一种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板

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1、立 项 报 告工程名称：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：深圳市普林电路工程负责人：彭长江、胡章维起止年限：2023年1月20日2023年8月20日工程编号：10一、工程立项背景1.1 工程背景描述另外，模拟训练也始终是军事与航天工业中的一个重要课题，这为虚拟现实技术供给了宽阔的应用前景。我国国防部也始终致力于争论此类虚拟战场系统，以供给坦克协同训练。利用虚拟现实技术，可模拟零重力环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 一门富有挑战性的穿插技术前沿学科和争论领域。虚拟现实技术是指利用 计

2、算机技术，对现实的运动进展摸拟和声像演示。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状况，可以对设备进展操作，可 以查看生产过程、试验过程、施工过程、供给过程、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力量完成预定的任务和 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， 既松软又坚硬，既紧凑又耐磨。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觉察，觉察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2023 年 1 月开头，我们开头研制

3、了这种应用于虚拟现实技术中的多层软硬结合板。1.2 必定性分析随着电子技术的飞速进展，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、小且多能化方面进展。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 周密线路板，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型软硬结合构造的 PCB 多层线路板，这种是要求比较很高的技术，使得研发具有型软硬结合构造的PCB 多层线路板格外必要。1.3 工程可能形成的产业规模和市场前景本工程的研发成功将使本公司的工艺技术水平更高一层，增加在软硬结合构造的 PCB 多

4、层线路板产品领域的市场竞争力，使公司具有型软硬结合构造的 PCB 多层线路板的加工力量，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 技术突破意义本工程的研发是公司依据市场需求所作的决策。此项技术突破实现， 则将对公司根底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 供给了最根本的保障，对于实施技术革，提升公司技术水平，提高公司 竞争力量都有重大意义。1.5 学问产权现状目前未觉察有公司特地设计具有型软硬结合构造的PCB 多层线路板。本工程由公司自主研发，因此，不存在具有实质影响的

5、学问产权限制，如专利限制及专有技术等。本工程研发成功后，公司拟进展整理并申请国家专利。二、工程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局部的掌握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PCB层压、钻孔、外形加工难题；（2） 解决软硬结合PCB电镀、阻焊加工难题；2.4 工程研发内容有用型的技术解决方案如下： (1)相关材料:Base Material (基材)FCCL ( Flexible Copper Clad laminate) Poly

6、imide: Kapton (12.5 mm/20 mm/25mm/50mm/75mm) (聚酰亚胺) High flex life, good thermal management, high moisture absorption and good tear resistant (柔曲度好,耐高温,高吸湿性,良好的抗撕裂性)三层构造的双面FCCL Polyester (25mm/50mm/75mm) (聚脂) Most cost effective, good flex life, low thermal resistivity, low moisture absorption and t

7、ear resistant (廉价,柔曲度好,不耐高温, 低吸湿性和抗撕裂)三层构造的单面FCCLFCCL Constructure两层构造的双面FCCLDielectric 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260,在短期内耐400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PET的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 ,其熔点250 .比较

8、少用。聚酰亚胺(PI)的使用最广泛,其中80%都是美国DuPont公司制造u Coverlay(掩盖膜)Cover Layer from mil to 5 mils (12.7 to 127m)p Polyimide: (12.5 mm/15 mm/25mm/50mm/75mm/125mm) (聚酰亚胺) High flex life, high thermal resistivity. (柔曲度好,耐高温)主要作用是对电路起保护作用,防止电路受潮、污染以及防焊。u 热固胶(Adhesive Sheet)Bond-ply具有粘结作用的绝缘组合层u Conductive Layer (导电层)

9、Rolled Annealed Copper (9mm/12mm/17.5mm/35mm/70mm) (压延铜) High flex life, good forming characteristics. (柔曲度好，良好的电性能) Electrodeposited Copper (17.5mm/35mm/70mm) (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 shielding or to

10、 make connections between copper layers. (本钱低 但电性能差， 常用作防护层或铜层连接)u 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问题。 滑动性能与挠曲性能大幅提高u Additional Material & Stiffeners (关心材料和加强板)u Low Flow PP (不流淌/低流胶的半固化片) TYPE 通常格外薄的 PP用于软硬结合板的层压106(2mil)1080(3.0mil / 3.5mil) 2116(5.6mil) w/o micro-via 供给商有：TUC, P

11、anasonic, Arlon, Hitachi, Doosan(2) 相关设备: 进Plasima 先进设备，价值 80 万。(3) 试验相关流程:Motorola 1+2F+1 Mobile Display & Side Keys 制板特点： 1+HDI设计, BGA Pitch： 0.5mm, 软板厚度：25um有IVH孔设计, 整板厚度： 0.295 +/- 0.052 mm 内层LW/SP： 3/3mil 外表处理： ENIGSample ASampSleamBple AEtchingSample BSLay-up LaminationLay-uLpay-up LaminLaatmi

12、oinnationLay-up LaminationX- Ray DrillX- RaXy-DRrailylDrillSoXld- eRramyaDskrillSolTrimmingTrimmTirnimg mingTEriNmIGmingpper ThinningCoppCeropTpheinr nTinhginningCoCvoeprplaeyrOTpheinnnininggLaserRigid CoreLaserLaser MechM. Decrihll. Drill DesmDeeasrmear PTH PTHPanelPPalnaetilnPglatingCore Dry fiDlm

13、ry filmEtchinEgtching StrippSintrgippingAOISilvLearsfeilmr PresMs escilhve. rDfriillmlMDaerskminegarStick SPtTifHfenerPRanoeultiPnglating ED-Tryesfitlm FEQtcChingSFtQripApingPackagingCorePShippingSSolder maskENIGENIGSolder mask ENIG钻孔DRING: 单面软板钻孔时留意S胶hi面eld向in上g F，ilm是为防止产生钉头，Press 假设钉头朝向胶面时，会降低结合力

14、。MarkingMarkiMngarkingMarkingrint silver inkCorePrint silver inkutline cuttingE-TestOutlinOeuctulintteincguttingE-TesEt-TestOutline cuttingE-TestFQC FQCFQA FQA11PackagingFQC FQAPackagingl 除胶Desmear: 通常，除钻污的方法有四种:硫酸法、等离子体法、铬酸法、高锰酸钾法。 刚挠结合板中，PI产生的钻污较小，而改性FR4和丙烯酸产生的钻污较多， 改性环氧钻污可用浓硫酸去除，而丙烯酸只能用铬酸去除，聚酰亚胺对

15、浓硫酸显惰性，且不耐强碱高锰酸钾，在强碱中PI会溶胀. 同一种化学处理方法不能除去刚挠板的钻污, 目前软硬结合板最抱负的除胶方法就是等离子体法(Plasma); 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，并形成肯定咬蚀，,提高金属化孔的牢靠性。 承受Plasma除软硬结合板孔钻污时,各种材料的咬蚀速度各不一样,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的除油后用浓度很低的碱来进展调整一般

16、为KOH,固然也可以用高压水冲洗.(PI不耐强碱)l 沉铜PTH: 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承受酸性的溶液,活化宜承受酸性胶体钯而不宜承受碱性的离子钯。目前化学沉铜大都是碱性的，因12此反响时间与溶液的浓度必需严格掌握，反响时间长，聚酰亚胺会溶胀， 反响时间缺乏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。l 镀铜PP:孔沉铜后选镀 Button Plating镀铜后全板镀Panel Plating为保持软板挠性,

17、有时只做选择镀孔铜,叫Button Plate.(做选镀前先做镀孔的图形转移)l 图形转移: 与刚性板的流程一样l 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,所以大都承受酸性蚀刻。去膜: 同刚性PCB的流程一样。要特别留意刚挠结合部位渗进液体,会致使刚挠结合板报废。l 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外表平坦性的问题,还要考虑二个刚性区的结合部位挠性窗口的保护问题。层压掌握点: No-Flow PP的流

18、胶量 防止流胶过多. 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(分别膜)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。层压掌握要点: 层压前必需将刚性外层和挠性内层进展烘板,目的是消退埋伏的热应力, 确保孔金属化的质量和尺寸稳定性。 应选择适宜的缓冲材料. 抱负的缓冲材料应当具有良好的敷形性、低的流淌性、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。l 外

19、表处理Surface Finish柔性板层压保护膜或阻焊层后裸铜待焊面上必需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外表的品质掌握点: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。终检标准：编号内容IPC-A-600PCB 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标准IPC-D-275硬板设计准则IPC-2223挠板设计准则I-STD-003APCB 焊性测试IEC-60326有贯穿连接的刚挠多层印制板标准I

20、PC-TM-650各种测试方法IEC-326有贯穿连接的刚挠双面印制板标准(4) 试验板设计: 板卡名称 ：Tiny IMU_NTM002_V2.6_F401+UART 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) 板材 ： FR-4 工艺要求 ： RoHS红色阻焊白色文字全部过孔加阻焊焊盘镀金外形尺寸承受负公差，开孔尺寸承受正公差 拼板方式：请按下述要求进展拼版将mark 点距工艺边外边缘距离改为大于 5mm，mark 点直径为 1mm5、工艺的合理性和成熟性本工程已形成一整套完善完整的工艺设计与生产制作流

21、程，标准技术参数，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，可满足市场进展的需求，本工程具有表达公司技术力量，供给市场作为竞争依据的需求，同时表达了本工程具有保障的的工艺合理性和成熟性。三、 工程研发单位的根本状况深圳市普林电路，成立 2023 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有工业区湾厦工业园，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，为用户供给PCB 技术支持与效劳。厂房面积 3000 平米，年生产力量 30000 平米。培育了一批制造阅历丰富的员工，高素养的治理团队，先进的设备仪器和完善的质量保障体系，使我们不断提

22、升在PCB 行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力量，公司先后获得ISO-9001 认证、国军标GJB9001B-2023 认证及美国保险商试验室UL 安全认证，产品质量符合美国电子电路互联与封装协会IPC)标准和美国家军用标准GJB9001B-2023)。产品包括：高密度多层板、埋盲孔多层板、特性阻抗掌握板、高频板、Rogers+FR-4 混合介质层压多层板、高TG 板TG280)、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

23、天、 工科研单位。公司提倡技术创在企业经营中的主导地位，建立了从市场开发、工程订单、过程掌握、品质保证、物料掌握、售后效劳等稳定的治理体系。“科技是第一生产力”公司上下充分敬重研发和创，在剧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 15%。与此同时，公司格外关注行业进展趋势的把握和了解，通过各种渠道熟知国内外印制板的进展动态和研发方向；公司内部通过聘请人才、员工培训等途径，扩大员工学问面，提升员工对产业进展方向的把控，从而极大地提升

24、了公司研发位于产业高起点，技术处于产业最前沿。公司多年分散的人才和技术资源为公司研发制造具有科技性和有用性的产品供给坚实的物质根底，为公司引进消化和后续研发力量供给了有力的保障。四、研发资金概算和资金筹措1、资金概算本工程预算费用为 200 万元。2、资金筹措本工程由公司自筹资金解决，一是来源于公司每年按比例提取的费用作为研发基金，二是来源于公司依据年度研发打算从预算费用中提取作为当年研发资金补助。所以，本工程研发费用能够得到保证。3、资金使用本工程严格依据公司研发费用治理方法执行，由财务部依据进度适时拨付，专款专用。本工程实际发生 180 万元，实现了费用掌握目标。五、工程研发治理与运行1、

25、工程研发时间节点市场调研：2023 年 1 月 15 日-4 月 22 日； 工程执行：2023 年 4 月 23 日-4 月 11 日； 工程协调：2023 年 4 月 12 日-6 月 2 日； 工程检查：2023 年 6 月 3 日-6 月 20 日。 2、研发进度考核本工程的考核阶段严格依据技术路线实施，即市场调研、工程执行、工程协调、工程检查 4 个阶段，研发进度考核严格依据深圳市普林电路研发工程治理方法等规章中的相关条款执行。3、工程研发验收标准研发成员在方案设计时，就工程的技术要求和性能参数进展了严格测定，最终以文本格式形成技术标准。技术标准作为本工程的验收标准，以弥补国家标准和

26、产业标准的空白。也可以依据客户的要求实施定制，以满足不同市场需求，提高本工程的适应性和应用领域。4、工程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、特性阻抗掌握板、高频板、Rogers+FR-4 混合介质层压多层板、高 TG 板TG280)、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为主的企业，具备本工程研发的技术、资源优势。5、工程实施方案本工程是在研发中心指导下进展，由研发中心组织具体实施。本工程成立了研发小组，由彭长江任工程负责人，从公司调配 4 人为研发小组成员。工程负责人从工程实施队伍组建之日起，就担当了研发各项任务全面 完成的重要职责。认真做

27、好日常资源治理工作，并直接掌握工程治理打算 的各个要素。工程研发人员把握工程所需的材料、设备规格，负责材料、 设备的进出库，保证工程设备的完整。依据研发工程特点、技术特点与产 品特点，依据相关技术执行和验收标准，认真做好工程研发过程中分工任 务。工程执行总体方案设计；设备配置确认；产品质量和工程进度保证； 审核工程进展状态，必要时调集各种备用资源等。工程协调与研发成员、各部门及生产工序进展协调，解决组织接口及技术接口问题；定期主持整 个工程专题协调会，准时解决工程中消灭的相关问题；确保工程按打算进 度实施。工程检查工程调试、测试和验收；修正完善；资料归集；制作 产品说明文本。研发小组成员：组长：彭长江；组员：陈如渊，胡章维，余启云。六、经济效益和社会效益分析1、本工程投产后，经济效益分析如下：本工程研发成功即可投入公司进展运用，提高根底工艺力量，公司市场拓宽接单领域，本工程 2023 年第三季度实现订单增幅 5%。随着工程的成熟期，估量近五年内每年将以 15%速度递增，将为公司增加更加丰厚的经济效益。2、本工程投产后，社会效益分析如下：本工程所具备的科技创性和市场适应性，根底工艺力量的提升，提 高了公司在行业中的竞争力量，增加企业的效益，本工程的社会效益明显， 在社会就业、推动上下游产业进展、全面提升产业技术水公平方面均有明 显表达。