在電子設(shè)備小型化、多功能化的浪潮下,軟硬結(jié)合板因兼具柔性電路板(FPC)的可彎折性與剛性電路板(PCB)的穩(wěn)固支撐性,成為諸多電子產(chǎn)品的理想選擇。然而,剛?cè)峤唤玳_裂問題卻如影隨形,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的可靠性與使用壽命。要突破這一 “脆弱關(guān)節(jié)” 難題,需從材料、設(shè)計、工藝等多維度深入探究。
軟硬結(jié)合板的材料是解決開裂問題的根基。在剛?cè)峤唤鐓^(qū)域,剛性層常用的 FR - 4 材料與柔性層的聚酰亞胺(PI)材料熱膨脹系數(shù)差異顯著,F(xiàn)R - 4 的熱膨脹系數(shù)約為 18ppm/°C,PI 則高達 30ppm/°C 。當(dāng)設(shè)備運行產(chǎn)生溫度變化,這種熱膨脹系數(shù)的不匹配會使剛?cè)峤唤绯惺芫薮髴?yīng)力,長期積累便易引發(fā)開裂。為緩解此問題,可在交界區(qū)域引入緩沖材料,如低流膠 PP 。它能有效緩沖剛性層與柔性層因熱膨脹差異產(chǎn)生的應(yīng)力,同時,其低流動性可減少溢膠,避免污染電路,確保尺寸穩(wěn)定,樹脂固化后收縮率小于 1%,維持結(jié)合部平整。此外,研發(fā)新型材料以縮小剛性與柔性材料熱膨脹系數(shù)差距也是關(guān)鍵方向。一些企業(yè)已著手開發(fā)熱膨脹系數(shù)接近 PI 的改性 FR - 4 材料,有望從根源降低交界應(yīng)力。
剛?cè)峤Y(jié)合板設(shè)計層面的優(yōu)化對攻克開裂難題至關(guān)重要。在剛性區(qū)域布局上,應(yīng)將 BGA、連接器等重型器件優(yōu)先安置在剛性層,因其重量大,放置在剛性層可便于焊接且提供穩(wěn)固支撐,減輕剛?cè)峤唤缲?fù)擔(dān)。剛性層厚度建議不小于 0.4mm,保證足夠機械強度。對于柔性區(qū)域過渡設(shè)計,采用階梯式過渡,即把剛性層邊緣削薄處理成斜邊,能有效分散應(yīng)力集中;在柔性區(qū)轉(zhuǎn)角處設(shè)計半徑不小于 0.5mm 的圓角,可避免折痕產(chǎn)生,降低斷裂風(fēng)險。同時,在剛?cè)峤Y(jié)合處增加 PI 或 FR4 補強板,能增強結(jié)合力,防止層間剝離,但使用金屬補強時需預(yù)留膨脹空間,防止熱應(yīng)力致開裂。例如,某品牌手機主板在設(shè)計剛?cè)峤Y(jié)合板時,嚴(yán)格遵循這些設(shè)計原則,將剛?cè)峤唤玳_裂率從原先的 15% 降至 3% 以內(nèi)。
PCB生產(chǎn)工藝的精準(zhǔn)控制是保障剛?cè)峤Y(jié)合板質(zhì)量、避免開裂的最后防線。在層壓環(huán)節(jié),要精準(zhǔn)把控溫度、壓力與時間參數(shù)。先柔后剛的層壓順序,能使柔性層定位精準(zhǔn),適合超薄結(jié)構(gòu);先剛后柔則為剛性層提供支撐,減少褶皺風(fēng)險。在鉆孔工序,剛?cè)峤Y(jié)合板鉆孔難度大,需選用高精度鉆孔設(shè)備,如 CO?激光或 UV 激光設(shè)備,精準(zhǔn)控制鉆孔位置與孔徑,避免因鉆孔偏差損傷剛?cè)峤唤鐓^(qū)域。例如,在汽車電子控制單元(ECU)的軟硬結(jié)合板生產(chǎn)中,通過升級鉆孔設(shè)備,將鉆孔偏差控制在 ±5μm 以內(nèi),顯著降低了因鉆孔導(dǎo)致的開裂問題。
剛?cè)峤唤玳_裂頻發(fā)這一 “脆弱關(guān)節(jié)” 難題,并非無法攻克。通過材料創(chuàng)新、設(shè)計優(yōu)化與工藝升級協(xié)同發(fā)力,有望大幅提升軟硬結(jié)合板的可靠性,為電子設(shè)備的穩(wěn)定運行提供堅實保障,助力電子行業(yè)向更高性能、更小尺寸方向邁進。