1. Κοπή υλικών FPC
Εκτός από ορισμένα υλικά, τα περισσότερα από τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε εύκαμπτα τυπωμένα κυκλώματα (FPC) διατίθενται σε ρολά. Δεδομένου ότι δεν απαιτούν όλες οι διαδικασίες τεχνικές που βασίζονται σε ρολά, ορισμένες διαδικασίες, όπως η διάτρηση μεταλλικών οπών σε εύκαμπτο PCB διπλής όψης, πρέπει να γίνονται με υλικά σε μορφή φύλλου. Το πρώτο βήμα για το εύκαμπτο PCB διπλής όψης είναι η κοπή του υλικού σε φύλλα.
Τα εύκαμπτα ελάσματα με επικάλυψη χαλκού έχουν πολύ χαμηλή ανοχή στις μηχανικές καταπονήσεις και μπορούν εύκολα να υποστούν ζημιά. Οποιαδήποτε ζημιά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κοπής μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την απόδοση των επόμενων διαδικασιών. Επομένως, αν και η κοπή μπορεί να φαίνεται απλή, πρέπει να δίνεται μεγάλη προσοχή για να διασφαλιστεί η ποιότητα του υλικού. Για μικρές ποσότητες, μπορούν να χρησιμοποιηθούν χειροκίνητες μηχανές κοπής ή περιστροφικές μηχανές κοπής. Για παραγωγή μεγάλης κλίμακας, προτιμώνται οι αυτόματες μηχανές κοπής.
Είτε πρόκειται για μονόπλευρα είτε για διπλόπλευρα ελασματοποιημένα φύλλα με επικάλυψη χαλκού ή για μεμβράνες κάλυψης, η ακρίβεια κοπής μπορεί να φτάσει τα ±0.33 mm. Η διαδικασία κοπής είναι εξαιρετικά αξιόπιστη και το κομμένο υλικό στοιβάζεται αυτόματα τακτοποιημένα, χωρίς να χρειάζεται χειροκίνητος χειρισμός στην έξοδο. Η διαδικασία ελαχιστοποιεί τις ζημιές στο υλικό και το υλικό παραμένει σχεδόν απαλλαγμένο από ζάρες ή γρατσουνιές. Επιπλέον, ο προηγμένος εξοπλισμός μπορεί να κόβει αυτόματα. FPC χάραξη σε μορφή ρολού χρησιμοποιώντας οπτικούς αισθητήρες που ανιχνεύουν χαραγμένα μοτίβα ευθυγράμμισης, επιτυγχάνοντας ακρίβεια κοπής 0.3 mm. Ωστόσο, οι κομμένες άκρες δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται για ευθυγράμμιση σε επόμενες διαδικασίες.
2. Διάτρηση οπών FPC
Όπως οι άκαμπτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων (PCB), οι διαμπερείς οπές στο εύκαμπτο PCB μπορούν να τρυπηθούν με τρύπημα CNC. Ωστόσο, η τρύπηση CNC δεν είναι κατάλληλη για κυκλώματα διπλής όψης με ρολό και μεταλλικές οπές. Καθώς τα σχέδια κυκλωμάτων γίνονται πυκνότερα και οι διάμετροι των οπών μικρότερες, οι περιορισμοί της τρύπησης CNC έχουν οδηγήσει στην υιοθέτηση άλλων τεχνικών διάτρησης οπών, όπως η χάραξη με πλάσμα, η διάτρηση με λέιζερ, η μικρο-διάτρηση και η χημική χάραξη. Αυτές οι νεότερες τεχνικές είναι πιο συμβατές με τις απαιτήσεις της διαδικασίας που βασίζεται σε ρολό.
Διάτρηση CNC
Οι περισσότερες διαμπερείς οπές σε εύκαμπτη πλακέτα διπλής όψης εξακολουθούν να τρυπώνται χρησιμοποιώντας Μηχανές CNCΑυτές οι μηχανές CNC είναι ουσιαστικά οι ίδιες με αυτές που χρησιμοποιούνται για άκαμπτα PCB, αν και ορισμένες συνθήκες διαφέρουν. Δεδομένου ότι τα εύκαμπτα PCB είναι λεπτά, μπορούν να στοιβάζονται πολλά φύλλα για διάτρηση. Υπό ευνοϊκές συνθήκες, μπορούν να τρυπηθούν ταυτόχρονα 10 έως 15 φύλλα. Φαινολικά ελασματοποιημένα φύλλα με βάση το χαρτί ή εποξειδικά ελασματοποιημένα φύλλα από υαλοβάμβακα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως φύλλα υποστήριξης και κάλυψης ή μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν πλάκες αλουμινίου με πάχος 0.2 έως 0.4 mm. Στην αγορά διατίθενται τρυπάνια που χρησιμοποιούνται σε εύκαμπτα PCB, ενώ τα τρυπάνια που χρησιμοποιούνται για διάτρηση άκαμπτων PCB μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για εύκαμπτα.
Οι συνθήκες για το τρύπημα, το φρεζάρισμα της μεμβράνης κάλυψης και τη διαμόρφωση της ενισχυτικής πλάκας είναι γενικά παρόμοιες. Ωστόσο, λόγω της μαλακότητας της κόλλας που χρησιμοποιείται στα εύκαμπτα υλικά PCB, μπορεί εύκολα να προσκολληθεί στο τρυπάνι, απαιτώντας συχνό έλεγχο της κατάστασης του τρυπανιού και κατάλληλη αύξηση της ταχύτητας περιστροφής του. Πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή κατά το τρύπημα πολυστρωματικών εύκαμπτων PCB ή άκαμπτο-flex PCB.
Punching
Η μικρο-διάτρηση δεν είναι μια νέα τεχνική και έχει χρησιμοποιηθεί για μαζική παραγωγή. Δεδομένου ότι οι διαδικασίες που βασίζονται σε ρολά περιλαμβάνουν συνεχή παραγωγή, υπάρχουν πολλές περιπτώσεις όπου οι διαμπερείς οπές διατρυπώνται σε μορφή ρολού. Ωστόσο, η μαζική διάτρηση περιορίζεται σε διαμέτρους οπών 0.6–0.8 mm και, σε σύγκριση με τη διάτρηση CNC, η διάτρηση διαρκεί περισσότερο και απαιτεί χειροκίνητη λειτουργία. Η αρχική διαδικασία συχνά περιλαμβάνει μεγάλες διαστάσεις, γεγονός που καθιστά τις μήτρες διάτρησης αντίστοιχα μεγαλύτερες και πιο ακριβές. Αν και η μαζική παραγωγή μπορεί να μειώσει το κόστος, η απόσβεση του εξοπλισμού είναι σημαντική και για την παραγωγή μικρών παρτίδων, η διάτρηση CNC προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία και οικονομική αποδοτικότητα.
Τα τελευταία χρόνια, ωστόσο, έχουν σημειωθεί σημαντικές εξελίξεις τόσο στην ακρίβεια διάτρησης με μήτρα όσο και στη διάτρηση με CNC. Η διάτρηση έχει πλέον καταστεί πιο εφικτή για εύκαμπτα PCB. Οι τελευταίες τεχνολογίες μήτρας μπορούν να δημιουργήσουν οπές έως και 75 µm σε ελασματοποιημένα φύλλα με επικάλυψη χαλκού χωρίς κόλλα και πάχος υποστρώματος 25 µm. Υπό κατάλληλες συνθήκες, μπορούν επίσης να διατρηθούν οπές έως και 50 µm. Οι μηχανές διάτρησης έχουν επίσης αυτοματοποιηθεί και πλέον διατίθενται μικρότερες μήτρες, καθιστώντας τη διάτρηση μια βιώσιμη επιλογή για εύκαμπτα PCB. Ωστόσο, ούτε η διάτρηση με CNC ούτε η διάτρηση είναι κατάλληλες για την επεξεργασία τυφλών οπών.
Διάτρηση με λέιζερ
Η τεχνολογία λέιζερ μπορεί να ανοίξει ακόμη και τις μικρότερες διαμπερείς οπές. Για εύκαμπτα PCB χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι μηχανών διάτρησης με λέιζερ, συμπεριλαμβανομένων των λέιζερ excimer, των λέιζερ CO₂, των λέιζερ YAG (υττρίου-αλουμινίου-γρανάτης) και των λέιζερ αργού.
Τα λέιζερ CO₂ μπορούν να τρυπήσουν μόνο μονωτικά στρώματα, ενώ τα λέιζερ YAG μπορούν να τρυπήσουν τόσο το μονωτικό στρώμα όσο και το φύλλο χαλκού. Η τρύπηση του μονωτικού στρώματος είναι σημαντικά ταχύτερη από τη τρύπηση του φύλλου χαλκού, επομένως η χρήση ενός μόνο λέιζερ για όλες τις διαδικασίες τρυπήματος είναι αναποτελεσματική. Συνήθως, το φύλλο χαλκού χαράσσεται πρώτα για να σχηματιστεί το σχέδιο οπών και στη συνέχεια το μονωτικό στρώμα αφαιρείται για να σχηματιστεί η διαμπερής οπή. Αυτή η μέθοδος επιτρέπει τη διάτρηση εξαιρετικά μικρών διαμέτρων οπών από λέιζερ. Ωστόσο, η ακρίβεια τοποθέτησης μεταξύ των άνω και κάτω οπών μπορεί να περιορίσει τη διάμετρο της οπής. Για τις τυφλές οπές, το ζήτημα της κάθετης ευθυγράμμισης δεν προκύπτει, καθώς χαράσσεται μόνο το φύλλο χαλκού της μίας πλευράς.
Τα λέιζερ Excimer είναι ικανά να διατρήσουν ακόμη και τις πιο μικρές οπές. Τα λέιζερ Excimer χρησιμοποιούν υπεριώδες φως που διασπά άμεσα τη μοριακή δομή της ρητίνης υποστρώματος, παράγοντας ελάχιστη θερμότητα και περιορίζοντας τη ζημιά στην περιοχή γύρω από την οπή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα λεία, κάθετα τοιχώματα οπών. Εάν η δέσμη λέιζερ μπορεί να μειωθεί περαιτέρω σε μέγεθος, μπορούν να διατρηθούν οπές με διάμετρο 10-20 µm. Ωστόσο, καθώς αυξάνεται η αναλογία διαστάσεων, η υγρή επιχάλκωση γίνεται ολοένα και πιο δύσκολη.
Ένα βασικό πρόβλημα με τη διάτρηση με λέιζερ excimer είναι ότι η αποσύνθεση της ρητίνης παράγει υπολείμματα αιθάλης στα τοιχώματα των οπών, τα οποία πρέπει να καθαρίζονται πριν από την επιμετάλλωση. Επιπλέον, η ομοιομορφία του λέιζερ μπορεί να οδηγήσει σε υπολείμματα που μοιάζουν με μπαμπού κατά την επεξεργασία τυφλών οπών. Η μεγαλύτερη πρόκληση με τη διάτρηση με λέιζερ excimer είναι η χαμηλή ταχύτητά της και το υψηλό κόστος, περιορίζοντας τη χρήση της σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ακρίβεια και αξιοπιστία για πολύ μικρές οπές.
Αντιθέτως, τα τρυπάνια με λέιζερ CO₂ είναι πολύ ταχύτερα και λιγότερο δαπανηρά, αλλά έχουν χειρότερη ποιότητα οπών, με διαμέτρους που συνήθως κυμαίνονται από 70 έως 100 µm. Ωστόσο, η ταχύτητα επεξεργασίας είναι σημαντικά μεγαλύτερη από τα λέιζερ excimer, καθιστώντας τη διάτρηση με λέιζερ CO₂ πιο οικονομική, ειδικά για συστοιχίες οπών υψηλής πυκνότητας.
Όταν χρησιμοποιείτε λέιζερ CO₂ για τη διάτρηση τυφλών οπών, είναι σημαντικό το λέιζερ να φτάνει μόνο στην επιφάνεια του χαλκού. Η αφαίρεση οργανικής ύλης από την επιφάνεια δεν είναι απαραίτητη, αλλά μπορεί να χρειαστεί μετεπεξεργασία με χημική χάραξη ή χάραξη με πλάσμα για τον καθαρισμό της επιφάνειας του χαλκού.
3. Μεταλλοποίηση οπών
Η διαδικασία επιμετάλλωσης οπών για εύκαμπτα PCB είναι παρόμοια με αυτήν που χρησιμοποιείται για άκαμπτο PCBΠρόσφατες εξελίξεις έχουν αντικαταστήσει την χημική επιμετάλλωση με άμεση επιμετάλλωση χρησιμοποιώντας αγώγιμες στρώσεις με βάση τον άνθρακα. Αυτή η τεχνική έχει επίσης εισαχθεί στην κατασκευή εύκαμπτων PCB.
Επειδή τα εύκαμπτα PCB είναι μαλακά, απαιτούνται ειδικά εξαρτήματα για τη στερέωση των πλακετών κατά την επιμετάλλωση. Αυτά τα εξαρτήματα όχι μόνο συγκρατούν το PCB στη θέση του, αλλά διασφαλίζουν και τη σταθερότητα στο λουτρό επιμετάλλωσης. Διαφορετικά, το ανομοιόμορφο πάχος της επιχάλκωσης μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα όπως βραχυκυκλώματα και γεφυρώσεις κατά τη χάραξη. Για να επιτευχθεί ομοιόμορφη επιχάλκωση, το εύκαμπτο PCB πρέπει να τεντωθεί σφιχτά μέσα στο εξάρτημα και πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην τοποθέτηση των ηλεκτροδίων.
4. Καθαρισμός επιφάνειας από φύλλο χαλκού
Για να βελτιωθεί η πρόσφυση της μάσκας από ανθεκτικό υλικό, η επιφάνεια του φύλλου χαλκού πρέπει να καθαριστεί πριν από την εφαρμογή της. Παρόλο που αυτή φαίνεται να είναι μια απλή διαδικασία, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην εύκαμπτη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB).
Συνήθως, ο καθαρισμός περιλαμβάνει τόσο χημικές όσο και μηχανικές μεθόδους. Για σχέδια ακριβείας, και οι δύο μέθοδοι συχνά συνδυάζονται. Το μηχανικό βούρτσισμα μπορεί να είναι δύσκολο. Εάν η βούρτσα είναι πολύ σκληρή, μπορεί να προκαλέσει ζημιά στο φύλλο χαλκού, αλλά εάν είναι πολύ μαλακή, ο καθαρισμός μπορεί να είναι ανεπαρκής. Γενικά, χρησιμοποιούνται βούρτσες από νάιλον και το μήκος και η σκληρότητα των βουρτσών πρέπει να επιλέγονται προσεκτικά. Δύο κύλινδροι βουρτσών τοποθετούνται πάνω από τον ιμάντα μεταφοράς, περιστρεφόμενοι προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση του ιμάντα. Ωστόσο, η υπερβολική πίεση από τους κυλίνδρους βουρτσών μπορεί να επιμηκύνει το υπόστρωμα, οδηγώντας σε αλλαγές διαστάσεων.
Εάν η επιφάνεια του χαλκού δεν καθαριστεί σωστά, η πρόσφυση της μάσκας αντίστασης θα είναι κακή, μειώνοντας την απόδοση της διαδικασίας χάραξης. Λόγω της βελτιωμένης ποιότητας των ελασμάτων χαλκού τα τελευταία χρόνια, ο καθαρισμός της επιφάνειας μπορεί να παραλειφθεί για κυκλώματα μονής όψης. Ωστόσο, για μοτίβα ακριβείας κάτω των 100 µm, καθαρισμός επιφανειών παραμένει ουσιαστικό.
