1. Tall de material FPC
Excepte certs materials, la majoria dels materials utilitzats en circuits impresos flexibles (FPC)) vénen en rotlles. Com que no tots els processos requereixen tècniques basades en rotlles, alguns processos, com ara la perforació de forats metal·litzats en PCB flexibles de doble cara, s'han de fer amb materials en forma de làmina. El primer pas per a PCB flexibles de doble cara és tallar el material en làmines.
Els laminats flexibles recoberts de coure tenen una tolerància molt baixa a l'estrès mecànic i es poden danyar fàcilment. Qualsevol dany durant el procés de tall pot afectar significativament el rendiment dels processos posteriors. Per tant, tot i que el tall pot semblar senzill, cal tenir molta cura per garantir la qualitat del material. Per a petites quantitats, es poden utilitzar màquines de tall manuals o talladores rotatives. Per a la producció a gran escala, són preferibles les màquines de tall automàtiques.
Tant si es tracta de laminats recoberts de coure d'una sola cara com de doble cara o de pel·lícules de recobriment, la precisió de tall pot arribar a ±0.33 mm. El procés de tall és altament fiable i el material tallat s'apila automàticament i ordenadament, sense necessitat de manipulació manual a la sortida. El procés minimitza els danys al material i el material es manté gairebé lliure d'arrugues o ratllades. A més, els equips avançats poden tallar automàticament. FPC gravat en format de rotlle mitjançant sensors òptics que detecten patrons d'alineació gravats, aconseguint una precisió de tall de 0.3 mm. Tanmateix, les vores tallades no s'han d'utilitzar per a l'alineació en processos posteriors.
2. Perforació de forats FPC
Com les plaques de circuits impresos (PCB) rígides, els forats passants a PCB flexible es pot perforar mitjançant perforació CNC. Tanmateix, la perforació CNC no és adequada per a circuits de doble cara basats en rotllos amb forats passants metal·litzats. A mesura que els dissenys de circuits es tornen més densos i els diàmetres dels forats passants més petits, les limitacions de la perforació CNC han portat a l'adopció d'altres tècniques de perforació de forats com ara el gravat per plasma, la perforació làser, el microperforat i el gravat químic. Aquestes tècniques més noves són més compatibles amb els requisits del procés basat en rotllos.
Perforació CNC
La majoria dels forats passants en PCB flexibles de doble cara encara es perforen utilitzant Màquines CNCAquestes màquines CNC són essencialment les mateixes que les que s'utilitzen per a PCB rígids, tot i que algunes condicions difereixen. Com que els PCB flexibles són prims, es poden apilar diverses làmines per perforar. En condicions favorables, es poden perforar de 10 a 15 làmines simultàniament. Es poden utilitzar laminats a base de paper fenòlic o laminats epoxi de fibra de vidre com a làmines de suport i coberta, o també es poden utilitzar plaques d'alumini amb un gruix de 0.2 a 0.4 mm. Les broques utilitzades en PCB flexibles estan disponibles al mercat, i les broques utilitzades per perforar PCB rígids també es poden utilitzar per a flexibles.
Les condicions per perforar, fresar la pel·lícula de cobertura i donar forma a la placa de reforç són generalment similars. Tanmateix, a causa de la suavitat de l'adhesiu utilitzat en materials PCB flexibles, aquest s'adhereix fàcilment a la broca, cosa que requereix una inspecció freqüent de l'estat de la broca i un augment adequat de la seva velocitat de rotació. Cal tenir molta cura en perforar PCB flexible multicapa o PCB rígid-flex.
Punching
El microperforat no és una tècnica nova i s'ha utilitzat per a la producció en massa. Com que els processos basats en rotlles impliquen una producció contínua, existeixen molts casos en què els forats passants es punxonen en format de rotlle. Tanmateix, el punxonat en massa està limitat a diàmetres de forats de 0.6 a 0.8 mm i, en comparació amb el trepat CNC, el punxonat triga més i requereix un funcionament manual. El procés inicial sovint implica grans dimensions, cosa que fa que les matrius de punxonat siguin corresponentment més grans i més cares. Tot i que la producció en massa pot reduir els costos, la depreciació de l'equip és significativa i, per a la producció de lots petits, el trepat CNC ofereix més flexibilitat i eficiència en termes de costos.
En els darrers anys, però, s'han fet avenços significatius tant en la precisió de les matrius de perforació com en la perforació CNC. El perforat ara s'ha tornat més factible per a PCB flexibles. Les últimes tecnologies de matrius poden crear forats de fins a 75 µm en laminats revestits de coure sense adhesiu amb un gruix de substrat de 25 µm. En condicions adequades, també es poden perforar forats de fins a 50 µm. Les punxonadores també s'han automatitzat i ara hi ha matrius més petites disponibles, cosa que fa que el perforat sigui una opció viable per a PCB flexibles. Tanmateix, ni la perforació CNC ni el perforat són adequats per processar forats cecs.
Perforació làser
La tecnologia làser pot perforar els forats més petits. Per a PCB flexibles s'utilitzen diversos tipus de màquines de perforació làser, com ara làsers d'excímer, làsers de CO₂, làsers YAG (granat d'itri i alumini) i làsers d'argó.
Els làsers de CO₂ només poden perforar capes d'aïllament, mentre que els làsers YAG poden perforar tant la capa d'aïllament com la làmina de coure. Perforar la capa d'aïllament és significativament més ràpid que perforar la làmina de coure, per la qual cosa utilitzar un sol làser per a tots els processos de perforació és ineficient. Normalment, la làmina de coure es grava primer per formar el patró del forat i després es retira la capa d'aïllament per formar el forat passant. Aquest mètode permet perforar diàmetres de forat extremadament petits amb làsers. Tanmateix, la precisió de posicionament entre els forats superior i inferior pot limitar el diàmetre del forat. Per a les vies cegues, el problema de l'alineació vertical no es planteja, ja que només es grava la làmina de coure d'un costat.
Els làsers excímers són capaços de perforar els forats més fins. Els làsers excímers utilitzen llum ultraviolada que trenca directament l'estructura molecular de la resina del substrat, generant una calor mínima i limitant els danys a la zona al voltant del forat. Això resulta en parets del forat llises i verticals. Si el feix làser es pot reduir encara més en mida, es poden perforar forats amb diàmetres de 10-20 µm. Tanmateix, a mesura que augmenta la relació d'aspecte, el recobriment de coure humit esdevé cada cop més difícil.
Un problema clau amb la perforació amb làser d'excímer és que la descomposició de la resina produeix residus de negre de carboni a les parets del forat, que s'han de netejar abans del xapat. A més, la uniformitat del làser pot provocar residus semblants al bambú en processar forats cecs. El major repte amb la perforació amb làser d'excímer és la seva lentitud i alt cost, cosa que limita el seu ús a aplicacions que requereixen alta precisió i fiabilitat per a forats molt petits.
Els trepants làser de CO₂, en canvi, són molt més ràpids i menys costosos, però tenen una qualitat de forats inferior, amb diàmetres que solen oscil·lar entre els 70 i els 100 µm. Tanmateix, la velocitat de processament és significativament més ràpida que la dels làsers d'excímer, cosa que fa que el trepat amb làser de CO₂ sigui més rendible, especialment per a matrius de forats d'alta densitat.
Quan s'utilitzen làsers de CO₂ per perforar vies cegues, és crucial que el làser només arribi a la superfície de coure. L'eliminació de material orgànic de la superfície no és necessària, però pot ser necessari un processament posterior amb gravat químic o de plasma per netejar la superfície de coure.
3. Metal·lització de forats
El procés de metal·lització de forats per a PCB flexible és similar al que s'utilitza per a PCB rígidEls avenços recents han substituït el recobriment químic per un recobriment directe amb capes conductores basades en carboni. Aquesta tècnica també s'ha introduït en la fabricació de PCB flexibles.
Com que les plaques de circuit imprès flexibles són toves, calen fixacions especials per fixar-les durant la metal·lització. Aquestes fixacions no només mantenen la placa de circuit imprès al seu lloc, sinó que també garanteixen l'estabilitat al bany de recobriment. En cas contrari, el gruix desigual del recobriment de coure pot provocar problemes com ara curtcircuits i ponts durant el gravat. Per aconseguir un recobriment de coure uniforme, la placa de circuit imprès flexible s'ha d'estirar fermament dins de la fixació i s'ha de prestar molta atenció al posicionament dels elèctrodes.
4. Neteja de superfícies de làmina de coure
Per millorar l'adhesió de la màscara de resina, cal netejar la superfície de la làmina de coure abans d'aplicar la resina. Tot i que sembla un procés senzill, cal tenir especial cura amb les plaques de circuits impresos flexibles.
Normalment, la neteja implica mètodes químics i mecànics. Per a patrons de precisió, sovint es combinen ambdós mètodes. El raspallat mecànic pot ser complicat; si el raspall és massa dur, pot danyar la làmina de coure, però si és massa tou, la neteja pot ser insuficient. Generalment, s'utilitzen raspalls de niló, i la longitud i la duresa dels raspalls s'han de seleccionar acuradament. Dos corrons de raspall es col·loquen per sobre de la cinta transportadora, girant en la direcció oposada al moviment de la cinta. Tanmateix, una pressió excessiva dels corrons de raspall pot allargar el substrat, provocant canvis dimensionals.
Si la superfície de coure no es neteja correctament, l'adhesió de la màscara de resistència serà deficient, cosa que reduirà el rendiment del procés de gravat. A causa de la millora de la qualitat dels laminats de làmina de coure en els darrers anys, es pot ometre la neteja de la superfície per a circuits d'una sola cara. Tanmateix, per a patrons de precisió inferiors a 100 µm, neteja de superfícies segueix sent essencial.
