針對帶金手指設計的剛撓結合板,CNC時金手指極易偏移,導致金手指到邊距離超出公差范圍,本文對此進行了綜合分析,采用軟板內層預設光學點+激光二次成型工藝,可有效改善金手指偏移問題,控制偏移公差在±0.05mm以內,極大提高了產品一次良率,為批量生產奠定了技術基礎。
剛撓結合板,顧名思義,是軟板與硬板的相互結合,是將薄層狀的撓性內層和剛性內層組合在一起再層壓形成的電路板。它改變了傳統平面式的設計概念,擴展到立體的三維空間,可以利用單個組件代替由多個連接器、多條線纜和帶狀電纜連接成的復合印制電路板,尤其帶金手指的剛撓結合板能更好的解決電子設備各功能模塊之間的互連,其性能更強,穩定性更高,因此被越來越多的設計廠家所看好。
然而隨著電子產品的快速發展,剛撓結合板的精密度越來越高,客戶對金手指的尺寸精度也提出了更高的要求,金手指到板邊距離±0.05mm的公差已成為業界常態,采用常規CNC外形加工,易造成金手指偏移,良率低下,難以滿足品質需求,因此迫切需要通過工藝優化去解決這類問題。
本文通過優化工藝流程,采用內層軟板預設光學點+激光二次成型技術,有效改善金手指偏移不良,為有金手指設計的剛撓結合板的批量生產奠定了技術基礎。
一、現用加工方式及問題
1、帶金手指的剛撓板一般結構
圖1結構示意圖
2、現用工藝流程
圖2 現用加工流程
3、金手指成型精度問題
采用常規CNC銑外形,其金手指端整體尺寸精度可控制在±0.1mm以內,但用二次元測量金手指到邊距離,發現超過50%的板存在金手指偏移問題,即金手指兩端寬度不對稱,嚴重的偏移度達到0.15-0.20mm,無法滿足客戶對金手指加工的高精度要求。
圖3 金手指偏移
二、.改善方案
1、方案設計
為改善金手指偏移,特設計4種不同的外形加工方式,對比金手指偏移度。
表1 金手指偏移改善方案
2、工程優化
前3種試驗方案無需對工程資料做特殊處理即可實現,第4種二次激光成型技術需按以下要求優化工程設計。
2.1增設內層光學點
在內層軟板金手指線路外圍1.0mm左右增設光學點,同時確保覆蓋膜及PP在此位置開窗,便于揭蓋后抓取內層光學點,如圖4。
圖4 軟板內層預設光學點
2.2第一次預銑槽揭蓋
帶金手指的剛撓結合板由于受自身結構的影響,V-CUT后金手指仍在硬板內部,無法對其進行測試,故需優化原外形文件為三次成型;第一次預大軟板及金手指外形,保留金手指頂端連接位,揭蓋后露出金手指便于E-T測試,加工圖示如下:
圖5 預銑槽揭蓋
2.3二次激光成型技術
內層金手指揭蓋后,采用抓光學點+二次激光成型技術對金手指部位進行精加工,以確保其尺寸精度。
圖6 金手指二次激光成型
采用二次激光成型技術對撓性區及金手指部位進行加工,有以下好處:
1>軟板內層設計光學點定位,可保持光學點與內層金手指部位同等水平的漲縮值;
2>利用激光加工本身的高精度和自動漲縮功能,保證金手指到邊的尺寸精度及加工的一致性;
3> 采用激光方式同步對撓性區域進行加工,可有效去除軟板毛刺,減少手工修理,極大提高生產效率和品質。
2.4 第三次CNC外形
當測試完成后,即轉外形工序進行CNC數控銑,第三次成型只對硬板區域及金手指頂端進行加工,如圖7紅線區域。
圖7 CNC外形效果
3、試驗數據
按設計的4種方案進行工藝對比試驗,測量金手指偏移數據見下表2
表2 金手指偏移測試數據
4、數據分析
試驗小結:
1> 從金手指偏移程度看,方案1和方案2偏移嚴重,數據接近;方案3次之,方案4最優,即尺寸偏差與定位方式有直接關聯。采用外層定位孔或菲林孔,會因孔位精度及漲縮差異導致與內層金手指不同步;而采用軟板內層設計光學點定位,可保持光學點與內層金手指部位同等水平的漲縮值;結合激光自動漲縮功能可顯著提升加工的一致性;
2> 從測試結果看,方案1到方案3均存在金手指偏移現象,方案4采用預設光學點+二次激光成型,金手指偏移公差可控制在±0.05mm以內,符合品質要求。
5、改善效果
改善前
改善后
三、總結
通過對比測試,采用軟板內層預設光學點+激光二次成型工藝,可有效改善軟板金手指偏移問題,控制偏移公差在±0.05mm以內,極大提升產品的一次良率,充分滿足客戶對金手指加工的高精度要求。新工藝流程總結如下:
本文針對帶金手指的剛撓結合板尺寸偏移進行了分析改善,通過內層預設光學點+二次激光外型的方式使之得到管控,為批量生產奠定了技術基礎。本文簡述的金手指偏移改善方法僅供同行借鑒和參考,不足之處請大家指正。
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原文標題:帶金手指設計的剛撓結合板尺寸偏移改善
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