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刚柔结合PCB制造关键注意事项与工艺要点

  • 2025-05-13 11:22:00
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刚柔结合PCB(Rigid-Flex PCB)结合刚性板与柔性板的特性,广泛应用于可穿戴设备、医疗仪器等高端领域。其制造需解决材料匹配、结构设计、工艺控制等难题。本文从材料选择、结构规划、工艺参数三方面,系统解析核心注意事项。

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一、材料选择与匹配

  1. 刚性基材要求
    • 优先选用低热膨胀系数(CTE)的FR4材料(CTE≤18ppm/°C),确保与柔性层热膨胀一致。

    • 厚度建议0.8-1.0mm,过薄易导致层压后翘曲,过厚增加应力集中风险。

  2. 柔性基材选择
    • 基材选用聚酰亚胺(PI)薄膜(厚度12.5-75μm),耐高温(长期260°C)且尺寸稳定性高。

    • 覆盖膜需与基材匹配,推荐聚酰亚胺覆盖膜(厚度12.7-127μm),避免使用环氧树脂(柔韧性差)。

  3. 导电层与粘接材料
    • 铜箔选压延铜(表面粗糙度≤1.5μm),减少弯曲疲劳断裂风险。

    • 粘接层用低流胶半固化片(如106型PP,树脂含量26%),控制溢胶污染柔性电路。


二、结构设计与布局

  1. 层数与区域规划
    • 刚性区与柔性区交替分布,每层过渡区域预留50-70mil缓冲距离,避免过孔靠近结合部。

    • 复杂设计采用阶梯式过渡(斜边角度≥45°),减少应力集中。

  2. 过孔与焊盘设计
    • 过孔避开弯曲区域,与柔性层边缘保持至少30mil距离。

    • 焊盘增加盘趾(长度≥0.1mm),泪滴形连接线提升机械支撑。

  3. 铺铜与加强板
    • 柔性区铺铜采用网状结构(线宽≥0.1mm),平衡柔韧性与阻抗控制。

    • 焊接区域加FR4或PI补强板(厚度0.1-0.2mm),防止弯折导致分层。


三、制造工艺控制

  1. 层压参数
    • 温度170-180°C,压力300-400psi,固化时间90-120分钟。

    • 使用真空层压机排除气泡,层间错位率≤0.1mm。

  2. 钻孔与电镀
    • 激光钻孔孔径≤0.1mm,深度公差±0.02mm。

    • 电镀铜厚度≥1mil,增强焊盘机械强度。

  3. 覆盖层处理
    • 覆盖膜开窗尺寸比焊盘大0.05mm,避免边缘翘起。

    • 感光油墨阻焊层厚度8-10μm,防止焊料渗透。


四、测试与验证

  1. 可靠性测试
    • 弯曲测试:施加5000次弯折(半径≥5mm),检查线路是否断裂。

    • 热应力测试:300°C回流焊后观察分层、起泡现象。

  2. 尺寸与电性能
    • 阻抗公差控制在±10%,使用T型探头法测量信号完整性。

    • X射线检测盲孔填充率,铜覆盖≥95%。

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