一种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板

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200 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

2、程、物流过程等活动的各 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

3、1月开 始，我们开始研制了这种应用于虚拟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

4、，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，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

5、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，女口 专利限制及专有技术等。本项目研发成功后，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PC层压、钻孔、外形加工难题; (2) 解决软硬结合PC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： Base Material ( 基材) FCCL ( Fl

6、exible Copper Clad lami nate) -Polyimide: Kapton (12.5m/20 m/25 m/50 m/75 m)(聚酰亚胺) -High flex life, good thermal management, high moisture absorption and good tear resista nt ( 柔曲度好，耐高温，高吸湿性，良好的抗撕裂 性) -Polyester （25m/50 m/75 m）（聚脂） low -Most cost effective, good flex life, low thermal resistivity, 廉

7、价,柔曲度好,不耐高温, moisture absorptio n and tear resista nt （ 低吸湿性和抗撕裂） 导体 也固胶 介电薄膜PI FCCL Co nstructure 标准单面有陵 的FCCL结构 三层结构的单面 pi FCCL 三层结构的双面 FCCL 两层结构的双面 FCCL 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260C ,在短期内耐400C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P

8、E啲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 C）,其熔点250 C 比较少用。 聚酰亚胺（PI）的使用最广泛，其中80%是美国DuPon公司制造 Coverlay（覆盖膜） Cover Layer from ? mil to 5 mils （12.7 to 127卩 m） Polyimide: （12.5m/15m/25 m/50 m/75 m/125 m）（聚酰亚胺） High flex life, high thermal resistivity.（柔曲度好，耐高温） 主要作用

9、是对电路起保护作用，防止电路受潮、污染以及防焊。 热固胶(Adhesive Sheet) 一 Adhesive 嗚 咼型纸 离型纸 Adhesive PQlvmwte v Adhesive 鳥型纸 离型纸 Bon d-ply具有粘结作用的绝缘组合层 Con ductive Layer （ 导电层） ? Rolled Annealed Copper （9m/12 m/17.5 m/35 m/70 m）（压延铜） - High flex life, good forming characteristics.（柔曲度好，良好 的电性能） ? Electrodeposited Copper （17.5

10、m/35 m/70 m）（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 shieldi ng or to make conn ecti ons betwee n copper layers. （成本低 但电性能差，常用作防护层或铜层连接） vvrougni copper SF-PC 5 0 00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

11、 冋题。滑动性能与挠曲性能大幅提咼 Additional Material -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、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勺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） 沉铜（PTH :

12、-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 酸性胶体耙而不宜采用碱性的离子耙。目前化学沉铜大都是碱性的，因 12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 过电测试，但往往无法通过热冲击或是用户的装配流程 镀铜（PP） V孔沉铜后=选镀 Butt on Plati ng V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Butt on

13、Plate.（做选镀前先做镀 孔的图形转移） 图形转移：与刚性板的流程一样 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勺流程一样 13 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。 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一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

14、. ?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） 14 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，是否存在有分层、氧化、溢胶等质量 问题，同时应进剥离强度测试。

15、 表面处理（Surface Finish ） 柔性板层压保护膜（或阻焊层）后裸铜待焊面上必须依客户指定需求做 有机助焊保护剂（Organic Solderability Preservatives;OSP）、热风整平 （HASL、沉镍金或是电镍金） 软硬结合板表面的品质控制点： 厚度、硬度、疏孔度、附着力； 外观：露铜，铜面针孔、凹陷、刮伤、阴阳色。 15 终检规范: 编号 内容 IPC-A-600 PCB外观可接收标准 IPC-6012 硬板资格认可与性能检验 IPC-6013 挠性板的鉴定与性能规范 IPC-D-275 硬板设计准则 IPC-2223 挠板设计准则 I-STD-003A P

16、CB焊性测试 IEC-60326 有贯穿连接的刚挠多层印制板规范 IPC-TM-650 各种测试方法 IEC-326 有贯穿连接的刚挠双面印制板规范 (4)试验板设计： ?板卡名称:Tiny IMU_NTM002_V2.6_F401+UAF方案 ?板卡尺寸:9.5mm x 9.5mm ?板卡层数：4层 板卡厚度：0.8mm 板材铜厚：1.0oz(35um) 16 板 材：FR-4 工艺要求： RoHS 红色阻焊 白色文字 所有过孔加阻焊 焊盘镀金 外形尺寸采用负公差，开孔尺寸采用正公差 J : 口 sA 将mark点距工艺边外边缘距离改为大于 5mnp mark点直径为1mm 拼板方式：请按下

17、述要求进行拼版 TWO U5.DD i-s.stri r00n9-50r （5）、工艺的合理性和成熟性 本项目已形成一整套完善完整的工艺设计与生产制作流程，规范技术 参数，使一种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板技术工艺更成熟， 经过验证，可满足市场发展的需求，本项目具有体现公司技术能力，提供 市场作为竞争依据的需求，同时体现了本项目具有保障的的工艺合理性和 17 成熟性。 三、项目研发单位的基本情况 深圳市普林电路有限公司，成立 2011年，注册地：中国深圳市，位于 中国广东深圳市宝安区沙井街道同富裕工业区湾厦工业园，公司致力于快 速高密度多层板、特种板的研发生产制造及市场推广，为用户提供

18、PCB技 术支持与服务。厂房面积3000平米，年生产能力30000平米。培养了一批 制造经验丰富的员工，高素质的管理团队，先进的设备仪器和完善的质量 保障体系，使我们不断提升在PCB亍业中的地位及在用户心中的良好形象。 公司从美国、意大利、日本、中国、香港、台湾等国家地区引进先进 的湿法水平线和测试设备，极大的提升了生产制造测试能力，公司先后获 得ISO-9001认证、国军标GJB9001B-2009U证及美国保险商实验室 UL安 全认证，产品质量符合美国电子电路互联与圭寸装协会（IPC）标准和美国家 军用标准（GJB9001B-2009X产品包括：高密度多层板、埋盲孔多层板、 特性阻抗控制板

19、、高频板、Rogers+FR-4混合介质层压多层板、高TG板 （TG280C）、铝基、铜基板、柔性电路板、刚柔结合电路板，广泛应用于 通讯、工业自动化、IT、医疗、汽车电子等高科技领域及航空航天、国防 军工科研单位。 公司倡导技术创新在企业经营中的主导地位，建立了从市场开发、工 程订单、过程控制、品质保证、物料控制、售后服务等稳定的管理体系。 “科技是第一生产力”公司上下充分尊重研发和创新，在激烈的市场竞争 中我们不断的成长和提高，成为中国最好的快速PCB工厂是我们不懈的目 18标。 公司现有员工160人，其中大专及以上学历的科技人员 60人，占员工 总数的37%研发人员25人，占员工总数的1

20、5%与此同时，公司十分关 注行业发展趋势的掌握和了解，通过各种渠道熟知国内外印制板的发展动 态和研发方向；公司内部通过招聘人才、员工培训等途径，扩大员工知识 面，提升员工对产业发展方向的把控，从而极大地提升了公司研发位于产 业高起点，技术处于产业最前沿。公司多年凝聚的人才和技术资源为公司 研发制造具有科技性和实用性的产品提供坚实的物质基础，为公司引进消 化和后续研发能力提供了有力的保障。 深圳市普林电路有限公司 SHENZHEN SPRINT CIRCUITS LTD 19 四、研发资金概算和资金筹措 1、资金概算 本项目预算费用为200万元。 2、资金筹措 本项目由公司自筹资金解决，一是来源

21、于公司每年按比例提取的费用 作为研发基金，二是来源于公司根据年度研发计划从预算费用中提取作为 当年研发资金补助。所以，本项目研发费用能够得到保证。 3、资金使用 本项目严格按照公司研发费用管理办法执行，由财务部根据进度适时 拨付，专款专用。本项目实际发生 180万元，实现了费用控制目标。 五、项目研发管理与运行 1、项目研发时间节点 市场调研：2014年1月15日-4月22日； 项目执行：2015年4月23日-4月11日； 项目协调：2015年4月12日-6月2日； 项目检查：2015年6月3日-6月20日。 2、研发进度考核 本项目的考核阶段严格按照技术路线实施，即市场调研、项目执行、 项目

22、协调、项目检查4个阶段，研发进度考核严格依据深圳市普林电路有 限公司研发项目管理办法等规章中的相关条款执行。 3、项目研发验收标准 研发成员在方案设计时，就项目的技术要求和性能参数进行了严格测 20 定，最终以文本格式形成技术标准。技术标准作为本项目的验收标准，以 弥补国家标准和产业标准的空白。也可以按照客户的要求实施定制，以满 足不同市场需求，提高本项目的适应性和应用领域。 4、项目研发组织实施 公司是专业生产高密度多层板、埋盲孔多层板、特性阻抗控制板、高 频板、Rogers+FR-4混合介质层压多层板、高 丁6板（TG280C）、铝基、铜 基板、柔性电路板、刚柔结合电路板、陶瓷板、罗杰斯、纸板（94V0）