同曉龍 何 淼 尋瑞平 吳家培 李林超

（江門(mén)崇達(dá)電路技術(shù)有限公司，廣東 江門(mén) 529000）

0 前言

隨著汽車(chē)智能網(wǎng)聯(lián)化時(shí)代的來(lái)臨，汽車(chē)的智能化程度不斷提高，車(chē)載攝像頭廣泛應(yīng)用于汽車(chē)傳感系統(tǒng)，其需求從傳統(tǒng)的倒車(chē)后視向多方位全場(chǎng)景拓展，由單攝向多攝邁進(jìn)，從人眼視覺(jué)應(yīng)用向機(jī)械視覺(jué)高級(jí)自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）應(yīng)用并行發(fā)展。車(chē)載攝像頭作為智能汽車(chē)獲取外界信息的主要窗口，其發(fā)展很大程度上決定了ADAS的發(fā)展進(jìn)程，ADAS技術(shù)帶來(lái)汽車(chē)行業(yè)的變革，也為車(chē)載攝像頭市場(chǎng)規(guī)模（業(yè)內(nèi)ADAS系統(tǒng)需1個(gè)前視，1個(gè)后視，4個(gè)環(huán)視攝像頭）的增長(zhǎng)提供了動(dòng)力[1]。

車(chē)載攝像頭出貨量主要受汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量、車(chē)載攝像頭滲透率、汽車(chē)平均搭載攝像頭數(shù)量三個(gè)維度的影響。新能源汽車(chē)及自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，加速了攝像頭在汽車(chē)行業(yè)中的滲透，2020年ADAS攝像頭滲透率為15%，更多的新車(chē)將ADAS列入標(biāo)配。根據(jù)TSR統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，2020年全球車(chē)載攝像頭出貨量達(dá)1.65億顆，單車(chē)搭載攝像頭數(shù)量達(dá)2.1顆，預(yù)測(cè)2025年單車(chē)搭載攝像頭數(shù)量將達(dá)5.5顆，顯示了巨大的市場(chǎng)前景[2]。

車(chē)載攝像頭具有巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)增長(zhǎng)空間，布局車(chē)載攝像頭模組PCB產(chǎn)品兼具高成長(zhǎng)、好格局的投資機(jī)會(huì)。文章選取了一款用于車(chē)載攝像頭的6層剛撓結(jié)合板，就其制作工藝流程及技術(shù)難點(diǎn)做詳細(xì)的講述，以供業(yè)界參考。

1 試制部分

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

本產(chǎn)品為一款6層剛撓結(jié)合印制板，應(yīng)用于車(chē)載攝像頭模組，文章研究探討其相關(guān)制作難點(diǎn)及改善辦法。產(chǎn)品主要參數(shù)見(jiàn)表1所示，產(chǎn)品壓合結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

表1 車(chē)載攝像頭模組剛撓結(jié)合印制電路板產(chǎn)品主要參數(shù)表

圖1 車(chē)載攝像頭模組剛撓結(jié)印制電路板合壓合結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 制作工藝流程

本6層剛撓結(jié)合板產(chǎn)品，先分別制作撓性層和剛性層，再壓合制作成品層，工藝流程長(zhǎng)，需要對(duì)鋼片補(bǔ)強(qiáng)對(duì)位精度、銑平臺(tái)控深加工、阻焊塞孔不良等技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行管控，產(chǎn)品具體工藝流程設(shè)計(jì)如下：

軟板層生產(chǎn)流程：開(kāi)料→內(nèi)層鉆孔→內(nèi)層沉銅→內(nèi)層鍍孔圖形→鍍孔→退膜→[切片分析]→內(nèi)層圖形（2）→內(nèi)層蝕刻（2）→內(nèi)層AOI（2）→撓性板棕化→貼覆蓋膜→快速壓合→貼補(bǔ)強(qiáng)→快速壓合（2）→撓性板打鉚釘孔→絲印字符（2）→激光切割→內(nèi)層微蝕→貼保護(hù)膠帶→快速壓合（4）→撓性板棕化（2）→棕化

剛性板層生產(chǎn)流程：開(kāi)料→內(nèi)層圖形→OPE沖孔→內(nèi)層AOI→激光切割→棕化

主流程：層壓→除流膠→陶瓷磨板→打靶位孔（3）→外層鉆孔→外層沉銅→全板電鍍→[切片分析（2）]→外層圖形→外層真空蝕刻→蝕刻后阻抗測(cè)試→外層AOI→四線(xiàn)式測(cè)試→阻焊前塞孔→網(wǎng)印阻焊→阻焊后烤板→阻抗測(cè)試→二次鉆孔→銑單元外形→成型前銑平臺(tái)→退保護(hù)膠帶→退膜→退保護(hù)膠帶（2）→沉鎳金→激光切割→等離子體處理→貼補(bǔ)強(qiáng)片→快速壓合→貼補(bǔ)強(qiáng)片（2）→快速壓合（2）→成型前測(cè)試→成型→FQC→FQA→包裝。

2 難點(diǎn)與措施

2.1 撓性板選鍍

制作難點(diǎn)：常規(guī)工藝中當(dāng)某些區(qū)域需要鍍銅時(shí)，常用整板電鍍的方式，這對(duì)撓性板會(huì)使其彎折能力下降，不能滿(mǎn)足撓性板超薄、高撓曲的要求，在這種情況下出現(xiàn)了一種選鍍工藝。選鍍工藝要求選鍍開(kāi)窗一般預(yù)大0.1～0.15 mm，在外層圖形制作時(shí)由于孔口階梯差，貼干膜后容易產(chǎn)生氣泡，造成干膜貼合不緊，蝕刻液流入板面，導(dǎo)致開(kāi)路。

改善措施：為了滿(mǎn)足電路銅薄和高彎折次數(shù)，使用軟板選鍍的方法，進(jìn)行以下工藝改善及管控：（1）減少孔口毛刺：使用撓性板專(zhuān)用新鉆頭，鉆頭壽命控制在2 000～3 000孔，并且對(duì)刀速進(jìn)行管控，進(jìn)刀速為110 mm/s，回刀速為130 mm/s；（2）選鍍孔口開(kāi)窗由原來(lái)的預(yù)大0.1～0.15 mm，改為預(yù)大0.2～0.25 mm，增大干膜貼合面積；（3）孔口區(qū)域貼干膜，其他區(qū)域使用濕膜貼合或者整板使用干膜貼合，貼合時(shí)使用真空貼膜機(jī)。

通過(guò)以上工藝的改善及過(guò)程管控可以有效解決干膜貼合不緊引起的制作外層圖形時(shí)孔口開(kāi)路的問(wèn)題。

2.2 鋼片補(bǔ)強(qiáng)

本產(chǎn)品為車(chē)載攝像頭模組，攝像頭測(cè)試需要在水中浸泡數(shù)天，以及1 000 h以上的溫度測(cè)試，為保證其穩(wěn)定性、可靠性和散熱性，采用鋼片補(bǔ)強(qiáng)。使用鋼片補(bǔ)強(qiáng)除了對(duì)金屬零部件起到較好的散熱效果外，還兼具高穩(wěn)定性、防靜電的特點(diǎn)。

制作難點(diǎn)：針對(duì)剛撓結(jié)合板中導(dǎo)電熱固膠貼合厚度≥500μm的鋼片補(bǔ)強(qiáng)主要有人工貼合和機(jī)貼兩種方式，人工貼合又分為熨斗熱壓貼合和烙鐵工藝貼合，這兩種工藝溫度和時(shí)間難以控制。導(dǎo)電熱固膠有最佳的熱壓貼合溫度，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低貼合力，使得鋼片貼合不牢，造成脫落。烙鐵工藝還存在容易局部溫度過(guò)高導(dǎo)致導(dǎo)電熱固膠失效的問(wèn)題。另一方面，人工貼合生產(chǎn)效率低，對(duì)位精度差，還有安全隱患。隨著自動(dòng)化的發(fā)展，引入了機(jī)貼工藝，此工藝對(duì)于普通的鋼片貼合有優(yōu)勢(shì)，但是由于導(dǎo)電膠鋼片需要冷藏的原因，直接機(jī)貼，導(dǎo)電熱固膠升溫很難達(dá)到最佳貼合溫度，仍然面臨貼合不緊，鋼片脫落的問(wèn)題；如果加大貼合時(shí)間，則會(huì)降低生產(chǎn)效率，尤其是本產(chǎn)品的鋼片補(bǔ)強(qiáng)片比軟板區(qū)大且有的鋼片補(bǔ)強(qiáng)貼在硬板區(qū)，大大增加了制作難度。而且不管是人工貼合還是機(jī)貼，貼合完成后，沒(méi)有對(duì)應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備快速檢測(cè)其精度，貼合對(duì)位公差不佳，影響器件的組裝精度。

改善方案：針對(duì)貼合對(duì)位不佳造成報(bào)廢等問(wèn)題，經(jīng)研究在每片板中設(shè)計(jì)定位點(diǎn)，在鋼片補(bǔ)強(qiáng)位置增加補(bǔ)強(qiáng)對(duì)位線(xiàn)，以及使用貼合機(jī)器貼合的方法去控制對(duì)位精度，達(dá)到客戶(hù)0.05 mm的精度要求。具體方法如下描述：

（1）電路板外層線(xiàn)路設(shè)計(jì)定位點(diǎn)，由于此板的鋼片對(duì)位精度為0.05 mm，在對(duì)位孔基礎(chǔ)上增加對(duì)位補(bǔ)強(qiáng)線(xiàn)輔助，根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)片形狀設(shè)計(jì)對(duì)位線(xiàn)；

（2）在圖形制作時(shí)，選用激光直接成像（LDI）消除底片成像技術(shù)產(chǎn)生的偏差問(wèn)題，保證良好的對(duì)位精準(zhǔn)度和避免層間偏移引起的對(duì)接不良；

（3）在外層線(xiàn)路蝕刻工藝時(shí)，把定位孔和對(duì)位線(xiàn)蝕刻出來(lái)；

（4）在機(jī)貼前增加加熱臺(tái)，把需要貼合的導(dǎo)電膠鋼片放置于加熱臺(tái)預(yù)加熱100 ℃ ，使得冷藏的導(dǎo)電熱固膠得到充分預(yù)熱，而且還有除濕功效，也節(jié)省后續(xù)壓合時(shí)間；

（5）在貼合時(shí)使用貼合機(jī)器，把平臺(tái)溫度設(shè)置為135 ℃，讓剛撓結(jié)合板充分預(yù)熱；

（6）使用蝕刻的定位點(diǎn)抓取鋼片貼合位置，真空吸頭的溫度在100～150 ℃之間，壓合時(shí)間為3 s～15 s，可以使厚鋼片導(dǎo)電熱固膠充分溶解，壓片固化后更加牢固；

（7）采用對(duì)位線(xiàn)進(jìn)一步檢查對(duì)位精度，確保貼合對(duì)位公差；

（8）使用真空壓機(jī)進(jìn)行快速壓合，壓合時(shí)間3 min，溫度160 ℃。

2.3 揭蓋

制作難點(diǎn)：揭蓋是采用機(jī)械或激光控深銑的方式將窗口位置的剛性層去掉，露出撓性層。現(xiàn)有壓合工藝“不流膠半固化＋保護(hù)膠帶”，此類(lèi)半固化片（PP）流膠性高，壓合時(shí)流膠大，PP開(kāi)窗后覆蓋膜上PP粉嚴(yán)重，增加了揭蓋難度。對(duì)于薄PP揭蓋，傳統(tǒng)上使用激光揭蓋，此工藝成本相對(duì)較高，且效率偏低。文章所述印制板由于揭蓋位的硬板較?。ǎ?.25 mm），若使用機(jī)械銑盲槽，盲槽過(guò)寬，層壓時(shí)膠體會(huì)流入盲槽內(nèi)，影響表面平整度，外層圖形制作時(shí)易產(chǎn)生貼干膜空洞問(wèn)題，且機(jī)械控深銑揭蓋容易銑穿且精度不佳。

改善方案：針對(duì)硬板部分板厚為＜0.25 mm的揭蓋工藝，為防止銑穿、凹槽等問(wèn)題，進(jìn)行了工藝流程改進(jìn)：

（1）采用不流膠半固化，將不流膠半固化開(kāi)通窗設(shè)計(jì)；

（2）在揭蓋區(qū)域貼保膠帶，防止刮花軟板板面；

（3）硬板芯板使用激光預(yù)切，可以對(duì)所銑盲槽進(jìn)行控深，盲槽控深0.1±0.015 mm，保證控深精度；

（4）揭蓋時(shí)使用機(jī)械揭蓋，可以提高生產(chǎn)效率以及降低生產(chǎn)成本。

具體流程如下：開(kāi)料→內(nèi)層圖形→OPE沖孔→內(nèi)層AOI→激光切割內(nèi)槽→棕化→層壓除流膠→陶瓷磨板→打靶位孔（3）→外層鉆孔→外層沉銅→全板電鍍→[切片分析（2）]→外層圖形→外層真空蝕刻→蝕刻后阻抗測(cè)試→外層AOI→四線(xiàn)式測(cè)試→阻焊前塞孔→網(wǎng)印阻焊→阻焊后烤板→阻抗測(cè)試→二次鉆孔→銑單元外形→成型前銑平臺(tái)

將原外形后揭蓋工藝優(yōu)化為壓合前預(yù)銑槽，即將頂層和底層的剛性板在壓合前激光切割內(nèi)槽，成型后二次激光進(jìn)行開(kāi)蓋，可以有效解決開(kāi)蓋的控深問(wèn)題，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

2.4 成型

此板的成型尺寸公差要求是0.05 mm，成型工藝精度要求高。剛撓結(jié)合區(qū)域的連接過(guò)渡處只有1 mm，成型時(shí)控深不佳，容易出現(xiàn)發(fā)白、斷裂等品質(zhì)問(wèn)題，且撓性板區(qū)域面積大，孔到板邊的距離小，僅僅0.8 mm，大幅增加了成型的難度。

改善方案：針對(duì)本研究的成型精度要求，進(jìn)行了工藝流程改進(jìn)。確保板的漲縮一致性，在圖形工藝的前處理及快壓和壓合工藝時(shí)，管控板的方向都是MD（縱向）向；為了圖形更加精準(zhǔn)，偏差更小，使用LDI（激光直接成像）曝光機(jī)進(jìn)行圖形制作；成型時(shí)使用CCD銑機(jī)，銑機(jī)精度控制在0.03 mm，可以確保產(chǎn)品尺寸達(dá)到0.05 mm的公差要求。

2.5 阻焊塞孔

制作難點(diǎn)：PCB做阻焊塞孔時(shí)由于塞孔油墨黏度較高孔內(nèi)易產(chǎn)生氣泡，同時(shí)過(guò)烤板時(shí)（預(yù)烤、后烤）油墨內(nèi)溶劑揮發(fā)，油墨產(chǎn)生收縮現(xiàn)象容易造成阻焊塞孔形成空隙。貼鋼片補(bǔ)強(qiáng)時(shí)經(jīng)過(guò)高溫高壓，導(dǎo)電膠進(jìn)入油墨縫隙接觸大銅皮導(dǎo)致短路（如圖2所示），出現(xiàn)報(bào)廢。

圖2 改善前后油墨塞孔對(duì)比圖

改善方案：經(jīng)分析是油墨層網(wǎng)印一次，產(chǎn)生縫隙和氣泡的概率較高，導(dǎo)電膠會(huì)通過(guò)縫隙氣泡導(dǎo)通不同網(wǎng)絡(luò)，因此進(jìn)行以下方法從而改善。

（1）阻焊更改為2次網(wǎng)印，在第一次網(wǎng)印油墨后再印一次，降低產(chǎn)生縫隙和氣泡的概率；

（2）兩次網(wǎng)印阻焊完成后，靜置15 min，通過(guò)重力作用使油墨充分填充，可以有效地降低油墨產(chǎn)生氣泡和縫隙；

（3）將測(cè)試工序放于貼合鋼片、快速壓合之后，對(duì)基板進(jìn)行電性能測(cè)試檢查，防止出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

2.6 可靠性測(cè)試

文章對(duì)成品進(jìn)行了一系列測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明，此PCB成品各方面達(dá)到客戶(hù)要求，說(shuō)明文章克服了制作車(chē)載攝像頭PCB的技術(shù)難點(diǎn)，可以進(jìn)行小批量導(dǎo)入生產(chǎn)。

表2 可靠性測(cè)試結(jié)果表

3 結(jié)論

隨著新能源汽車(chē)及自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展,車(chē)載攝像頭電路板產(chǎn)品的需求量也隨之增加。文章以一款6層用于車(chē)載攝像頭模組的6層剛撓結(jié)合板為例，針對(duì)其常見(jiàn)制作難點(diǎn)采取相應(yīng)解決方案，使產(chǎn)品達(dá)到客戶(hù)要求。