會要求充分利用空間，高度集成功能，轉(zhuǎn)化為PCB的Gerber Layout設計，其中一項要求是外層圖形到PP窗口距離要盡可能地小。目前我公司的工藝能力是要預留150 μm以上，同時因外層圖形不良導致的不良率也是居高不下，不良率目標值最大0.50%，有時超過了1.5%。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，PP與撓性板對位精度、剛撓處高低落差、圖形與PP對位精度均對降低剛撓結合處報廢率有正向貢獻，從而在確保質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)外層圖形到PP銑邊距離的縮小。文章主要從以下幾個方面進行展開：

（1）結合產(chǎn)品結構分析外層圖形到PP銑邊距離能力的關鍵影響因素。

（2）通過設計單因子實驗，驗證各因素的主要影響。

（3）分析實驗結果，制定改善方案并進行驗證。

（4）根據(jù)驗證結論，輸出新的設計規(guī)范、工藝加工方式。

1.2 外層圖形到PP銑邊距離能力的關鍵影響因素

前開蓋剛撓結合板，剛撓結合處外層圖形距離PP銑邊距離，具體位置如圖2所示。在外層圖形制作之前，剛撓結合處呈現(xiàn)明顯高低落差（撓性區(qū)位置相對于硬區(qū)少了PP/硬芯；硬區(qū)PP層厚度也因剛撓結合處覆型阻膠而存在差異），剛撓結合處硬區(qū)圖形制作容易因高低落差而導致不良產(chǎn)生。結合前開蓋剛撓處（如圖3所示）可以看出，外層圖形主要受到PP窗口位置、剛撓處高低落差的影響，故提升PP與軟板的對位精度、克服剛撓處高低落差、提升圖形自身與PP對位精度將有助于提升外層圖形到PP銑邊距離。

圖2 外層圖形與PP銑邊距離圖

圖3 前開蓋剛撓處截面圖

根據(jù)前期調(diào)研分析，撓性板變形，既有剛撓配板方式無法固定住PP窗口，又有壓膜方式不合理，填覆能力差、曝光定位孔與PP未直接關聯(lián)到，累計公差大為主要風險項，故整理能力提升思路，如圖4所示。[2]

圖4 外層圖形到PP銑邊距離能力提升思路圖

2 詳細試驗過程分析及結果

2.1 形變改善

撓性板在配板前形變會加劇PP窗口與內(nèi)層軟板層移位，進而導致外層圖形與PP窗口銑邊偏位加大，故在撓性板階段減小形變可提升帶窗口PP與撓性板的對位精度。結合常見的形變種類（菱形形變、梯形形變，見圖5所示），在覆蓋膜貼合后，需控制內(nèi)層靶斑中心，目標值滿足：長邊、寬邊、斜對角（X、Y、D）差值≤100 μm。

圖5 形變示意圖

2.1.1 軟板下料增加烘烤

如表1所示，撓性板下料增加高溫烘烤流程，目的主要為了提前釋放應力，避免撓性板在貼壓覆蓋膜后發(fā)生較大的收縮形變。軟板下料增加烘烤對配板前形變改善存在一定貢獻度，但無法完全保證形變在100 μm以內(nèi)，故測試結果未能達到目標。

表1 撓性板下料增加烘烤對比表

2.1.2 內(nèi)層取消流膠口

取消內(nèi)層流膠口（Panel板面鋪銅斷開留的槽），依照Panel板面鋪實銅，剛性更強，理論上穩(wěn)定性更好，具體如圖6所示。結合之前內(nèi)層烘烤對比測試，設計實驗方案如表2所示。

圖6 板邊流膠口設計圖

從表2可以看出，內(nèi)層取消流膠口對配板前形變改善有較明顯效果，而在取消流膠口基礎上再額外增加烘烤無明顯貢獻度。

表2 內(nèi)層取消流膠口對比實驗方案表

2.2 配板精度改善

我司既有的配板方式，即采用電磁接合做法，在制板板邊固定位置套銷釘定位后，依照電磁加熱方式熔合，使得PP與軟板預黏合在一起，熔合區(qū)域僅保持于在制板板邊幾個固定位置，電磁接合后PP窗口依然可以動。

故此次采用假壓（假貼）做法，在低溫狀態(tài)下使得PP與撓性板整張貼合在一起，即使在后續(xù)轉(zhuǎn)運、疊板、層壓過程中，也不會使PP與撓性板產(chǎn)生相對滑移，提升PP窗口與撓性板之間的對位精度，滿足目標值≤100 μm。

2.2.1 外定位+假壓

外定位分兩種實驗方式，具體見表3所示，其中方案1保留原有電磁接合，額外增加假壓；方案2使用伸縮銷釘外定位治具，PP與軟板套在治具上（四邊中心定位，配伸縮銷釘），再配合假壓完成，假壓前伸縮銷釘呈伸出狀態(tài)，假壓時同步伴隨銷釘內(nèi)縮進套管內(nèi)。

表3 外定位+假壓實驗方案表

2.2.2 內(nèi)定位＋假壓

內(nèi)定位＋假壓實驗方案見表4所示。將銷釘位置延伸至在制板內(nèi)，較均勻分散在整個板面（板內(nèi)設多個定位點），理論上可以較好地限定PP窗口位置。

表4 內(nèi)定位+假壓實驗方案表

內(nèi)定位方案（治具內(nèi)定位＋假壓），可以滿足PP銑邊與軟板偏位≤100 μm，Cpk1.25，測試結果沒問題。其他相關可靠性測試結果沒問題。

2.3 干膜填覆高低差改善研究

主要在外圖使用不同壓膜方式對比測試，其中真空壓膜主要為了更好地填覆剛撓處落差間隙，趕除氣泡，使得干膜能與板面緊密地結合在一起。具體如圖7所示。[3]

針對100 μm PP落差，使用剛性板壓膜方式，可以滿足剛撓處外圖不良率控制（不良率＜0.5%），且真空壓膜對剛撓結合處干膜填覆氣泡發(fā)白無明顯改善，故選用剛性板壓膜方式。

2.4 外圖曝光精度改善

外圖曝光直接采用銑PP開孔定位，可以使得外層圖形與PP窗口較好地關聯(lián)在一起。具體測試結果，因曝光定位孔外形輪廓界限模糊出現(xiàn)曝光被拒，過曝光產(chǎn)品外圖孔盤有的也已偏破，測試結果NG。

2.5 實驗總結

綜上所述，如表5實驗總結表所示，依照軟板內(nèi)層取消流膠口、剛撓配板PP采用治具內(nèi)定位＋假壓、外圖采用硬板方式壓膜，可以滿足剛撓處外圖不良率＜0.5%。

表5 實驗總結表

3 試驗結論

（1）針對CCM（攝像模組）前開蓋剛撓結合板（4 L），通過取消內(nèi)層流膠口減小撓性板形變量，配板通過使用夾具內(nèi)定位（伸縮銷釘）＋假壓方式，可以控制PP銑邊與軟板偏位在100 μm以內(nèi)，最終保證在外圖距離PP銑邊最小100 μm的情況下，外層使用剛性板方式壓膜（常規(guī)壓膜參數(shù)），剛撓處外層圖形不良率控制在＜0.5%范圍內(nèi)。

（2）因廠內(nèi)暫無假壓機，實驗階段臨時使用了快壓機替代生產(chǎn)（加熱加壓）。

（3）后續(xù)計劃：①導入取消流膠口設計；②導入假壓機設備用于后續(xù)樣品和量產(chǎn)。