什么是刚挠性 PCB？
挠性印刷电路与印刷电路板诞生了新产品刚柔结合板（Flex-Rigid PCB），它是在一块印刷电路板上包含一个或多个刚性区和一个或多个柔性区，通过压合等工艺形成的既具有FPC特性又具有刚性PCB特性的电路板。
刚挠结合板应用领域：
刚挠结合板广泛应用于医疗设备、智能手机、无人机、智能穿戴设备、机器人、曲面显示、高端工控设备、航空航天、航空卫星等领域。随着智能装备向高集成化、轻量化、小型化的发展，以及工业4.0对个性化生产的新要求，刚挠结合板必将以其优异的物理特性在不久的将来大放异彩。
刚 挠 结合PCB的优点：
- 打火机
- 电介质很薄
- 传输路由短
- 小通孔
- 噪声信号小，可靠性高
- 可灵活改变形状以适应特殊的空间要求。
- 耐高低温、防火。
- 可折叠且不影响传动。
- 防静电干扰。
刚挠结合板 PCB 的弱点：
- 制造技术复杂：涉及刚性PCB和柔性PCB技术，同时制造它们非常复杂。
- 无论是刚性PCB还是柔性PCB，设备成本都很昂贵。
- 使用：如果一块木板损坏，另一块木板就没有用了。
刚挠结合板的工艺流程：
1.材料选择
杜邦覆铜板材料柔性板（AP胶系列）柔性聚酰亚胺基材，聚酰亚胺是一种柔韧性非常好，电性能和热性能优异的材料，但是吸湿性较大，不耐碱性差。对于刚性板来说，PI树脂系列的刚性材料可以与P95基材压合，避免刚挠板压合时复合树脂体系的翘曲变形。偏转板与硬板间的黏着剂最好使用No flow(低流动)Prepreg进行压合，因为其流动性小对软胶与硬胶的过渡区域有很大帮助，不会因溢流造成过渡区需返工或造成功能受到影响。图形外的保护材料，也就是阻焊层，有三种选择，第一种是传统的覆膜(Coverlay)，是选用聚酰亚胺材料加上黏着剂直接与蚀刻后的电路板进行保护再压合，此覆盖膜因压合时预先形成有焊接部分，因此，不能满足较细致的组装要求，第二种为感光干膜显影型覆盖，用覆膜机压合后，感光显影漏出焊接部分，解决精细组装问题，第三类为液态丝网印刷型覆盖材料常用的都是热固性聚酰亚胺材料，如阳光及PSR-4000型挠性电路板专用感光阻焊油墨，此种材料可满足挠性板的细间距及高密度组装要求。
2.生产过程关键控制
挠性板的开发是基于挠性板和高密度多层刚性板之上的，在工艺制造上与刚挠性PCB板有相同的地方，但由于材料以及其在结构和应用上的特殊性决定了它从设计要求到工艺上都不同于刚性板和挠性普通板，对生产的几乎每一个环节都要进行测试和调整，最终优化整个工艺流程和参数。
3.内部单片图形传输
图形转移在高密度、细线路、柔性线路的印刷电路板上尤其占有十分重要的地位。由于柔性单片薄而柔软，给表面处理带来很大困难，而铜箔表面的清洗状况和粗糙度直接影响干膜的附着力和细线路的制造。机械清洗板对设备要求高，加压不适宜可能造成基板变形、折叠和伸缩尺寸，操作不易控制，因此可选择用电解清洗法。此法既能保证表面清洁，又能用微蚀刻法保证铜面的粗糙度，有利于制作0.1mm~0.15mm线宽/间距的图形。除注意控制酸蚀刻的蚀刻速率，保证设计要求的线宽、间距外，更要注意防止单片卷曲、折叠，最好是导板并辅助和关闭设备上的排气系统。
4.柔性材料分层定位
基板材料的尺寸稳定性差且柔性大，这是因为聚酰亚胺材料吸湿性强，湿法加工后收缩性大或在不同的温湿度环境下变形严重，造成多层压合对位困难。为了克服困难，可采用以下措施：在设计时要考虑设计光斑和画光斑目标对位点，以保证冲孔或铆钉孔的对位精度，不至于因层间图形偏移而在封装时导致报废。采用OPE冲孔后的定位孔可消除湿法处理时材料拉伸变形引起的误差。压合后用X-ray测孔，确定偏移量，使钻孔更加准确。鉴于聚酰亚胺的材料特性和环境特性，在画外层膜时要参考钻孔偏移量，以提高外层板与钻孔板的重合度。这样既能满足层间对位要求，保证0.1mm~0.15mm的环宽，又能保证外层图形转移的准确性。
5.层压板
即使冲孔位置采用OPE，层压前单片层间对位处理也有很大影响。首先，由于聚酰亚胺材料不耐碱性，在碱溶液中会膨胀，因此在处理发黑、棕化过程中，在强碱性工艺如上油、发黑、棕化等适当降低温度、减少时间。由于采用胶层时无需考虑胶层在碱溶液中的变化，该方法是可行的。其次，氧化后的单片烘烤应避免垂直烘烤，而应采用水平烘烤的方法，以减少弯曲变形，并尽可能保持平整。烘烤后尽量缩短成型时间，防止单片再次吸湿和起片。由于柔性单片层压板在压合前容易变形，平整度较差，再加上胶粘片的树脂流动性远低于半固化片，为了使胶粘片与刚性板层压时有良好的结合和嵌合细小的线路间距，我们选择使用覆盖层形成良好的材料作为层压垫片材料，如聚丙烯薄膜、聚四氟乙烯（PTFE）、硅橡胶片等，可提高柔性板层压的质量。经过试验，认为较理想的垫片材料为硅橡胶，既能保证垫片的形状，又能减少压合部分的收缩变形。
6.钻孔
软硬复合板结构复杂，确定钻孔最佳工艺参数对获得良好孔壁十分重要。为防止内环铜及挠性基材钉头，首先应选用锋利的钻头。若加工印制板数量较多或加工板孔数量较多，则钻完一定孔数后必须换钻头。钻头速度和进给量是最重要的工艺参数，进给量过慢时，温度急剧上升，造成大量钻孔。进给量过快，易折断钻头、粘结片，以及产生介质层的撕裂和钉头现象。
7.清除污垢和麻点
软硬板的污渍主要由聚酰亚胺树脂、环氧玻璃纤维和环氧树脂组成。聚酰亚胺树脂对浓硫酸溶液具有惰性，而高锰酸钾溶液遇碱性会产生膨胀，因此常规湿法污渍非常困难。我们也尝试过用浓硫酸或碱性溶液去除高锰酸钾污渍，改变浓度、温度、处理时间等参数，多次试验均未收到满意效果，因此我们放弃了传统的湿化学污渍，改用等离子法。
8.化学镀铜、镀铜
需要指出的是，镀铜层的延展性比刚挠结合及挠性多层印制板要高，且有较高的抗拉强度。在受热冲击时，刚挠结合印制板基板的总膨胀率比孔内铜层的总膨胀率大1.65%，而在刚性多层板中这一指标仅为0.03%。由此可见，刚挠结合印制板中金属化孔的拉应力比刚性多层板大得多。同时，镀铜层的厚度对刚挠结合印制板的可靠性也有一定的影响。大多数刚挠结合印制板都是通过增加孔壁铜层的厚度来提高金属化孔的可靠性。
9.表面抗焊及可焊性保护层
由于挠性板在使用过程中有耐弯折的要求，一般在挠性窗口或柔性部分大多采用聚酰亚胺保护膜压接保护线路的方式，但对于精密的线路在聚酰亚胺覆型窗口又难以达到要求，但可以使用阻焊油墨涂覆，普通的阻焊油墨性脆，无柔韧性，不能满足要求，因此我们可以选用柔性丝网印刷型显影液态感光阻焊油墨，既能起到阻焊、防潮、防污染、耐机械偏转等作用，另外一种方法就是贴附显影柔性覆盖干膜，但原材料价格高再者，真空覆膜机很难完成涂覆。
10.轮廓切割加工
刚挠性印刷电路板应在铣床上铣削，铣削时应注意柔性部分，因为柔性部分容易扭曲，铣削形状不均匀且粗糙。可在柔性窗口的上下垫上厚度等于刚性外层厚度的垫片，铣削形状时压合，可保证轮廓边缘光滑均匀。如果采用预开柔性窗口，最后用激光去除废柔性窗口，则铣削出的柔性部件形状将更加理想，但并非每种堆叠都可以使用激光方式。
OSP是什么？
OSP是符合RoHS要求的印刷电路板（PCB）铜箔表面处理工艺，OSP是Organic Solderability Preservatives的缩写，又称"有机焊锡保护膜"，又称"护铜剂"，又称Preflux。
OSP是在清洁的裸铜表面用化学方法生长一层有机薄膜，此膜具有抗氧化、抗热冲击、抗潮湿等性能，用以保护铜表面在常态环境下不再继续生锈（氧化或固化）；但这层保护膜在后续的焊接热能中必须非常容易且迅速地被清除，使清洁的裸铜与熔融的焊料在极短的时间内立刻结合成牢固的焊点。
随着电子产品向轻、薄、短、小型化发展，印刷电路板也越来越向高精度、薄型化、多层化、小孔化发展，特别是SMT的迅速发展，热风整平已经不适应高密度板的需要。同时，热风整平采用的Sn-Pb焊料不符合环保要求，随着2006年7月1日欧盟RoHS指令的正式实施，业界亟待寻求无铅替代的PCB表面处理方法，最常见的是有机焊料保护(OSP)、化学镀镍沉金(ENIG)、沉银和沉锡。
下图是几种常见的PCB表面处理方法，热风整平（Sn-Pb、HASL）、沉银、沉锡、OSP、化学镀镍金（ENIG）的性能比较，其中后4种为无铅工艺。可以看出OSP工艺简单，成本低廉，越来越受到业界的青睐。
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| 物理性质 | 热风除尘 | 浸入式棉条 | 浸锡 | 开放源码协议 | 沉金 |
| 保存期限 | 12个月 | 6个月 | 6个月 | 6个月 | 12个月 |
| 经历回流焊时间 | 4 | 5 | 5 | 4 | 4 |
| 成本 | 中等的 | 中等的 | 中等的 | 低的 | 高的 |
| 工艺复杂性 | 高的 | 中等的 | 中等的 | 低的 | 高的 |
| 过程温度 | 240°C | 50 摄氏度 | 70°C | 40 摄氏度 | 80°C |
| 厚度范围(um) | 1-25 | 0.05-0.2 | 0.8-1.2 | 0.2-0.5 | 金：0.05-0.2，镍3-5 |
| 助焊剂兼容性 | 好的 | 好的 | 好的 | 好的 | 好的 |
其实OSP并不是新技术，它出现已经有35年多了，比SMT的历史还要长。OSP有很多优点，比如表面光滑，焊盘与铜之间不会形成IMC，允许直接焊接（润湿性好），加工工艺温度低，成本低（比HASL低），加工时使用的能量少等等。OSP技术早年在日本非常流行，大约有40%的单面板采用此技术，而双面板也有近30%采用。1997年OSP技术在美国也出现了激增，从大约10%上升到35%。
工艺流程
脱脂--->水洗--->微蚀--->水洗--->酸洗--->DI水清洗--->成膜干燥--->DI水清洗--->干燥
1.脱脂
除油效果的好坏直接影响成膜质量，油污不清时膜厚不均匀，一方面可通过分析溶液将浓度控制在工艺范围内，另一方面要经常检查除油效果是否良好，若除油效果不好应及时更换除油器。
2.微蚀刻
蚀刻的目的是形成粗化铜面，以利于成膜，蚀刻厚度直接影响成膜速度，因此保持稳定的膜厚对维持蚀刻膜厚度非常重要，一般控制蚀刻厚度在1.0-1.5um为宜，每次生产前可测定微蚀速度，根据微蚀速度确定蚀刻时间。
3.成膜
成膜前最好用DI水进行清洗，防止成膜液受到污染。成膜后最好再用DI水清洗，pH值应控制在4.0-7.0之间，以防成膜液受到污染而受损。OSP工艺的关键是控制氧化膜的厚度。膜太薄，抗热冲击能力差，在回流焊中，膜不耐高温（190-200℃），最终影响焊接性能。在电子装配线上，膜在助焊剂中的溶解性不好，焊接性能不好。一般控制膜厚在0.2-0.5um之间。
弱点
- 当然OSP也有它的弊端，比如实用配方种类繁多，性能各异，也就是说对供应商的认证和选择要做得足够好。
- OSP工艺的缺点是生成的保护膜极薄，容易划伤（或磨损），必须小心操作和运放。同时，经过多次高温焊接过程，OSP膜（非焊接连接板上的OSP膜）会变色或开裂，影响可焊性和可靠性。
包装和贮存
OSP是PCB表面较薄的有机涂层，若长时间暴露在高温高湿环境中，PCB表面会发生氧化，可焊性变差，经过回流焊工艺后，PCB表面的有机涂层也会变薄，导致PCB铜箔容易氧化。因此OSP PCB及SMT半成品的保存方法及使用应遵守以下原则：
- OSP PCB应采用真空包装，包装内附干燥剂及湿度显示卡，带OSP的PCB运输及储存需加隔离纸，防止摩擦损坏OSP表面。
- 不应暴露在阳光直射的环境中，保持良好的储存环境，相对湿度：30~70%，温度：15~30℃，储存期不少于6个月。
- 在SMT现场开机后，一定要检查湿度指示卡，并在线12小时以上，千万不要一次开封大量包装，如果没开完，或者是一台设备长时间不解决，很容易出现问题。印刷后尽快过炉不要停留，因为焊锡膏对OSP涂层有很强的腐蚀作用。保持良好的车间环境：相对湿度40~60%，温度：22~27摄氏度。在生产过程中，要避免用手直接接触PCB表面，防止表面被汗液污染而氧化。
- 第二面SMT组装必须在第一面SMT组装完成后24小时内完成。
- 完成SMT后在尽可能短的时间内（最长36小时）完成DIP。
- OSP PCB不可烘烤，高温烘烤容易使OSP颜色变差，若裸板超过保存期限，可退回OSP厂家返工。
深度开槽工艺是什么
PCB深度控制槽技术是在印刷电路板（PCB）制造中，通过局部布线形成的阶梯或凹槽。
由于深度布线的特殊形状，它在PCB 组装中具有很大的优势。
- 利用PCB边缘的深度槽做卡槽有利于PCB的固定和安装。
- 利用NPTH深度槽可以避免因虹吸效应而引起的冷焊。
- 利用PCB中部的深度开槽应用于特殊的模块应用，降低PCB组装的高度，实现精细化、小型化。
- 利用特殊尺寸NPTH深度槽作为微波信号的谐振腔，降低信号损失等特殊功能。
制造深度槽的方法主要有两种。
- 深度控制路由：
- 填充、埋置垫层材料。
主要介绍了控制深度台阶及深度控制铣削的制造能力，并了解了胶粘剂的控制、台阶边缘的形状及孔的可靠性、台阶的尺寸能力等。
能力研究
机械铣削：
对于机械铣削的深槽PCB，由于设备因素，精度可以达到+/-4mil，已经很高了。
由于深槽在某些层上总是在0.2-0.4mm的深度，不可能一直铣削到特定层，控制原理和机械精度存在深度公差。目前，在阶梯铣削工艺中，主要采用两种方法来控制铣削深度。
- 光尺控制Z轴高度：通过光尺感应并控制Z轴高度来完成深度控制布线。
- 通过铣刀与铜层形成闭环轨迹，测量并控制主轴下行高度，完成深度控制铣削加工。铜层可以是表层，也可以是特定层。此方法精度可达到+/-15um，因此台阶铜厚最小为30um，深铣加工后存在铜残留在底层的风险。
3.填充、埋置垫层材料。
填充缓冲材料对PCB中心中间的阶梯进行深度布线，主要控制侧壁、槽底、凹槽处的树脂流动，确保底部树脂流动稳定，侧壁树脂流动均匀，凹槽处不流胶。
此款阶梯铣板，全部采用FR4材料，CORE+CORE压合，半固化片厚度20mil，芯片厚度20mil，阶梯尺寸有多种，最小20x20mm，最大200x200mm，铣深1.0mm。
结论及应用前景：
通过对阶梯板制造工艺过程的研究，确定了三个主要工序的控制点及制造方法：
（1.）机械控制深度铣板做阶梯槽电路板主要控制Z轴的深度精度，为了保证深度精度，铣垫与首板做补偿调整是非常必要的，深度精度可达土3mil。
（2.）填充垫片压板制作阶梯槽，垫片尺寸及厚度的选择对流胶量的控制至关重要。同时，合适的层压排版方式可保证翘曲及流胶量稳定可控。此方法可采用所有普通FR-4P板材压板。
（3.）垫片的大小、厚度是影响胶水流向控制的关键因素，同时垫片材质的选择是生产不同类型阶梯板的关键因素，目前可采用不同大小的垫片材质（硅胶片及PTFE垫片），此种方式可采用一次性压制，所有普通ER-4P片压制均可采用批量方式。
（4.）阶梯板由于在器件安装、特殊模块设计、特殊材料功能实现等方面的特殊应用，已成为一种特殊的电路板类型，其应用范围在不断扩大和发展。阶梯板已成为电子设计人员青睐的一种电路板设计结构，而对阶梯板生产技术、工艺方法的研究已成为电路板生产厂家提高技术水平、抢占古技术制高点的重点方向。
参考文献：Joseph Fjelstad、Kevin Grundy 和 Gary Yasumura（下一代铜基 PCB 互连技术）
焊盘内过孔(VIP)是什么？
PAD(VIP) PCB 中的过孔
在 PCB 设计中，焊盘内过孔 ( VIP ) 技术广泛应用于 BGA 空间有限的小尺寸 PCB。焊盘内过孔工艺允许将过孔电镀并隐藏在 BGA 焊盘下方。它要求 PCB 制造商用环氧树脂堵住过孔，然后在其上镀铜，使其几乎看不见。
焊盘内过孔技术的优点包括：
- 焊盘上的过孔可以改善走线布线。
- PAD 中的过孔可帮助散热。
- 焊盘中的过孔可以帮助减少高频板的电感。
- 焊盘内的过孔可以为元器件提供平整的表面。
但是，也存在一些缺点：
- 由于制造工艺复杂，价格与普通PCB相比较高。
- 如果质量较差，则存在焊料从 BGA 焊盘脱落的风险。
Via in pad技术原理
将内层孔用树脂塞住再压合，此技术平衡了键合介质层厚度控制与内层填孔设计之间的矛盾。
- 若内孔没用树脂填满，当遇到热冲击时，板子就会炸裂，废料直接报废；
- 若不采用树脂封堵，则需要多片PP压合才能满足黏合需求，但这样一来，会因PP过厚而造成层间介电层厚度增加。
过孔在焊盘中的应用
- 焊盘内塞孔树脂广泛应用于HDI产品，满足薄介电层的设计要求。
- 对于内层的埋孔、盲孔设计，由于中间介质设计结合面偏薄，往往还需要增加内层树脂填充工序。
- 有些产品因为盲孔厚度大于0.5mm，无法压胶填孔，也需要用树脂塞孔，避免出现盲孔无铜的问题。
生产流程
层压剪切--->钻孔--->PTH--->面板电镀--->树脂塞孔--->抛光--->PTH钻孔>PTH--->面板电镀--->外层图像--->图案电镀--->蚀刻--->S/M涂层--->表面处理--->布线--->测试--->包装和运输
焊盘内过孔问题的预防及改善措施
- 使用合适的油墨，控制油墨的储存条件和保质期。
- 标准检查程序可避免焊盘孔中出现空洞。即使通过优良的技术和良好的条件来提高塞孔的良率，但万分之一的机会也会导致报废，有时仅仅因为一个空洞就导致报废。这只能通过检查空洞的位置并进行修复来实现。当然，检查塞孔树脂的问题一直被讨论，但似乎没有好的设备来解决这个问题。
- 选择合适的树脂，特别是材料Tg和膨胀系数的选择，合适的生产工艺以及合适的去除参数，可以避免加热后焊盘与树脂脱离的问题。
- 针对树脂与铜的分层问题，我们发现，当孔表面的铜厚度大于15um时，这种树脂与铜的分层问题可以得到很大的改善。
MCPCB是什么？？导热率为什么是它的重要参数
铝芯PCB（MCPCB）是一种金属基覆铜板，散热性好。一般单面MCPCB由三层结构组成，即电路层（铜箔）、绝缘层、金属基板。对于高端用途也有设计成双面板，结构为电路层、绝缘层、铝、绝缘层、电路层。极少数应用是多层板，可以用普通多层板加绝缘层和铝基板做成。
MCPCB 结构
- 电路层
将电路层（一般为电解铜箔）蚀刻后形成印刷电路，供器件的组装和连接使用。与传统FR-4相比，同等厚度、同等线宽的条件下，铝芯PCB（MCPCB）可承载更大的电流。
- 介电层
介质层是铝芯PCB（MCPCB）的核心技术，主要起到粘接、绝缘、导热的作用。MCPCB介质是模块电源结构中最大的热屏障，介质层的导热性能越好，越有利于器件工作时产生的热量的散发，越有利于降低器件的工作温度，从而达到提高模块电源负载、减小体积、延长寿命、提高功率输出等目的。
- 金属基材层
绝缘金属基板选用何种金属，要根据金属基板的热膨胀系数、导热系数、强度、硬度、重量、表面状况、成本等综合考虑。一般情况下，从成本、技术性能等条件考虑，铝板是比较理想的选择。可用的铝板有6061、5052、1060等。如果对导热系数、力学性能、电气性能等特殊性能有较高要求，也可以采用铜板、不锈钢板、铁板、硅钢板等。
金属芯PCB(MCPCB)的导热系数：
|---------|---------------------|--------|---------|---------|---------|
| 物品 | 测试条件 | 单位 | KS-101 | KS-110 | KS-111 |
| 热导率 | 一个 | 瓦/立方英尺 | 1.0-1.8 | 1.0-2.0 | 1.8-3.0 |
| 剥离强度 | A（热应力后 | 牛顿/毫米 | 1.3 | 1.8 | 1.5 |
| 热应力 | 288℃ | 年代 | 30秒 | 90年代 | 120 秒 |
| 表面电阻 | C-96/35/90 E-24/125 | 兆欧 | 10 7 | 10 7 | 10 7 |
| 体积电阻率 | C-96/35/90 E-24/125 | 兆欧 | 10 5 | 10 5 | 10 5 |
| 电气强度 | 一个 | 千伏/毫米 | 三十 | 三十 | 三十 |
| 易燃 | UL94 | -- | V-0 | V-0 | V-0 |
| 温度 | 一个 | ℃ | 130 | 100 | 100 |
| 吸湿性 | D-24/23 | ％ | 0.1 | 0.03 | 0.03 |
| 计算机信息集成 | IEC60112 | 五 | 250 | 600 | 600 |
|---------|---------------------|--------|---------|---------|---------|
| 物品 | 测试条件 | 单位 | KS-112 | KS-113 | KS-114 |
| 热导率 | 一个 | 瓦/立方英尺 | 2.5-5.0 | 1.5-2.0 | 1.5-2.0 |
| 剥离强度 | A（热应力后 | 牛顿/毫米 | 1.3 | 1.3 | 1.3 |
| 热应力 | 288℃ | 年代 | 120 秒 | 120 秒 | 600S |
| 表面电阻 | C-96/35/90 E-24/125 | 兆欧 | 10 7 | 10 7 | 10 7 |
| 体积电阻率 | C-96/35/90 E-24/125 | 兆欧 | 10 5 | 10 5 | 10 5 |
| 电气强度 | 一个 | 千伏/毫米 | 三十 | 三十 | 三十 |
| 易燃 | UL94 | -- | V-0 | V-0 | V-0 |
| 温度 | 一个 | ℃ | 100 | 170 | 100 |
| 吸湿性 | D-24/23 | ％ | 0.03 | 0.03 | 0.03 |
| 计算机信息集成 | IEC60112 | 五 | 600 | 600 | 600 |
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