एफपीसी कटिंग

1. एफपीसी सामग्री काटना

कुछ सामग्रियों को छोड़कर, लचीले मुद्रित सर्किटों में प्रयुक्त अधिकांश सामग्रियां (एफपीसी) रोल में आते हैं। चूँकि सभी प्रक्रियाओं में रोल-आधारित तकनीकों की आवश्यकता नहीं होती, इसलिए कुछ प्रक्रियाएँ, जैसे कि दो तरफा लचीले पीसीबी में धातुकृत छेद करना, शीट-रूपी सामग्रियों से ही की जानी चाहिए। दो तरफा लचीले पीसीबी के लिए पहला चरण सामग्री को शीट में काटना है।

लचीले कॉपर-क्लैड लैमिनेट यांत्रिक तनाव के प्रति बहुत कम सहनशील होते हैं और आसानी से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। काटने की प्रक्रिया के दौरान कोई भी क्षति बाद की प्रक्रियाओं की उपज को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है। इसलिए, हालाँकि काटना आसान लग सकता है, सामग्री की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए बहुत सावधानी बरतनी चाहिए। कम मात्रा के लिए, मैन्युअल कटिंग मशीनों या रोटरी कटर का उपयोग किया जा सकता है। बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए, स्वचालित कटिंग मशीनें बेहतर होती हैं।

चाहे वह एक तरफा हो या दो तरफा कॉपर-क्लैड लैमिनेट या कवर फ़िल्में, काटने की सटीकता ±0.33 मिमी तक पहुँच सकती है। काटने की प्रक्रिया अत्यधिक विश्वसनीय है, और कटी हुई सामग्री स्वचालित रूप से व्यवस्थित रूप से जमा हो जाती है, और उत्पादन के समय किसी भी प्रकार के मैनुअल संचालन की आवश्यकता नहीं होती। इस प्रक्रिया से सामग्री को कम से कम नुकसान होता है, और सामग्री लगभग झुर्रियों या खरोंचों से मुक्त रहती है। इसके अलावा, उन्नत उपकरण स्वचालित रूप से काट सकते हैं। एफपीसी ऑप्टिकल सेंसर का उपयोग करके रोल फॉर्मेट में नक्काशी की जाती है जो नक्काशीदार संरेखण पैटर्न का पता लगाते हैं, जिससे 0.3 मिमी की कटिंग सटीकता प्राप्त होती है। हालाँकि, कटे हुए किनारों का उपयोग बाद की प्रक्रियाओं में संरेखण के लिए नहीं किया जाना चाहिए।

2. एफपीसी होल ड्रिलिंग

कठोर मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) की तरह, लचीला पीसीबी सीएनसी ड्रिलिंग का उपयोग करके ड्रिलिंग की जा सकती है। हालाँकि, सीएनसी ड्रिलिंग धातुकृत थ्रू-होल वाले रोल-आधारित दो-तरफा सर्किट के लिए उपयुक्त नहीं है। जैसे-जैसे सर्किट डिज़ाइन सघन होते जाते हैं और थ्रू-होल व्यास छोटे होते जाते हैं, सीएनसी ड्रिलिंग की सीमाओं के कारण प्लाज़्मा एचिंग, लेज़र ड्रिलिंग, माइक्रो-पंचिंग और केमिकल एचिंग जैसी अन्य होल-ड्रिलिंग तकनीकों को अपनाया जाने लगा है। ये नई तकनीकें रोल-आधारित प्रक्रिया आवश्यकताओं के अधिक अनुकूल हैं।

सीएनसी ड्रिलिंग

डबल-साइडेड लचीले पीसीबी में अधिकांश छेद अभी भी ड्रिल किए जाते हैं सीएनसी मशीनेंये सीएनसी मशीनें मूलतः कठोर पीसीबी के लिए इस्तेमाल की जाने वाली मशीनों जैसी ही हैं, हालाँकि कुछ परिस्थितियाँ भिन्न होती हैं। चूँकि लचीले पीसीबी पतले होते हैं, इसलिए ड्रिलिंग के लिए कई शीटों को एक साथ रखा जा सकता है। अनुकूल परिस्थितियों में, एक साथ 10 से 15 शीटों की ड्रिलिंग की जा सकती है। फेनोलिक पेपर-आधारित लैमिनेट या ग्लास-फाइबर एपॉक्सी लैमिनेट का उपयोग बैकिंग और कवर शीट के रूप में किया जा सकता है, या 0.2 से 0.4 मिमी मोटी एल्यूमीनियम प्लेटों का भी उपयोग किया जा सकता है। लचीले पीसीबी में उपयोग किए जाने वाले ड्रिल बिट बाजार में उपलब्ध हैं, और कठोर पीसीबी की ड्रिलिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले बिट का उपयोग लचीले पीसीबी के लिए भी किया जा सकता है।

ड्रिलिंग, कवर फिल्म की मिलिंग और रीइन्फोर्समेंट बोर्ड को आकार देने की परिस्थितियाँ आम तौर पर एक जैसी होती हैं। हालाँकि, लचीली पीसीबी सामग्री में इस्तेमाल होने वाले चिपकने वाले पदार्थ की कोमलता के कारण, यह ड्रिल बिट से आसानी से चिपक सकता है, जिसके लिए ड्रिल बिट की स्थिति का बार-बार निरीक्षण और उसकी घूर्णन गति में उचित वृद्धि की आवश्यकता होती है। बहुपरत लचीली पीसीबी या अन्य सामग्रियों की ड्रिलिंग करते समय अतिरिक्त सावधानी बरतनी चाहिए। कठोर-लचीला पीसीबी.

पंचिंग

माइक्रो-पंचिंग कोई नई तकनीक नहीं है और इसका इस्तेमाल बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए किया जाता रहा है। चूँकि रोल-आधारित प्रक्रियाओं में निरंतर उत्पादन शामिल होता है, इसलिए कई मामलों में थ्रू-होल को रोल फॉर्मेट में पंच किया जाता है। हालाँकि, बड़े पैमाने पर पंचिंग 0.6-0.8 मिमी व्यास वाले छेदों तक सीमित है, और सीएनसी ड्रिलिंग की तुलना में, पंचिंग में अधिक समय लगता है और इसके लिए मैन्युअल संचालन की आवश्यकता होती है। प्रारंभिक प्रक्रिया में अक्सर बड़े आयाम शामिल होते हैं, जिससे पंचिंग डाईज़ भी बड़ी और अधिक महंगी हो जाती हैं। हालाँकि बड़े पैमाने पर उत्पादन से लागत कम हो सकती है, लेकिन उपकरणों का मूल्यह्रास महत्वपूर्ण होता है, और छोटे बैच के उत्पादन के लिए, सीएनसी ड्रिलिंग अधिक लचीलापन और लागत दक्षता प्रदान करती है।

हालाँकि, हाल के वर्षों में, पंचिंग डाई परिशुद्धता और सीएनसी ड्रिलिंग, दोनों में उल्लेखनीय प्रगति हुई है। लचीले पीसीबी के लिए अब पंचिंग अधिक व्यवहार्य हो गई है। नवीनतम डाई तकनीकें 75 µm की सब्सट्रेट मोटाई वाले, बिना चिपकाव वाले कॉपर-क्लैड लैमिनेट में 25 µm तक के छोटे छेद कर सकती हैं। उपयुक्त परिस्थितियों में, 50 µm तक के छोटे छेद भी पंच किए जा सकते हैं। पंचिंग मशीनें भी स्वचालित हो गई हैं, और अब छोटे डाई उपलब्ध हैं, जिससे लचीले पीसीबी के लिए पंचिंग एक व्यवहार्य विकल्प बन गया है। हालाँकि, ब्लाइंड होल के प्रसंस्करण के लिए न तो सीएनसी ड्रिलिंग और न ही पंचिंग उपयुक्त है।

लेजर ड्रिलिंग

लेज़र तकनीक से छोटे से छोटे छेद भी किए जा सकते हैं। लचीले पीसीबी के लिए कई प्रकार की लेज़र ड्रिलिंग मशीनों का उपयोग किया जाता है, जिनमें एक्साइमर लेज़र, CO₂ लेज़र, YAG (यिट्रियम एल्युमिनियम गार्नेट) लेज़र और आर्गन लेज़र शामिल हैं।

CO₂ लेज़र केवल इन्सुलेशन परतों को ही ड्रिल कर सकते हैं, जबकि YAG लेज़र इन्सुलेशन परत और तांबे की पन्नी दोनों को ड्रिल कर सकते हैं। इन्सुलेशन परत को ड्रिल करना तांबे की पन्नी को ड्रिल करने की तुलना में काफ़ी तेज़ है, इसलिए सभी ड्रिलिंग प्रक्रियाओं के लिए एक ही लेज़र का उपयोग करना अकुशल है। आमतौर पर, छेद का पैटर्न बनाने के लिए पहले तांबे की पन्नी को उकेरा जाता है, और फिर थ्रू-होल बनाने के लिए इन्सुलेशन परत को हटा दिया जाता है। इस विधि से लेज़रों द्वारा अत्यंत छोटे व्यास वाले छेद ड्रिल किए जा सकते हैं। हालाँकि, ऊपरी और निचले छिद्रों के बीच स्थिति की सटीकता छेद के व्यास को सीमित कर सकती है। ब्लाइंड विया के लिए, ऊर्ध्वाधर संरेखण की समस्या उत्पन्न नहीं होती है, क्योंकि केवल एक तरफ की तांबे की पन्नी को उकेरा जाता है।

एक्साइमर लेज़र सबसे महीन छेद करने में सक्षम हैं। एक्साइमर लेज़र पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग करते हैं जो सब्सट्रेट रेज़िन की आणविक संरचना को सीधे तोड़ देता है, जिससे न्यूनतम ऊष्मा उत्पन्न होती है और छेद के आसपास के क्षेत्र को होने वाले नुकसान को सीमित किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप चिकनी, ऊर्ध्वाधर छिद्र दीवारें बनती हैं। यदि लेज़र किरण का आकार और कम किया जा सके, तो 10-20 µm व्यास वाले छेद किए जा सकते हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे पहलू अनुपात बढ़ता है, गीली तांबे की परत चढ़ाना अधिक कठिन होता जाता है।

एक्साइमर लेज़र ड्रिलिंग की एक प्रमुख समस्या यह है कि रेज़िन के अपघटन से छेद की दीवारों पर कार्बन ब्लैक अवशेष बनते हैं, जिन्हें प्लेटिंग से पहले साफ़ करना ज़रूरी है। इसके अतिरिक्त, लेज़र की एकरूपता के कारण ब्लाइंड होल की प्रक्रिया में बांस जैसे अवशेष बन सकते हैं। एक्साइमर लेज़र ड्रिलिंग की सबसे बड़ी चुनौती इसकी धीमी गति और उच्च लागत है, जिसके कारण इसका उपयोग बहुत छोटे छिद्रों के लिए उच्च परिशुद्धता और विश्वसनीयता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों तक ही सीमित है।

इसके विपरीत, CO₂ लेज़र ड्रिल बहुत तेज़ और कम खर्चीली होती हैं, लेकिन इनमें छेद की गुणवत्ता कम होती है, जिनका व्यास आमतौर पर 70 से 100 µm तक होता है। हालाँकि, इनकी प्रोसेसिंग गति एक्साइमर लेज़रों की तुलना में काफ़ी तेज़ होती है, जिससे CO₂ लेज़र ड्रिलिंग ज़्यादा किफ़ायती हो जाती है, खासकर उच्च-घनत्व वाले छेदों के लिए।

ब्लाइंड विया ड्रिल करने के लिए CO₂ लेज़र का उपयोग करते समय, यह ज़रूरी है कि लेज़र केवल तांबे की सतह तक ही पहुँचे। सतह से कार्बनिक पदार्थों को हटाना ज़रूरी नहीं है, लेकिन तांबे की सतह को साफ़ करने के लिए रासायनिक या प्लाज़्मा एचिंग के साथ पोस्ट-प्रोसेसिंग की आवश्यकता हो सकती है।

3. छिद्र धातुकरण

लचीले पीसीबी के लिए छेद धातुकरण प्रक्रिया उसी के समान है जिसका उपयोग किया जाता है कठोर पीसीबीहाल की प्रगति ने रासायनिक प्लेटिंग की जगह कार्बन-आधारित प्रवाहकीय परतों का उपयोग करके प्रत्यक्ष प्लेटिंग को अपनाया है। इस तकनीक का उपयोग लचीले पीसीबी निर्माण में भी किया जा रहा है।

चूँकि लचीले पीसीबी नरम होते हैं, इसलिए धातुकरण के दौरान बोर्डों को सुरक्षित रखने के लिए विशेष फिक्स्चर की आवश्यकता होती है। ये फिक्स्चर न केवल पीसीबी को अपनी जगह पर बनाए रखते हैं, बल्कि प्लेटिंग बाथ में स्थिरता भी सुनिश्चित करते हैं। अन्यथा, असमान कॉपर प्लेटिंग मोटाई एचिंग के दौरान शॉर्ट सर्किट और ब्रिजिंग जैसी समस्याओं का कारण बन सकती है। एक समान कॉपर प्लेटिंग प्राप्त करने के लिए, लचीले पीसीबी को फिक्स्चर के भीतर कसकर खींचा जाना चाहिए, और इलेक्ट्रोड की स्थिति पर सावधानीपूर्वक ध्यान दिया जाना चाहिए।

4. तांबे की पन्नी की सतह की सफाई

रेजिस्ट मास्क के आसंजन को बेहतर बनाने के लिए, रेजिस्ट लगाने से पहले कॉपर फ़ॉइल की सतह को साफ़ करना ज़रूरी है। हालाँकि यह एक आसान प्रक्रिया लगती है, लेकिन लचीले पीसीबी के लिए विशेष सावधानी बरतनी चाहिए।

आमतौर पर, सफाई में रासायनिक और यांत्रिक दोनों विधियों का उपयोग होता है। सटीक पैटर्न के लिए, दोनों विधियों को अक्सर एक साथ इस्तेमाल किया जाता है। यांत्रिक ब्रशिंग मुश्किल हो सकती है; अगर ब्रश बहुत सख्त है, तो यह तांबे की पन्नी को नुकसान पहुँचा सकता है, लेकिन अगर यह बहुत नरम है, तो सफाई अपर्याप्त हो सकती है। आमतौर पर, नायलॉन ब्रश का उपयोग किया जाता है, और ब्रश की लंबाई और कठोरता का सावधानीपूर्वक चयन किया जाना चाहिए। कन्वेयर बेल्ट के ऊपर दो ब्रश रोलर रखे जाते हैं, जो बेल्ट की गति की विपरीत दिशा में घूमते हैं। हालाँकि, ब्रश रोलर्स का अत्यधिक दबाव सब्सट्रेट को लंबा कर सकता है, जिससे आयामी परिवर्तन हो सकते हैं।

यदि तांबे की सतह को ठीक से साफ़ नहीं किया जाता है, तो रेजिस्ट मास्क का आसंजन कमज़ोर होगा, जिससे एचिंग प्रक्रिया की उत्पादकता कम हो जाएगी। हाल के वर्षों में तांबे की पन्नी के लेमिनेट की बेहतर गुणवत्ता के कारण, एकतरफ़ा सर्किट के लिए सतह की सफाई छोड़ी जा सकती है। हालाँकि, 100 µm से कम परिशुद्धता वाले पैटर्न के लिए, सतह की सफाई आवश्यक रहता है.