《一种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、立 项 报 告 项目名称：一种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板设计开发单位：深圳市普林电路有限公司项目负责人：彭长江、胡章维起止年限：2015年1月20日2015年8月20日项目编号： 一、项目立项背景1.1项目背景描述虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向，是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术多媒体技术、传感技术网络技术等多种技术的集合，是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术是指利用计算机技术，对现实的运动进行摸拟和声像演示。在虚拟机过程中，操纵者可以身临其境地感觉到这个过程的运动情况，可以对设备进行操作，可以查看生产过程、实验过程、施工过程、供应过程、物流过程等活动
2、的各种技术参数的动态值，从而确认现实的系统是否有能力完成预定的任务和如何去完成。虚拟现实设备主要为可穿戴设备，此类线路板要求即轻又薄，既柔软又坚硬，既紧凑又耐磨。另外，模拟训练也一直是军事与航天工业中的一个重要课题，这为虚拟现实技术提供了广阔的应用前景。我国国防部也一直致力于研究此类虚拟战场系统，以提供坦克协同训练。利用虚拟现实技术，可模拟零重力环境，替代非标准的水下训练宇航员的方法。这些虚拟现实技术的完成，均离不开多层软硬结合线路板。公司市场部通过调研发现，发现了这种可穿戴设备及军事模拟领域的需求，加之我司主要以生产国家军工线路板为主，为此，自2015年1月开始，我们开始研制了这种应用于虚拟
3、现实技术中的多层软硬结合板。1.2必然性分析随着电子技术的飞速发展，便携式电子产品市场需求不断扩大，电子设备越来越向轻、薄、短、小且多能化方面发展。特别是高密度互连用的柔性板的应用，将极大带动软硬结合板应用。现有的PCB精密线路板，对恶劣应用环境的抵抗力不强，而软硬结合的刚性板兼具刚性板的耐久力和柔性板的适用力。因此有必要设计一种具有新型软硬结合结构的PCB多层线路板，这种是要求比较很高的技术，使得研发具有新型软硬结合结构的PCB多层线路板十分必要。1.3项目可能形成的产业规模和市场前景本项目的研发成功将使本公司的工艺技术水平更高一层，增强在软硬结合结构的PCB多层线路板产品领域的市场竞争力，
4、使公司具有新型软硬结合结构的PCB多层线路板的加工能力，扩大市场接单范围，使公司业务不断上升，提升公司业绩，提高公司在行业内的影响力。1.4技术突破意义本项目的研发是公司根据市场需求所作的决策。此项技术突破实现，则将对公司基础工艺技术一个飞跃的提升，它将成为市场接单方面的依据，同时在行业内提升公司的知名度。对于可穿戴设备及军事模拟领域的完成提供了最基本的保障，对于实施技术革新，提升公司技术水平，提高公司竞争能力都有重大意义。1.5知识产权现状目前未发现有公司专门设计具有新型软硬结合结构的PCB多层线路板。本项目由公司自主研发，因此，不存在具有实质影响的知识产权限制，如专利限制及专有技术等。本项
5、目研发成功后，公司拟进行整理并申请国家专利。二、项目研发内容和实施技术方案2.1技术路线2.2核心技术特点a、软硬结合板的材料选择。b、生产工艺流程及重点部分的控制（内层单片的图形转序、挠性材料的多层定位、层压、钻孔、等离子、电镀、阻焊、外形加工等管控。2.3关键技术难题（1）解决软硬结合PCB层压、钻孔、外形加工难题；（2）解决软硬结合PCB电镀、阻焊加工难题；2.4项目研发内容实用新型的技术解决方案如下：(1)相关材料:u Base Material (基材) FCCL ( Flexible Copper Clad laminate) Polyimide: Kapton (12.5 mm/
6、20 mm/25mm/50mm/75mm) (聚酰亚胺) High flex life, good thermal management, high moisture absorption and good tear resistant (柔曲度好,耐高温,高吸湿性,良好的抗撕裂性) Polyester (25mm/50mm/75mm) (聚脂) Most cost effective, good flex life, low thermal resistivity, low moisture absorption and tear resistant (廉价,柔曲度好,不耐高温,低吸湿性和抗
7、撕裂) FCCL Constructure三层结构的单面FCCL三层结构的双面FCCL两层结构的双面FCCL u Dielectric Substrates介质薄膜：聚酰亚胺（PI）、聚酯（PET）. PI的特性: 耐热性好 : 长期使用温度为260,在短期内耐400以上的高温, 良好的电气特性和机械特性, 耐气候性和耐化学药品性也好, 阻燃性好, 吸水率高,吸湿后尺寸变化大.(缺陷)聚酯薄膜PET的抗拉强度等机械特性和电气特性好,良好的耐水性和吸湿后的尺寸稳定性较好,但受热时收缩率大,耐热性欠佳,不适合于高温锡焊（现在无铅焊温度235+/-10 ）,其熔点250 .比较少用。聚酰亚胺(PI)
8、的使用最广泛,其中80%都是美国DuPont公司制造u Coverlay(覆盖膜)Cover Layer from mil to 5 mils (12.7 to 127m)p Polyimide: (12.5 mm/15 mm/25mm/50mm/75mm/125mm) (聚酰亚胺)High flex life, high thermal resistivity. (柔曲度好,耐高温) 主要作用是对电路起保护作用,防止电路受潮、污染以及防焊。u 热固胶(Adhesive Sheet) Bond-ply 具有粘结作用的绝缘组合层u Conductive Layer (导电层) Rolled An
9、nealed Copper (9mm/12mm/17.5mm/35mm/70mm) (压延铜) High flex life, good forming characteristics. (柔曲度好，良好的电性能) Electrodeposited Copper (17.5mm/35mm/70mm) (电解铜) More cost effective. (廉价) Silver Ink (银溅射/喷镀) Most cost effective, poor electrical characteristics. Most often used as shielding or to make con
10、nections between copper layers. (成本低 但电性能差， 常用作防护层或铜层连接)u 电磁波防护膜厚度的特性 作为薄型FPC和COF用的单面屏蔽材料可大幅降低由材料萎缩带来的翻翘问题。 滑动性能与挠曲性能大幅提高u Additional Material & Stiffeners (辅助材料和加强板)u Low Flow PP (不流动/低流胶的半固化片)TYPE （通常非常薄的PP）用于软硬结合板的层压 106(2mil) 1080(3.0mil / 3.5mil) 2116(5.6mil) w/o micro-via 供应商有： TUC, Panasonic,
11、 Arlon, Hitachi, Doosan(2)相关设备: 新进Plasima先进设备，价值80万。(3)试验相关流程:Motorola 1+2F+1 Mobile Display & Side Keys 制板特点： 1+HDI设计, BGA Pitch： 0.5mm, 软板厚度：25um有IVH孔设计, 整板厚度： 0.295 +/- 0.052 mm 内层LW/SP： 3/3mil 表面处理： ENIGl 钻孔（DRING）: 单面软板钻孔时注意胶面向上，是为防止产生钉头， 如果钉头朝向胶面时，会降低结合力。l 除胶（Desmear）: 通常，除钻污的方法有四种:硫酸法、等离子体法、铬
12、酸法、高锰酸钾法。 刚挠结合板中，PI产生的钻污较小，而改性FR4和丙烯酸产生的钻污较多， 改性环氧钻污可用浓硫酸去除，而丙烯酸只能用铬酸去除，聚酰亚胺对浓硫酸显惰性，且不耐强碱（高锰酸钾），在强碱中PI会溶胀. 同一种化学处理方法不能除去刚挠板的钻污, 目前软硬结合板最理想的除胶方法就是等离子体法(Plasma); 等离子体就是在抽真空的状态下用射频能量发生器让离子、电子、自由基、游离基等失去电性, 显示中性,此时各种树脂类型的钻污都能快速、均匀地从孔壁上去掉，并形成一定咬蚀，,提高金属化孔的可靠性。 采用Plasma除软硬结合板孔钻污时,各种材料的咬蚀速度各不相同,从大到小分别为： 丙烯酸
13、、环氧树脂、聚酰亚胺、玻璃纤维和铜, 从高倍显微镜可以明显看到有突出的玻璃纤维头和铜环,为了除去纤维头和铜环,通常在PTH的除油后用浓度很低的碱来进行调整（一般为KOH）,当然也可以用高压水冲洗.(PI不耐强碱)l 沉铜（PTH）: 软板的PTH常用黑孔工艺或黑影工艺(Shadow) 软硬结合板的化学沉铜是刚性板化学铜的原理是一样的，但由于挠性材料聚酰亚胺不耐强碱,因此沉铜的前处理应采用酸性的溶液,活化宜采用酸性胶体钯而不宜采用碱性的离子钯。目前化学沉铜大都是碱性的，因此反应时间与溶液的浓度必须严格控制，反应时间长，聚酰亚胺会溶胀，反应时间不足会造成孔内空洞和铜层的机械性能差，这种板子虽然能通
14、过电测试，但往往无法通过热冲击或是用户的装配流程。l 镀铜（PP）:孔沉铜后选镀 Button Plating 镀铜后全板镀Panel Plating 为保持软板挠性,有时只做选择镀孔铜,叫Button Plate.(做选镀前先做镀孔的图形转移)l 图形转移: 与刚性板的流程一样l 蚀刻及去膜:蚀刻：蚀刻液主要有酸性氯化铜和碱性氯化铜蚀刻液,由于挠性板上有聚酰亚胺,所以大都采用酸性蚀刻。去膜: 同刚性PCB的流程一样。 要特别注意刚挠结合部位渗进液体,会致使刚挠结合板报废。l 层压: 层压是将铜箔,P片,内层挠性线路,外层刚性线路压合成多层板。刚挠结合板的层压与只有软板的层压或刚性板的层压有所
15、不同,既要考虑挠性板在层压过程易产生形变的问题,又要考虑刚性板层压后表面平整性的问题,还要考虑二个刚性区的结合部位挠性窗口的保护问题。 层压控制点: No-Flow PP的流胶量 防止流胶过多. 由于No-Flow PP开窗,层压时会有失压,因此层压时使用敷形片及Release film(分离膜)No Flow的PP在软硬结合处需开窗(用锣或冲的方式),外层绿油完成后在外型加工时对软硬结合处的刚性部位做做揭盖。层压控制要点: 层压前必须将刚性外层和挠性内层进行烘板,目的是消除潜伏的热应力,确保孔金属化的质量和尺寸稳定性。 应选择合适的缓冲材料. 理想的缓冲材料应该具有良好的敷形性、低的流动性、冷热过程不收缩的特点,以保证层压无气泡和挠性材料在层压过程中不发生变形。 层压后质量检查: 检查板的外观
