1. Cięcie materiału FPC
Z wyjątkiem niektórych materiałów większość materiałów stosowanych w elastycznych obwodach drukowanych (FPC) są w rolkach. Ponieważ nie wszystkie procesy wymagają technik opartych na rolkach, niektóre procesy, takie jak wiercenie metalizowanych otworów w dwustronnej elastycznej płytce PCB, muszą być wykonywane przy użyciu materiałów w formie arkuszy. Pierwszym krokiem w przypadku dwustronnej elastycznej płytki PCB jest pocięcie materiału na arkusze.
Elastyczne laminaty pokryte miedzią mają bardzo niską tolerancję na naprężenia mechaniczne i mogą być łatwo uszkodzone. Wszelkie uszkodzenia podczas procesu cięcia mogą znacząco wpłynąć na wydajność kolejnych procesów. Dlatego, chociaż cięcie może wydawać się proste, należy zachować szczególną ostrożność, aby zapewnić jakość materiału. W przypadku małych ilości można używać ręcznych maszyn tnących lub obrotowych noży. W przypadku produkcji na dużą skalę preferowane są automatyczne maszyny tnące.
Niezależnie od tego, czy są to jednostronne, czy dwustronne laminaty pokryte miedzią lub folie pokrywające, precyzja cięcia może osiągnąć ±0.33 mm. Proces cięcia jest wysoce niezawodny, a cięty materiał jest automatycznie układany w stosy, bez konieczności ręcznej obsługi na wyjściu. Proces ten minimalizuje uszkodzenia materiału, a materiał pozostaje prawie wolny od zmarszczek lub zarysowań. Ponadto zaawansowany sprzęt może automatycznie ciąć FPC-e wytrawione w formacie rolki przy użyciu czujników optycznych, które wykrywają wytrawione wzory wyrównania, osiągając dokładność cięcia 0.3 mm. Jednak krawędzie cięcia nie powinny być używane do wyrównywania w kolejnych procesach.
2. Wiercenie otworów FPC
Podobnie jak w przypadku sztywnych płytek drukowanych (PCB), otwory przelotowe w elastyczna płytka drukowana można wiercić za pomocą wiercenia CNC. Jednak wiercenie CNC nie nadaje się do dwustronnych obwodów opartych na rolkach z metalizowanymi otworami przelotowymi. Ponieważ projekty obwodów stają się gęstsze, a średnice otworów przelotowych mniejsze, ograniczenia wiercenia CNC doprowadziły do przyjęcia innych technik wiercenia otworów, takich jak trawienie plazmowe, wiercenie laserowe, mikrodziurkowanie i trawienie chemiczne. Te nowsze techniki są bardziej kompatybilne z wymaganiami procesu opartego na rolkach.
Wiercenie CNC
Większość otworów przelotowych w dwustronnej elastycznej płytce PCB jest nadal wiercona przy użyciu Maszyny CNC. Te maszyny CNC są zasadniczo takie same jak te używane do sztywnych PCB, chociaż niektóre warunki są inne. Ponieważ elastyczne PCB są cienkie, można układać w stosy wiele arkuszy do wiercenia. W sprzyjających warunkach można wiercić od 10 do 15 arkuszy jednocześnie. Laminaty na bazie papieru fenolowego lub laminaty epoksydowe z włóknem szklanym mogą być używane jako podkłady i arkusze pokrywające, lub można również używać płyt aluminiowych o grubości od 0.2 do 0.4 mm. Wiertła używane do elastycznych PCB są dostępne na rynku, a wiertła używane do wiercenia sztywnych PCB można również używać do elastycznych.
Warunki wiercenia, frezowania folii ochronnej i kształtowania płyty wzmacniającej są generalnie podobne. Jednak ze względu na miękkość kleju stosowanego w elastycznych materiałach PCB, może on łatwo przywierać do wiertła, co wymaga częstej kontroli stanu wiertła i odpowiedniego zwiększenia jego prędkości obrotowej. Należy zachować szczególną ostrożność podczas wiercenia wielowarstwowych elastycznych PCB lub sztywno-giętka płytka PCB.
Tłoczenie
Mikrootworowanie nie jest nową techniką i jest stosowane w produkcji masowej. Ponieważ procesy oparte na rolkach obejmują ciągłą produkcję, istnieje wiele przypadków, w których otwory przelotowe są dziurkowane w formacie rolkowym. Jednak dziurkowanie masowe jest ograniczone do średnic otworów 0.6–0.8 mm, a w porównaniu do wiercenia CNC, dziurkowanie trwa dłużej i wymaga ręcznej obsługi. Początkowy proces często obejmuje duże wymiary, co sprawia, że matryce dziurkujące są odpowiednio większe i droższe. Chociaż produkcja masowa może obniżyć koszty, amortyzacja sprzętu jest znacząca, a w przypadku produkcji małoseryjnej wiercenie CNC oferuje większą elastyczność i efektywność kosztową.
W ostatnich latach poczyniono jednak znaczne postępy zarówno w precyzji wykrojników, jak i wierceniu CNC. Wykrawanie stało się teraz bardziej wykonalne w przypadku elastycznych płytek PCB. Najnowsze technologie wykrojników umożliwiają tworzenie otworów o wielkości zaledwie 75 µm w laminatach miedzianych bez kleju o grubości podłoża 25 µm. W odpowiednich warunkach można również wykrawać otwory o wielkości zaledwie 50 µm. Maszyny do wykrawania zostały również zautomatyzowane, a obecnie dostępne są mniejsze wykrojniki, co sprawia, że wykrawanie jest realną opcją w przypadku elastycznych płytek PCB. Jednak ani wiercenie CNC, ani wykrawanie nie nadają się do obróbki otworów nieprzelotowych.
Wiercenie laserowe
Technologia laserowa może wiercić najmniejsze otwory przelotowe. Do elastycznych PCB stosuje się kilka typów wiertarek laserowych, w tym lasery excimerowe, lasery CO₂, lasery YAG (yttrium aluminum granat) i lasery argonowe.
Lasery CO₂ mogą wiercić tylko warstwy izolacyjne, podczas gdy lasery YAG mogą wiercić zarówno warstwę izolacyjną, jak i folię miedzianą. Wiercenie warstwy izolacyjnej jest znacznie szybsze niż wiercenie folii miedzianej, więc używanie jednego lasera do wszystkich procesów wiercenia jest nieefektywne. Zazwyczaj folia miedziana jest najpierw trawiona, aby utworzyć wzór otworów, a następnie warstwa izolacyjna jest usuwana, aby utworzyć otwór przelotowy. Ta metoda umożliwia wiercenie otworów o ekstremalnie małych średnicach za pomocą laserów. Jednak dokładność pozycjonowania między górnym a dolnym otworem może ograniczać średnicę otworu. W przypadku przelotek nieprzelotowych problem wyrównania pionowego nie występuje, ponieważ trawiona jest tylko folia miedziana po jednej stronie.
Lasery excimerowe są w stanie wiercić najcieńsze otwory. Lasery excimerowe wykorzystują światło ultrafioletowe, które bezpośrednio rozbija strukturę molekularną żywicy podłoża, generując minimalne ciepło i ograniczając uszkodzenia obszaru wokół otworu. W rezultacie powstają gładkie, pionowe ścianki otworu. Jeśli wiązkę lasera można jeszcze bardziej zmniejszyć, można wiercić otwory o średnicy 10–20 µm. Jednak wraz ze wzrostem współczynnika kształtu miedziowanie na mokro staje się coraz trudniejsze.
Kluczowym problemem w przypadku wiercenia laserem excimerowym jest to, że rozkład żywicy powoduje powstawanie pozostałości sadzy na ściankach otworów, które należy oczyścić przed powlekaniem. Ponadto jednorodność lasera może prowadzić do pozostałości przypominających bambus podczas obróbki otworów nieprzelotowych. Największym wyzwaniem w przypadku wiercenia laserem excimerowym jest jego niska prędkość i wysoki koszt, co ogranicza jego zastosowanie do zastosowań wymagających wysokiej precyzji i niezawodności w przypadku bardzo małych otworów.
Wiertarki laserowe CO₂ są z kolei znacznie szybsze i tańsze, ale mają gorszą jakość otworów, których średnica zwykle mieści się w zakresie od 70 do 100 µm. Jednak prędkość przetwarzania jest znacznie szybsza niż w przypadku laserów excimerowych, co sprawia, że wiercenie laserowe CO₂ jest bardziej opłacalne, zwłaszcza w przypadku układów otworów o dużej gęstości.
Podczas wiercenia ślepych przelotek za pomocą laserów CO₂ kluczowe jest, aby laser docierał tylko do powierzchni miedzi. Usuwanie materiału organicznego z powierzchni jest zbędne, ale może być konieczne późniejsze przetwarzanie za pomocą trawienia chemicznego lub plazmowego w celu oczyszczenia powierzchni miedzi.
3. Metalizacja otworów
Proces metalizacji otworów w przypadku elastycznej płytki PCB jest podobny do tego stosowanego w przypadku sztywna płytka drukowana. Ostatnie postępy zastąpiły galwanizację chemiczną galwanizacją bezpośrednią przy użyciu warstw przewodzących na bazie węgla. Ta technika została również wprowadzona do produkcji elastycznych PCB.
Ponieważ elastyczne PCB są miękkie, wymagane są specjalne mocowania do mocowania płytek podczas metalizacji. Mocowania te nie tylko utrzymują PCB na miejscu, ale także zapewniają stabilność w kąpieli galwanicznej. W przeciwnym razie nierówna grubość miedziowania może prowadzić do problemów, takich jak zwarcia i mostkowanie podczas trawienia. Aby uzyskać równomierne miedziowanie, elastyczne PCB musi być ściśle naciągnięte w mocowaniu, a także należy zwrócić szczególną uwagę na pozycjonowanie elektrod.
4. Czyszczenie powierzchni folii miedzianej
Aby poprawić przyczepność maski rezystowej, powierzchnia folii miedzianej musi zostać oczyszczona przed nałożeniem rezystywności. Chociaż wydaje się to prostym procesem, należy zachować szczególną ostrożność w przypadku elastycznej płytki PCB.
Zazwyczaj czyszczenie obejmuje zarówno metody chemiczne, jak i mechaniczne. W przypadku precyzyjnych wzorów obie metody są często łączone. Szczotkowanie mechaniczne może być trudne; jeśli szczotka jest zbyt twarda, może uszkodzić folię miedzianą, ale jeśli jest zbyt miękka, czyszczenie może być niewystarczające. Zazwyczaj stosuje się szczotki nylonowe, a długość i twardość szczotek muszą być starannie dobrane. Dwie rolki szczotkowe są umieszczone nad taśmą przenośnika, obracając się w kierunku przeciwnym do ruchu taśmy. Jednak nadmierny nacisk rolek szczotkowych może wydłużyć podłoże, co prowadzi do zmian wymiarowych.
Jeśli powierzchnia miedzi nie zostanie odpowiednio oczyszczona, przyczepność maski rezystowej będzie słaba, co zmniejszy wydajność procesu trawienia. Ze względu na poprawę jakości laminatów z folii miedzianej w ostatnich latach, czyszczenie powierzchni można pominąć w przypadku obwodów jednostronnych. Jednak w przypadku wzorów o precyzji poniżej 100 µm, czyszczenie powierzchni pozostaje istotne.
