1. Řezání FPC materiálu
S výjimkou některých materiálů je většina materiálů používaných v flexibilních plošných spojích (FPC) se dodávají v rolích. Vzhledem k tomu, že ne všechny procesy vyžadují techniky založené na rolích, některé procesy, jako je vrtání metalizovaných otvorů do oboustranných flexibilních desek plošných spojů, musí být prováděny s materiály ve formě listů. Prvním krokem pro oboustranné flexibilní desky plošných spojů je nařezání materiálu na listy.
Flexibilní lamináty s měděným plátováním mají velmi nízkou toleranci vůči mechanickému namáhání a mohou se snadno poškodit. Jakékoli poškození během procesu řezání může významně ovlivnit výtěžnost následných procesů. Proto, i když se řezání může zdát jednoduché, je třeba dbát velké opatrnosti na zajištění kvality materiálu. Pro malá množství lze použít ruční řezací stroje nebo rotační řezačky. Pro velkovýrobu jsou vhodnější automatické řezací stroje.
Ať už se jedná o jednostranné nebo oboustranné měděné lamináty nebo krycí fólie, přesnost řezání může dosáhnout ±0.33 mm. Proces řezání je vysoce spolehlivý a řezaný materiál se automaticky úhledně stohuje, bez nutnosti ruční manipulace na výstupu. Tento proces minimalizuje poškození materiálu a materiál zůstává téměř bez vrásek nebo škrábanců. Moderní zařízení navíc dokáže automaticky řezat. FPC leptáno v roli pomocí optických senzorů, které detekují leptané vzory zarovnání, s přesností řezu 0.3 mm. Řezané hrany by se však neměly používat k zarovnání v následných procesech.
2. Vrtání otvorů FPC
Stejně jako pevné desky plošných spojů (PCB), průchozí otvory v flexibilní PCB lze vrtat pomocí CNC vrtání. CNC vrtání však není vhodné pro válcované oboustranné obvody s metalizovanými průchozími otvory. Vzhledem k tomu, že se konstrukce obvodů stávají hustšími a průměry průchozích otvorů se zmenšují, vedla omezení CNC vrtání k přijetí jiných technik vrtání otvorů, jako je plazmové leptání, laserové vrtání, mikroděrování a chemické leptání. Tyto novější techniky jsou kompatibilnější s požadavky válcovacích procesů.
CNC vrtání
Většina průchozích otvorů v oboustranných flexibilních deskách plošných spojů se stále vrtá pomocí CNC strojeTyto CNC stroje jsou v podstatě stejné jako ty, které se používají pro pevné DPS, i když se liší v některých podmínkách. Protože flexibilní DPS jsou tenké, lze pro vrtání naskládat více listů. Za příznivých podmínek lze vrtat 10 až 15 listů současně. Jako podkladové a krycí listy lze použít fenolické lamináty na bázi papíru nebo epoxidové lamináty se skelnými vlákny, případně lze použít i hliníkové desky o tloušťce 0.2 až 0.4 mm. Na trhu jsou k dispozici vrtáky používané do flexibilních DPS a vrtáky používané pro vrtání pevných DPS lze použít i pro flexibilní.
Podmínky pro vrtání, frézování krycí fólie a tvarování výztužné desky jsou obecně podobné. Vzhledem k měkkosti lepidla používaného v flexibilních materiálech pro plošné spoje se však lepidlo snadno přichytí k vrtáku, což vyžaduje častou kontrolu stavu vrtáku a vhodné zvýšení jeho otáček. Při vrtání vícevrstvých flexibilních desek plošných spojů nebo tuhé-flex PCB.
Děrování
Mikroděrování není nová technika a používá se pro hromadnou výrobu. Vzhledem k tomu, že válcové procesy zahrnují kontinuální výrobu, existuje mnoho případů, kdy se průchozí otvory děrují ve formátu válce. Hromadné děrování je však omezeno na průměry otvorů 0.6–0.8 mm a ve srovnání s CNC vrtáním trvá děrování déle a vyžaduje ruční obsluhu. Počáteční proces často zahrnuje velké rozměry, což činí děrovací nástroje odpovídajícím způsobem většími a dražšími. I když hromadná výroba může snížit náklady, odpisy zařízení jsou značné a pro malosériovou výrobu nabízí CNC vrtání větší flexibilitu a nákladovou efektivitu.
V posledních letech však došlo k významnému pokroku jak v přesnosti děrovacích nástrojů, tak i v CNC vrtání. Děrování se nyní stalo proveditelnějším pro flexibilní desky plošných spojů. Nejnovější technologie nástrojů dokáží vytvářet otvory o velikosti pouhých 75 µm v laminátech s měděným povlakem bez lepidla s tloušťkou substrátu 25 µm. Za vhodných podmínek lze děrovat i otvory o velikosti pouhých 50 µm. Děrovací stroje byly také automatizovány a nyní jsou k dispozici menší nástroje, takže děrování je schůdnou možností pro flexibilní desky plošných spojů. Ani CNC vrtání, ani děrování však nejsou vhodné pro zpracování slepých otvorů.
Laserové vrtání
Laserová technologie dokáže vrtat i ty nejmenší průchozí otvory. Pro flexibilní desky plošných spojů se používá několik typů laserových vrtaček, včetně excimerových laserů, CO₂ laserů, YAG (yttrium-hlinito-granátových) laserů a argonových laserů.
CO₂ lasery dokáží vrtat pouze izolační vrstvy, zatímco YAG lasery dokáží vrtat jak izolační vrstvu, tak měděnou fólii. Vrtání izolační vrstvy je výrazně rychlejší než vrtání měděné fólie, takže použití jednoho laseru pro všechny vrtací procesy je neefektivní. Měděná fólie se obvykle nejprve vyleptá, aby se vytvořil vzor otvorů, a poté se izolační vrstva odstraní, aby se vytvořil průchozí otvor. Tato metoda umožňuje vrtat lasery otvory s extrémně malými průměry. Přesnost polohování mezi horním a spodním otvorem však může průměr otvoru omezit. U slepých průchodů nevzniká problém s vertikálním zarovnáním, protože se leptá pouze měděná fólie na jedné straně.
Excimerové lasery dokáží vrtat i ty nejjemnější otvory. Excimerové lasery využívají ultrafialové světlo, které přímo rozkládá molekulární strukturu pryskyřice substrátu, čímž generují minimální teplo a omezují poškození oblasti kolem otvoru. Výsledkem jsou hladké, svislé stěny otvoru. Pokud lze laserový paprsek dále zmenšit, lze vrtat otvory o průměru 10–20 µm. S rostoucím poměrem stran se však mokré mědění stává stále obtížnějším.
Klíčovým problémem vrtání excimerovým laserem je, že rozklad pryskyřice vytváří na stěnách otvoru zbytky sazí, které je nutné před pokovováním vyčistit. Rovnoměrnost laseru může navíc při zpracování slepých otvorů vést ke vzniku zbytků podobných bambusu. Největší výzvou vrtání excimerovým laserem je jeho pomalá rychlost a vysoká cena, což omezuje jeho použití na aplikace vyžadující vysokou přesnost a spolehlivost pro velmi malé otvory.
Vrtačky CO₂ laserem jsou naopak mnohem rychlejší a levnější, ale mají horší kvalitu otvorů, s průměry obvykle v rozmezí 70 až 100 µm. Rychlost zpracování je však výrazně vyšší než u excimerových laserů, takže vrtání CO₂ laserem je nákladově efektivnější, zejména pro pole otvorů s vysokou hustotou.
Při použití CO₂ laserů k vrtání slepých otvorů je zásadní, aby laser dosáhl pouze povrchu mědi. Odstraňování organického materiálu z povrchu není nutné, ale k vyčištění povrchu mědi může být nutné následné zpracování chemickým nebo plazmovým leptáním.
3. Metalizace otvorů
Proces metalizace otvorů pro flexibilní desky plošných spojů je podobný procesu používanému pro pevné PCBNedávný pokrok nahradil chemické pokovování přímým pokovováním s použitím vodivých vrstev na bázi uhlíku. Tato technika byla zavedena také při výrobě flexibilních desek plošných spojů.
Protože flexibilní desky plošných spojů (PCB) jsou měkké, jsou k jejich zajištění během metalizace zapotřebí speciální přípravky. Tyto přípravky nejen drží desku plošných spojů na místě, ale také zajišťují stabilitu v pokovovací lázni. V opačném případě může nerovnoměrná tloušťka měděného pokovení vést k problémům, jako jsou zkraty a přemostění během leptání. Pro dosažení rovnoměrného mědění musí být flexibilní deska plošných spojů v přípravku pevně napnuta a je třeba věnovat pečlivou pozornost umístění elektrod.
4. Čištění povrchu měděné fólie
Pro zlepšení přilnavosti rezistové masky je nutné povrch měděné fólie před nanesením rezistu očistit. I když se to zdá jako jednoduchý proces, je třeba věnovat zvláštní pozornost flexibilním deskám plošných spojů.
Čištění obvykle zahrnuje chemické i mechanické metody. U přesných vzorů se obě metody často kombinují. Mechanické kartáčování může být obtížné; pokud je kartáč příliš tvrdý, může poškodit měděnou fólii, ale pokud je příliš měkký, čištění nemusí být dostatečné. Obecně se používají nylonové kartáče a jejich délka a tvrdost musí být pečlivě zvoleny. Nad dopravníkový pás jsou umístěny dva kartáčové válce, které se otáčejí v opačném směru, než je směr pohybu pásu. Nadměrný tlak kartáčových válců však může podklad prodloužit, což vede k rozměrovým změnám.
Pokud není měděný povrch řádně vyčištěn, bude přilnavost rezistové masky špatná, což sníží výtěžnost leptání. Vzhledem ke zlepšení kvality laminátů z měděné fólie v posledních letech lze čištění povrchu u jednostranných obvodů vynechat. U přesných vzorů pod 100 µm však..., čištění povrchů zůstává zásadní.
