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軟硬結合印制板是指在一塊印制板上包含有一個或多個剛性區(qū)和一個或多個撓性區(qū)的印制線路板。它可分為有增強層的撓性板及剛撓結合多層板等不同類型。下圖為一個十二層軟硬結合板結構圖:
俗話說：“工欲善其事，必先利其器”，所以在考慮一個軟硬結合板的設計及生產工藝時，做好充分的準備是非常重要的，但這需要一定專業(yè)知識以及對所需物料特性的了解，軟硬結合板所選用的材料直接影響后續(xù)生產工藝及其性能。
撓性板的覆銅材料我司可選用杜邦、臺虹、宏仁、新高、律勝等品牌的聚酰亞胺撓性基材，聚酰亞胺是一種具有很好的可撓性，優(yōu)良的電氣性能和耐熱的材料，但它具有較大的吸濕性和不耐強堿性。之所以選擇無粘接層的基材，是因為介電層與銅箔間的粘接劑多為丙烯酸、聚酯、改性環(huán)氧樹脂等材料，其中改性環(huán)氧樹脂粘接劑可撓性較差，聚酯類粘接劑雖可撓性好，但耐熱性較差，而丙烯酸粘接劑雖然在耐熱性、介電性能以及可撓性方面令人滿意，但需考慮其玻璃轉化溫度(Tg)及壓合溫度較高(185℃左右)，目前也很多工廠采用日系（環(huán)氧樹脂系列）的基材和粘接劑來生產軟硬結合板的。
對于剛性板的選擇也有一定的要求， 相配合的樹脂體系的剛——撓性板壓合后，需避免受熱沖擊后的翹曲變形。目前也有較多的基材廠商專門針對軟硬結合板開發(fā)和生產了一些剛性板的材料。
對撓板和硬板之間的粘接劑部分最好采用No flow(低流動)的Prepreg來進行壓合，因為其膠流動性小對軟硬過渡區(qū)域有很大的幫助，不會造成由于溢膠而導致過渡區(qū)需返工或者造成功能性上受到影響，目前有很多生產原材料的企都有開發(fā)這種PP片而且有很多種規(guī)格可以滿足結構上的要求， 另外對于客戶在ROHS, High Tg, Impedance 等有要求的還需注意原材的特性指標是否可以達到最終的要求，如材料的厚度規(guī)格、介電常數、TG值、環(huán)保要求等。
軟硬結合板的研制是在撓性板及高密度多層剛性板的基礎上進行的，在工藝制造方面與剛性板有很多相同的地方，但是，由于軟硬結合板材料及其在結構和應用上的特殊性，決定了它從設計要求到制作工藝都有別于普通的剛性板和撓性板，幾乎對每一個生產環(huán)節(jié)都要進行試驗、調整，最終優(yōu)化整個工藝流程和參數。
如圖為剛柔結合印制板常規(guī)工藝流程圖。
撓板部分
圖形轉移在高密度、細線條的印制板中占據非常重要的地位，對撓性線路而言，尤其如此。因為撓性單片既薄又軟，給表面處理等操作帶來很大困難，而銅箔表面的清潔狀態(tài)及粗糙程度直接影響抗蝕干膜的貼附及細線條的制作。由于機械擦板對設備要求較高，且不適宜的壓力可能造成基材變形、卷折、尺寸伸縮等，操作不易控制，故而我們可以選擇使用電解清洗法。這種方法既可保證表面清潔度，同時采用微蝕的方法來保證銅面的粗糙度，有利于0.1mm~0.15mm線寬／間距的線路圖形制作。酸性蝕刻除了注意控制蝕刻速率以保證設計要求的線寬、間距外，更要注意防止單片的卷曲、皺折，最好是加輔助的引導板并且關閉設備上的抽風系統(tǒng)。
撓性基材的尺寸穩(wěn)定性較差，這是因為聚酰亞胺材料有較強的吸潮性，經過濕處理或在不同的溫、濕度環(huán)境中收縮變形嚴重，造成多層板的層壓對位困難。為了克服這一困難，可采用以下措施：在設計上要考慮對位花斑及靶沖斑的設計，才能保證在沖制對位孔或鉚釘孔時的精確度，不至于在疊板時造成層間圖形的偏位而導致報廢。OPE沖制后定位孔，能消除濕法處理過程中材料伸縮變形帶來的誤差。
層壓后用X—ray對位鉆孔，確定偏移量，使鉆孔更為精確。針對聚酰亞胺的材料特性及環(huán)境特點，參考鉆孔偏移量繪制外層底片，提高外層底片與鉆孔板的重合度。這樣，我們就可以滿足層間對位保證0.1mm~0.15mm環(huán)寬的要求，保證外層圖形轉移的精確度。
即使是采用OPE沖制后定位孔，層壓前的單片處理對層間對位也有著很大影響。首先，由于聚酰亞胺材料不耐強堿，在強堿溶液中產生溶脹，所以在進行黑、棕化處理的過程中，在強堿性工序如去油，黑、棕化等適當地降低溫度、減少時間。由于采用的是無粘接層基材，無須考慮粘接層在堿液中的變化，這種方法還是可行的。其次，氧化處理后的單片烘烤應避免垂直放置，應采取水平烘烤方式，可減少彎曲變形，盡量保持平整。烘烤后盡可能地縮短裝模時間，防止單片再次吸潮。
由于撓性單片易變形，層壓前平整度較差，加之所用粘接片的樹脂流動度大大低于剛性板層壓用的半固化片，所以，為使粘接片與單片結合良好并嵌入細密的線條間距中，我們選擇使用覆形性較好的材料作為層壓襯墊材料，如聚丙烯薄膜、聚四氟乙烯(PTFE)、硅橡膠片等，可提高撓性板的層壓質量。試驗后認為理想的襯墊材料為硅橡膠材料，即可保證其覆形性又可相對減少被壓件尺寸收縮變形。
對于硬板部分在壓合的處理主要應注意以下三方面的事項：
一、是不論是基材壓合還是單純的半固化片壓合，都要注意玻璃布的經緯方向要一致，壓合過程中注意消除熱應力，減少翹曲。
二、是硬板應有一定的厚度，因為撓性部分很薄且無玻璃布，受環(huán)境及熱沖擊的影響后，它的變化與剛性部分是有差別的，若剛性部分沒有一定的厚度或硬度，這種差別就會表現得很明顯，使用過程中就會產生較嚴重的翹曲變形，影響焊接及使用，若剛性部分具有一定的厚度或硬度，這種差別就可能會顯得微不足道，整體的平整度不會同撓性部分的變化而產生變化，可保證焊接及使用，若剛性部分太厚則顯得厚重不經濟，實驗證明0．8~ 1．0mm厚度較為適宜。
三、是對于撓性窗口的處理，通常有先銑切和后銑切的方式來加工，但需根據軟硬結合板本身的結構及板厚來進行靈活處理， 如果是先銑切撓性窗口應保證銑切的精確，既不能小了影響焊接也不能大了影響撓曲，可由工程制作好銑切數據，將撓性窗口預先銑切好。如果采用先不銑切撓性窗口，等完成所有前工序最后成型再使用激光切割的方式取下撓性窗口的廢料，應注意激光所能切割FR4的深度。
壓制參數可參考撓性基材及剛性板壓制參數進行適當的綜合優(yōu)化。
軟硬結合板的結構復雜，因此確定鉆孔的最佳工藝參數對取得良好的孔壁十分重要。為防止內層銅環(huán)以及撓性基材的釘頭現象，首先要選用鋒利的鉆頭。如果所加工的印制板數量大或加工板內的孔數量多，還要在鉆完一定孔數后及時更換鉆頭。鉆頭的轉速以及進給是最重要的工藝參數。進給太慢時，溫度急劇上升產生大量鉆污。而進給太快則容易造成斷鉆頭、粘結片以及介質層的撕裂和釘頭現象。
其次應根據板厚及最小鉆孔孔徑來選擇鉆孔機及優(yōu)化鉆孔參數，目前業(yè)內已有可以達到20萬轉/每分的鉆床，對于小孔而言轉速越高鉆孔的質量越好，同時，蓋板、墊板的選擇也非常重要，好的蓋板、墊板除了起保護板面還起到良好的散熱作用，應當注意的是墊板最好用鋁箔板或環(huán)氧膠木板，不要用紙質墊板，因為紙質墊板較軟，容易產生較嚴重的鉆孔毛刺，孔化前去毛刺時容易撕裂或擦壞孔口，給后工序工作帶來麻煩，影響板子質量。
實驗證明，印制板的鉆污水平和厚度隨著鉆孔時溫度的升高而增加，在樹脂的玻璃化溫度之上增加更快。因而有些制造商曾嘗試冷凍法鉆孔，通過降低加工板上的溫度而達到減小鉆污的效果。具體做法是：先將剛柔結合印制板在低溫下（放入冷庫或冰箱中）冷凍數小時，取出后在冷氣保溫條件下鉆孔。采用這種方法鉆的孔，只有少許鉆污，效果十分明顯。
還有一點應該注意的是，雖然我們在濕法處理、沖制OPE孔，層壓對位等方面做了大量的工作以保證層間對位精度，但是，由于聚酰亞胺材料本身受濕熱影響較大，不可避免地會產生不確定的層間偏差及板間偏差。所以，鉆孔前應以X—ray對位鉆小孔，確定不同板子的不同的漲縮量，參照該漲縮量進行數據校正，確保鉆孔精確有效。同時，該偏移量交至工程部處理菲林的縮放，參考繪制外層底片，保證外層圖形轉移的對位精確。
軟硬結合板的孔內沾污以聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧玻纖、環(huán)氧樹脂為主。撓性聚酰亞胺樹脂對濃硫酸溶液顯惰性，而在強堿性的高錳酸鉀溶液中又會產生溶脹，所以，常規(guī)的濕法去沾污很難奏效。我們也曾嘗試過使用濃硫酸或堿性高錳酸鉀溶液去沾污，改變濃度、溫度、處理時間等參數，多次試驗都沒有收到令人滿意的效果，于是，我們放棄了傳統(tǒng)的濕法化學去沾污，改用等離子體法。
等離子體化學處理系統(tǒng)--等離子體去鉆污凹蝕系統(tǒng)，一般由五部分組成：真空腔體、真空泵、RF發(fā)生器、微機控制器、原始氣體。不同類型等離子體處理設備只是在真空腔內電極的結構和氣體的輸入位置和方式上略有差別。等離子體是指電離的氣體，是原子在射頻能量發(fā)生器的作用下完全或部分失去其電子層時的狀態(tài)，由離子、電子、自由基、游離基團和紫外線輻射粒子等到組成，整體上顯電中性，具有很高的化學活性。等離子體去沾污最大的優(yōu)點是沒有選擇性，就是不分所處理板子的樹脂類型，只要調整參數，均可進行處理。譬如，高活度的等離子流對環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、丙烯酸、玻璃纖維等產生的沾污都能快速、均勻地把它們從孔壁上作用掉，并可以形成一定的凹蝕，有效地實現三維連接，提高金屬化孔的可靠性。
(1)在設備腔體達到一定的真空度后向其中按比例注入高純氮氣和高純氧氣，主要作用是清潔孔壁，預熱印制板，使高分子材料具有一定的活性，有利于后續(xù)處理。一般為80℃、10分鐘。
(2)以CF4、O2和N2作為原始氣體與樹脂反應，達到去沾污、凹蝕的目的，一般為85℃、35分鐘。
(3)以O2作為原始氣體，去除前兩步處理過程中形成的殘留物或“灰塵”，潔凈孔壁。
但值得注意的是采用等離子體除去多層柔性和剛柔結合印制板孔內鉆污時，各種材料的凹蝕速度各不相同，從大到小的順序是：丙烯酸膜、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、玻璃纖維和銅。從顯微鏡中能明顯地看到孔壁有凸出的玻璃纖維頭和銅環(huán)。為了保證化學鍍銅溶液能充分接觸孔壁，使銅層不產生空隙和空洞，必須將孔壁上等離子反應的殘余物、凸出的玻璃纖維和聚酰亞胺膜除去，處理方法，包括化學法和機械法或二者相結合?；瘜W法是用氟化氫胺溶液浸泡印制板，再用離子表面活性劑（KOH溶液）調整孔壁帶電性。機械法包括高壓濕噴砂和高壓水沖洗。采用化學法和機械法相結合的效果最好。
要指出的是要求電鍍銅層的延展率大于剛柔結合及柔性多層印制板的熱膨脹率并且有較高的抗拉強度。在經受熱沖擊時，剛柔結合多層印制板基材的總膨脹率比孔中鍍銅層大1.65%，而這一指標在剛性多層板中僅為0.03%。由此可見，剛柔結合印制板中金屬化孔所承受的拉應力比剛性多層板大得多。同時，鍍銅層的厚度對剛柔結合印制板的可靠性也有一定影響。大多數剛柔結合多層板制造商都靠增加孔壁銅層厚度來提高金屬化孔的可靠性。
由于撓性板在使用過程中有撓曲要求，一般在撓性窗口或撓性部分大多采用聚酰亞胺保護膜壓接的方式來保護線路，可是針對精密線路時聚酰亞胺在覆型及開窗上就難以滿足要求，但可以采用阻焊油墨來涂覆，普通的阻焊油墨易脆裂，無可撓性，不能滿足要求，所以我們可以選擇一種絲網印刷撓性液態(tài)感光顯影型阻焊油墨，兩者都能起到阻焊、防潮、防污染、耐機械撓曲等作用，另外還有一種方法就是貼顯影型撓性覆蓋干膜，但原材料價格較高，而且需要真空貼膜機才能很好地完成涂覆。
可焊性保護層使用有機防氧化保護膜，保證焊盤表面平整、可焊，請參考表中幾種覆蓋層工藝的比較。
表 幾種覆蓋層工藝的比較
精度（最小窗口） | 可靠性（耐撓曲性） | 材料選擇 | 設備/工具 | 技術難度 經驗需求 | 成本 | |
傳統(tǒng)的覆蓋膜 | 低(800μm) | 高（壽命長） | PI，PET | NC鉆機 熱壓 | 高 | 高 |
覆蓋膜+激光鉆孔 | 高(50μm) | 高（壽命長） | PI，PET | 熱壓 機構 | 低 | 高 |
網印液態(tài)油墨 | 低(600μm) | 可接受（壽命短） | 環(huán)氧，PI | 網印 | 中 | 低 |
感光干膜型 | 高(80μm) | 可接受（壽命短） | PI，丙烯酸 | 層壓，曝光，顯影 | 中 | 中 |
感光液態(tài)油墨型 | 高(80μm) | 可接受（壽命短） | 環(huán)氧，PI | 涂布，曝光，顯影 | 高 | 低 |
剛柔結合印制板則要在銑床上銑外形，主要應注意柔性部分，因為柔性部分易于扭曲而造成銑出的外形參差不齊和粗糙?？梢栽谌嵝源翱诘纳舷聣|入與剛性外層厚度一致的墊片，并且在銑外形時壓緊，就可以確保銑出光潔而且均勻的外形邊緣。如果是采用預先不開撓性窗口，最后來采用激光來切除撓性窗口的廢料，則銑出的柔性部分的外形會更加理想，但是并不是每一種疊構都可以采用激光方式的。
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