任意層互連剛撓結合板開發初探

孟昭光 陽厚平 趙南清

（東莞市五株電子科技有限公司，廣東 東莞 523290 ）

1 產品背景

1.1 產品基本信息

該款任意層互連剛撓結合印制板（R-FPCB）由雙面無膠電解銅材料+電解純銅箔+斗山DS-7402-BS 1078 62%材料混壓而成，產品孔徑小，且內層芯板厚度0.050 mm，板厚較薄需采用FR-4框架綁定方式進行填孔電鍍，是一款技術含量較高的新類型軟硬結合板產品。產品基本信息見表1。

表1 產品基本信息

產品設計疊構見圖1。

1.2 產品要求與技術難點

PCB要求與加工難點見表2。

1.3 產品工藝流程

1.3.1 L4/L5層 工藝制作流程（FPC內層基材）

L4/L5基材開料—LDD—等離子—線路前處理—水平除膠—PI調整—水平沉銅—填孔電鍍—內層線路—內層蝕刻—內層AO—內層貼CVL—冷壓—真空快壓—固化—內層防焊絲印—靶沖—加工—預壓—棕化—烘烤—等離子—控制中心

圖1 產品疊構圖

表2 技術加工難點

1.3.2 L3/L6層 工藝制作流程（1+2+1工藝疊構）

內層貼合—內層壓合—X-RAY—激光切割—棕化減銅—LDD—等離子—水平沉銅—填孔電鍍—X-RAY—內層線路—內層蝕刻—內層AOI—棕化—烘烤—控制中心

1.3.3 L2/L7層 工藝制作流程（1+1+2+1+1工藝疊構）

內層貼合—內層壓合—X-RAY—銑板邊--棕化減銅—LDD—等離子—水平沉銅--填孔電鍍—X-RAY—內層線路—內層蝕刻—內層AOI—棕化--烘烤—控制中心

1.3.4 L1/L8層 工藝制作流程 （1+1+1+2+1+1+1工藝疊構）

外層貼合—外層壓合—X-RAY—銑板邊--棕化減銅—LDD—外層鉆孔—等離子—磨板—水平沉銅—填孔電鍍—X-RAY—外層線路—外層蝕刻—外層AOI—外層防焊絲印—激光開蓋—化金—銑板—清洗—激光切割—金面清洗—飛針—FQC—FQA—包裝入庫

制程重點：AOI和FQC成品板良率；

制作難點：LDD、壓合、填孔電鍍、線路、防焊、激光盲割與開蓋工序。

2 制作方案和檢驗方式

重點工序制作方案與檢驗方式（見表3）。

3 過程數據分析

3.1 壓合介厚數據（見表4）

3.2 減銅數據（見表5）

3.3 漲縮數據推移圖（見圖2）

小結：以上漲縮數據分析，漲縮管控要求±5/萬，實際成品SET漲縮:X+16/萬Y-2/萬，需對圖2漲縮推移圖。預補償[1]進行調整和制程管控，才能滿足漲縮需求。

表3 重點工序制作方案

表4 各層介質層厚度 （單位：μm）

表5 棕化減銅后銅厚數據 （單位：μm）

圖2 漲縮數據推移圖

3.4 線寬測量結果（見表6）

3.5 填孔電鍍銅厚測量結果

小結：以上數據分析，各層次銅厚均在管控范圍內，合格。另工藝邊存在鍍銅不均現象，后續采用FR-4框架綁定，進行填孔電鍍，主要改善L2/L7和L1/L8層存在一些板邊鍍銅不均、空洞和氣泡現象，需要100%滿足填孔品質要求。見表7和圖3所示。

3.6 產品可靠性測試（見表8）

小結：熱應力浸錫都在L3-L6層軟硬交接處出現起泡分層，初步分析材料和規格厚度存在異常，PP材料耐不了三次高溫高壓，且介質厚度要求80 μm，實際切片介質層厚度只有42～56 μm范圍，需重新調整疊構；成品漲縮管控要求±5/萬，實際X方向+16/萬，需要對預補償進行調整和制程管控，才能滿足需求。

表6 線寬數據（單位：mm）

表7 電鍍銅厚數據 （單位：μm）

圖3 各層填孔

表8 可靠性測試結果

表9 異常處理及改善

4 過程異常處理及改善

制作過程中存在異常問題匯總，臨時出處理措施及后續改善方案（見表9）。

5 制作結論

通過對任意層互連剛撓結合板的制作研究，現有的設備制程能力基本具備生產條件，根據制作過程中的數據分析結果，在設計及工藝上存在一些問題，主要表現為以下幾點，后續改善見表10所示。

（1）可靠性測試：熱應力浸錫出現起泡分層，分析因材料耐不了三次高溫高壓加工生產，另工程設計需重新按照殘銅率[2]去換算選擇材料規格。

（2）板厚：經過三次壓合，成品板厚偏薄，需要調整疊構才能滿足層介質厚度和成品板厚。

（3）電鍍銅厚：各層次銅后均在管控范圍內，L2/L7和L1/L8層存在板邊鍍銅不均、空洞和氣泡現象，后續采用FR-4框架綁定進行填孔電鍍，減少不良發生。

（4）線路測量：各層次線寬、間距、焊盤和BGA大小均在公差管控范圍內，可以滿足品質要求，其中外層圖形焊盤及BGA偏下限，又因產品存在漲縮，給飛針和電測工序帶來加工困難，后續可優化調整線路補償。

表10 后續改善方案

（5）成品漲縮管控[3]要求±5/萬，實際測量:X+16/萬Y-2/萬，漲縮已超出管控范圍，此項需重新評估調整預補償進行和制程管控。

（6）FPC空曠區域L4/L5層設計阻膠片時，所有區域需要都加工貼合阻膠片，便于激光盲開，確保外觀良率。