一種應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的多層剛擾結(jié)合板--胡章維22.doc

立 項 報 告 項目名稱：一種應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的多層軟硬結(jié)合板設(shè)計開發(fā)單位：深圳市普林電路有限公司項目負責(zé)人：彭長江、胡章維起止年限：2015年1月20日2015年8月20日項目編號： 一、項目立項背景1.1項目背景描述虛擬現(xiàn)實技術(shù)是仿真技術(shù)的一個重要方向，是仿真技術(shù)與計算機圖形學(xué)、人機接口技術(shù)多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合，是一門富有挑戰(zhàn)性的交叉技術(shù)前沿學(xué)科和研究領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指利用計算機技術(shù)，對現(xiàn)實的運動進行摸擬和聲像演示。在虛擬機過程中，操縱者可以身臨其境地感覺到這個過程的運動情況，可以對設(shè)備進行操作，可以查看生產(chǎn)過程、實驗過程、施工過程、供應(yīng)過程、物流過程等活動的各種技術(shù)參數(shù)的動態(tài)值，從而確認現(xiàn)實的系統(tǒng)是否有能力完成預(yù)定的任務(wù)和如何去完成。虛擬現(xiàn)實設(shè)備主要為可穿戴設(shè)備，此類線路板要求即輕又薄，既柔軟又堅硬，既緊湊又耐磨。另外，模擬訓(xùn)練也一直是軍事與航天工業(yè)中的一個重要課題，這為虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供了廣闊的應(yīng)用前景。我國國防部也一直致力于研究此類虛擬戰(zhàn)場系統(tǒng)，以提供坦克協(xié)同訓(xùn)練。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可模擬零重力環(huán)境，替代非標準的水下訓(xùn)練宇航員的方法。這些虛擬現(xiàn)實技術(shù)的完成，均離不開多層軟硬結(jié)合線路板。公司市場部通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了這種可穿戴設(shè)備及軍事模擬領(lǐng)域的需求，加之我司主要以生產(chǎn)國家軍工線路板為主，為此，自2015年1月開始，我們開始研制了這種應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的多層軟硬結(jié)合板。1.2必然性分析隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，便攜式電子產(chǎn)品市場需求不斷擴大，電子設(shè)備越來越向輕、薄、短、小且多能化方面發(fā)展。特別是高密度互連用的柔性板的應(yīng)用，將極大帶動軟硬結(jié)合板應(yīng)用?，F(xiàn)有的PCB精密線路板，對惡劣應(yīng)用環(huán)境的抵抗力不強，而軟硬結(jié)合的剛性板兼具剛性板的耐久力和柔性板的適用力。因此有必要設(shè)計一種具有新型軟硬結(jié)合結(jié)構(gòu)的PCB多層線路板，這種是要求比較很高的技術(shù)，使得研發(fā)具有新型軟硬結(jié)合結(jié)構(gòu)的PCB多層線路板十分必要。1.3項目可能形成的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場前景本項目的研發(fā)成功將使本公司的工藝技術(shù)水平更高一層，增強在軟硬結(jié)合結(jié)構(gòu)的PCB多層線路板產(chǎn)品領(lǐng)域的市場競爭力，使公司具有新型軟硬結(jié)合結(jié)構(gòu)的PCB多層線路板的加工能力，擴大市場接單范圍，使公司業(yè)務(wù)不斷上升，提升公司業(yè)績，提高公司在行業(yè)內(nèi)的影響力。1.4技術(shù)突破意義本項目的研發(fā)是公司根據(jù)市場需求所作的決策。此項技術(shù)突破實現(xiàn)，則將對公司基礎(chǔ)工藝技術(shù)一個飛躍的提升，它將成為市場接單方面的依據(jù)，同時在行業(yè)內(nèi)提升公司的知名度。對于可穿戴設(shè)備及軍事模擬領(lǐng)域的完成提供了最基本的保障，對于實施技術(shù)革新，提升公司技術(shù)水平，提高公司競爭能力都有重大意義。1.5知識產(chǎn)權(quán)現(xiàn)狀目前未發(fā)現(xiàn)有公司專門設(shè)計具有新型軟硬結(jié)合結(jié)構(gòu)的PCB多層線路板。本項目由公司自主研發(fā)，因此，不存在具有實質(zhì)影響的知識產(chǎn)權(quán)限制，如專利限制及專有技術(shù)等。本項目研發(fā)成功后，公司擬進行整理并申請國家專利。二、項目研發(fā)內(nèi)容和實施技術(shù)方案2.1技術(shù)路線2.2核心技術(shù)特點a、軟硬結(jié)合板的材料選擇。b、生產(chǎn)工藝流程及重點部分的控制（內(nèi)層單片的圖形轉(zhuǎn)序、撓性材料的多層定位、層壓、鉆孔、等離子、電鍍、阻焊、外形加工等管控。2.3關(guān)鍵技術(shù)難題（1）解決軟硬結(jié)合PCB層壓、鉆孔、外形加工難題；（2）解決軟硬結(jié)合PCB電鍍、阻焊加工難題；2.4項目研發(fā)內(nèi)容實用新型的技術(shù)解決方案如下：(1)相關(guān)材料:u Base Material (基材) FCCL ( Flexible Copper Clad laminate) Polyimide: Kapton (12.5 mm/20 mm/25mm/50mm/75mm) (聚酰亞胺) High flex life, good thermal management, high moisture absorption and good tear resistant (柔曲度好,耐高溫,高吸濕性,良好的抗撕裂性) Polyester (25mm/50mm/75mm) (聚脂) Most cost effective, good flex life, low thermal resistivity, low moisture absorption and tear resistant (廉價,柔曲度好,不耐高溫,低吸濕性和抗撕裂) FCCL Constructure三層結(jié)構(gòu)的單面FCCL三層結(jié)構(gòu)的雙面FCCL兩層結(jié)構(gòu)的雙面FCCL u Dielectric Substrates介質(zhì)薄膜：聚酰亞胺（PI）、聚酯（PET）. PI的特性: 耐熱性好 : 長期使用溫度為260,在短期內(nèi)耐400以上的高溫, 良好的電氣特性和機械特性, 耐氣候性和耐化學(xué)藥品性也好, 阻燃性好, 吸水率高,吸濕后尺寸變化大.(缺陷)聚酯薄膜PET的抗拉強度等機械特性和電氣特性好,良好的耐水性和吸濕后的尺寸穩(wěn)定性較好,但受熱時收縮率大,耐熱性欠佳,不適合于高溫錫焊（現(xiàn)在無鉛焊溫度235+/-10 ）,其熔點250 .比較少用。聚酰亞胺(PI)的使用最廣泛,其中80%都是美國DuPont公司制造u Coverlay(覆蓋膜)Cover Layer from mil to 5 mils (12.7 to 127m)p Polyimide: (12.5 mm/15 mm/25mm/50mm/75mm/125mm) (聚酰亞胺)High flex life, high thermal resistivity. (柔曲度好,耐高溫) 主要作用是對電路起保護作用,防止電路受潮、污染以及防焊。u 熱固膠(Adhesive Sheet) Bond-ply 具有粘結(jié)作用的絕緣組合層u Conductive Layer (導(dǎo)電層) Rolled Annealed Copper (9mm/12mm/17.5mm/35mm/70mm) (壓延銅) High flex life, good forming characteristics. (柔曲度好，良好的電性能) Electrodeposited Copper (17.5mm/35mm/70mm) (電解銅) More cost effective. (廉價) Silver Ink (銀濺射/噴鍍) Most cost effective, poor electrical characteristics. Most often used as shielding or to make connections between copper layers. (成本低 但電性能差， 常用作防護層或銅層連接)u 電磁波防護膜厚度的特性 作為薄型FPC和COF用的單面屏蔽材料可大幅降低由材料萎縮帶來的翻翹問題。 滑動性能與撓曲性能大幅提高u Additional Material & Stiffeners (輔助材料和加強板)u Low Flow PP (不流動/低流膠的半固化片)TYPE （通常非常薄的PP）用于軟硬結(jié)合板的層壓 106(2mil) 1080(3.0mil / 3.5mil) 2116(5.6mil) w/o micro-via 供應(yīng)商有： TUC, Panasonic, Arlon, Hitachi, Doosan(2)相關(guān)設(shè)備: 新進Plasima先進設(shè)備，價值80萬。(3)試驗相關(guān)流程:Motorola 1+2F+1 Mobile Display & Side Keys 制板特點： 1+HDI設(shè)計, BGA Pitch： 0.5mm, 軟板厚度：25um有IVH孔設(shè)計, 整板厚度： 0.295 +/- 0.052 mm 內(nèi)層LW/SP： 3/3mil 表面處理： ENIGl 鉆孔（DRING）: 單面軟板鉆孔時注意膠面向上，是為防止產(chǎn)生釘頭， 如果釘頭朝向膠面時，會降低結(jié)合力。l 除膠（Desmear）: 通常，除鉆污的方法有四種:硫酸法、等離子體法、鉻酸法、高錳酸鉀法。 剛撓結(jié)合板中，PI產(chǎn)生的鉆污較小，而改性FR4和丙烯酸產(chǎn)生的鉆污較多， 改性環(huán)氧鉆污可用濃硫酸去除，而丙烯酸只能用鉻酸去除，聚酰亞胺對濃硫酸顯惰性，且不耐強堿（高錳酸鉀），在強堿中PI會溶脹. 同一種化學(xué)處理方法不能除去剛撓板的鉆污, 目前軟硬結(jié)合板最理想的除膠方法就是等離子體法(Plasma); 等離子體就是在抽真空的狀態(tài)下用射頻能量發(fā)生器讓離子、電子、自由基、游離基等失去電性, 顯示中性,此時各種樹脂類型的鉆污都能快速、均勻地從孔壁上去掉，并形成一定咬蝕，,提高金屬化孔的可靠性。 采用Plasma除軟硬結(jié)合板孔鉆污時,各種材料的咬蝕速度各不相同,從大到小分別為： 丙烯酸、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、玻璃纖維和銅, 從高倍顯微鏡可以明顯看到有突出的玻璃纖維頭和銅環(huán),為了除去纖維頭和銅環(huán),通常在PTH的除油后用濃度很低的堿來進行調(diào)整（一般為KOH）,當然也可以用高壓水沖洗.(PI不耐強堿)l 沉銅（PTH）: 軟板的PTH常用黑孔工藝或黑影工藝(Shadow) 軟硬結(jié)合板的化學(xué)沉銅是剛性板化學(xué)銅的原理是一樣的，但由于撓性材料聚酰亞胺不耐強堿,因此沉銅的前處理應(yīng)采用酸性的溶液,活化宜采用酸性膠體鈀而不宜采用堿性的離子鈀。目前化學(xué)沉銅大都是堿性的，因此反應(yīng)時間與溶液的濃度必須嚴格控制，反應(yīng)時間長，聚酰亞胺會溶脹，反應(yīng)時間不足會造成孔內(nèi)空洞和銅層的機械性能差，這種板子雖然能通過電測試，但往往無法通過熱沖擊或是用戶的裝配流程。l 鍍銅（PP）:孔沉銅后選鍍 Button Plating 鍍銅后全板鍍Panel Plating 為保持軟板撓性,有時只做選擇鍍孔銅,叫Button Plate.(做選鍍前先做鍍孔的圖形轉(zhuǎn)移)l 圖形轉(zhuǎn)移: 與剛性板的流程一樣l 蝕刻及去膜:蝕刻：蝕刻液主要有酸性氯化銅和堿性氯化銅蝕刻液,由于撓性板上有聚酰亞胺,所以大都采用酸性蝕刻。去膜: 同剛性PCB的流程一樣。 要特別注意剛撓結(jié)合部位滲進液體,會致使剛撓結(jié)合板報廢。l 層壓: 層壓是將銅箔,P片,內(nèi)層撓性線路,外層剛性線路壓合成多層板。剛撓結(jié)合板的層壓與只有軟板的層壓或剛性板的層壓有所不同,既要考慮撓性板在層壓過程易產(chǎn)生形變的問題,又要考慮剛性板層壓后表面平整性的問題,還要考慮二個剛性區(qū)的結(jié)合部位撓性窗口的保護問題。 層壓控制點: No-Flow PP的流膠量 防止流膠過多. 由于No-Flow PP開窗,層壓時會有失壓,因此層壓時使用敷形片及Release film(分離膜)No Flow的PP在軟硬結(jié)合處需開窗(用鑼或沖的方式),外層綠油完成后在外型加工時對軟硬結(jié)合處的剛性部位做做揭蓋。層壓控制要點: 層壓前必須將剛性外層和撓性內(nèi)層進行烘板,目的是消除潛伏的熱應(yīng)力,確?？捉饘倩馁|(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性。 應(yīng)選擇合適的緩沖材料. 理想的緩沖材料應(yīng)該具有良好的敷形性、低的流動性、冷熱過程不收縮的特點,以保證層壓無氣泡和撓性材料在層壓過程中不發(fā)生變形。 層壓后質(zhì)量檢查: 檢查板的外觀,是否存在有分層、氧化、溢膠等質(zhì)量問題,同時應(yīng)進剝離強度測試。l 表面處理（Surface Finish）柔性板層壓保護膜（或阻焊層）后裸銅待焊面上必須依客戶指定需求做有機助焊保護劑(Organic Solderability Preservatives;OSP)、熱風(fēng)整平（HASL）、沉鎳金或是電鎳金）軟硬結(jié)合板表面的品質(zhì)控制點:厚度、硬度、疏孔度、附著力； 外觀：露銅,銅面針孔、凹陷、刮傷、陰陽色。l 終檢規(guī)范：編號內(nèi)容IPC-A-600PCB外觀可接收標準IPC-6012硬板資格認可與性能檢驗IPC-6013撓性板的鑒定與性能規(guī)范IPC-D-275硬板設(shè)計準則IPC-2223撓板設(shè)計準則I-STD-003APCB焊性測試IEC-60326有貫穿連接的剛撓多層印制板規(guī)范IPC-TM-650各種測試方法IEC-326有貫穿連接的剛撓雙面印制板規(guī)范(4)試驗板設(shè)計: 板卡名稱 ：Tiny IMU_NTM002_V2.6_F401+UART方案 板卡尺寸 ：9.5mm x 9.5mm 板卡層數(shù) ： 4 層 板卡厚度 ： 0.8mm 板材銅厚 ： 1.0oz(35um) 板 材 ： FR-4 工藝要求 ： RoHS紅色阻焊白色文字所有過孔加阻焊焊盤鍍金外形尺寸采用負公差，開孔尺寸采用正公差 拼板方式：請按下述要求進行拼版 將mark點距工藝邊外邊緣距離改為大于5mm，mark點直徑為1mm（5）、工藝的合理性和成熟性本項目已形成一整套完善完整的工藝設(shè)計與生產(chǎn)制作流程，規(guī)范技術(shù)參數(shù)，使一種應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的多層軟硬結(jié)合板技術(shù)工藝更成熟，經(jīng)過驗證，可滿足市場發(fā)展的需求，本項目具有體現(xiàn)公司技術(shù)能力，提供市場作為競爭依據(jù)的需求，同時體現(xiàn)了本項目具有保障的的工藝合理性和成熟性。三、 項目研發(fā)單位的基本情況深圳市普林電路有限公司，成立2011年，注冊地：中國深圳市，位于中國廣東深圳市寶安區(qū)沙井街道同富裕工業(yè)區(qū)灣廈工業(yè)園，公司致力于快速高密度多層板、特種板的研發(fā)生產(chǎn)制造及市場推廣，為用戶提供PCB技術(shù)支持與服務(wù)。廠房面積3000平米，年生產(chǎn)能力30000平米。培養(yǎng)了一批制造經(jīng)驗豐富的員工，高素質(zhì)的管理團隊，先進的設(shè)備儀器和完善的質(zhì)量保障體系，使我們不斷提升在PCB行業(yè)中的地位及在用戶心中的良好形象。公司從美國、意大利、日本、中國、香港、臺灣等國家地區(qū)引進先進的濕法水平線和測試設(shè)備，極大的提升了生產(chǎn)制造測試能力，公司先后獲得ISO-9001認證、國軍標GJB9001B-2009認證及美國保險商實驗室UL安全認證，產(chǎn)品質(zhì)量符合美國電子電路互聯(lián)與封裝協(xié)會（IPC)標準和美國家軍用標準（GJB9001B-2009)。產(chǎn)品包括：高密度多層板、埋盲孔多層板、特性阻抗控制板、高頻板、Rogers+FR-4混合介質(zhì)層壓多層板、高TG板（TG280)、鋁基、銅基板、柔性電路板、剛?cè)峤Y(jié)合電路板，廣泛應(yīng)用于通訊、工業(yè)自動化、IT、醫(yī)療、汽車電子等高科技領(lǐng)域及航空航天、國防軍工科研單位。公司倡導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新在企業(yè)經(jīng)營中的主導(dǎo)地位，建立了從市場開發(fā)、工程訂單、過程控制、品質(zhì)保證、物料控制、售后服務(wù)等穩(wěn)定的管理體系?！翱萍际堑谝簧a(chǎn)力”公司上下充分尊重研發(fā)和創(chuàng)新，在激烈的市場競爭中我們不斷的成長和提高，成為中國最好的快速PCB工廠是我們不懈的目標。公司現(xiàn)有員工160人，其中大專及以上學(xué)歷的科技人員60人，占員工總數(shù)的37%，研發(fā)人員25人，占員工總數(shù)的15%。與此同時，公司十分關(guān)注行業(yè)發(fā)展趨勢的掌握和了解，通過各種渠道熟知國內(nèi)外印制板的發(fā)展動態(tài)和研發(fā)方向；公司內(nèi)部通過招聘人才、員工培訓(xùn)等途徑，擴大員工知識面，提升員工對產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的把控，從而極大地提升了公司研發(fā)位于產(chǎn)業(yè)高起點，技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)最前沿。公司多年凝聚的人才和技術(shù)資源為公司研發(fā)制造具有科技性和實用性的產(chǎn)品提供堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)，為公司引進消化和后續(xù)研發(fā)能力提供了有力的保障。四、研發(fā)資金概算和資金籌措1、資金概算本項目預(yù)算費用為200萬元。2、資金籌措本項目由公司自籌資金解決，一是來源于公司每年按比例提取的費用作為研發(fā)基金，二是來源于公司根據(jù)年度研發(fā)計劃從預(yù)算費用中提取作為當年研發(fā)資金補助。所以，本項目研發(fā)費用能夠得到保證。3、資金使用本項目嚴格按照公司研發(fā)費用管理辦法執(zhí)行，由財務(wù)部根據(jù)進度適時撥付，?？顚Ｓ?。本項目實際發(fā)生180萬元，實現(xiàn)了費用控制目標。五、項目研發(fā)管理與運行1、項目研發(fā)時間節(jié)點市場調(diào)研：2014年1月15日-4月22日；項目執(zhí)行：2015年4月23日-4月11日；項目協(xié)調(diào)：2015年4月12日-6月2日；項目檢查：2015年6月3日-6月20日。2、研發(fā)進度考核本項目的考核階段嚴格按照技術(shù)路線實施，即市場調(diào)研、項目執(zhí)行、項目協(xié)調(diào)、項目檢查4個階段，研發(fā)進度考核嚴格依據(jù)深圳市普林電路有限公司研發(fā)項目管理辦法等規(guī)章中的相關(guān)條款執(zhí)行。3、項目研發(fā)驗收標準研發(fā)成員在方案設(shè)計時，就項目的技術(shù)要求和性能參數(shù)進行了嚴格測定，最終以文本格式形成技術(shù)標準。技術(shù)標準作為本項目的驗收標準，以彌補國家標準和產(chǎn)業(yè)標準的空白。也可以按照客戶的要求實施定制，以滿足不同市場需求，提高本項目的適應(yīng)性和應(yīng)用領(lǐng)域。4、項目研發(fā)組織實施公司是專業(yè)生產(chǎn)高密度多層板、埋盲孔多層板、特性阻抗控制板、高頻板、Rogers+FR-4混合介質(zhì)層壓多層板