1. Corte de material FPC
Com exceção de certos materiais, a maioria dos materiais usados em circuitos impressos flexíveis (FPC) vêm em rolos. Como nem todos os processos exigem técnicas baseadas em rolos, alguns processos, como a perfuração de furos metalizados em PCBs flexíveis de dupla face, devem ser realizados com materiais em forma de folha. O primeiro passo para PCBs flexíveis de dupla face é cortar o material em folhas.
Laminados flexíveis revestidos de cobre têm baixíssima tolerância a tensões mecânicas e podem ser facilmente danificados. Qualquer dano durante o processo de corte pode afetar significativamente o rendimento dos processos subsequentes. Portanto, embora o corte possa parecer simples, é preciso ter muito cuidado para garantir a qualidade do material. Para pequenas quantidades, podem ser utilizadas máquinas de corte manuais ou cortadoras rotativas. Para produção em larga escala, máquinas de corte automáticas são preferíveis.
Sejam laminados revestidos de cobre de um ou dois lados ou filmes de cobertura, a precisão de corte pode chegar a ±0.33 mm. O processo de corte é altamente confiável e o material cortado é empilhado automaticamente e de forma organizada, sem necessidade de manuseio manual na saída. O processo minimiza os danos ao material, que permanece praticamente livre de rugas ou arranhões. Além disso, equipamentos avançados podem cortar automaticamente CPFs gravado em rolo usando sensores ópticos que detectam padrões de alinhamento gravados, alcançando uma precisão de corte de 0.3 mm. No entanto, as bordas cortadas não devem ser usadas para alinhamento em processos subsequentes.
2. Perfuração de furos FPC
Como placas de circuito impresso rígidas (PCB), furos passantes em PCB flexível podem ser perfurados usando furação CNC. No entanto, a furação CNC não é adequada para circuitos de dupla face baseados em rolos com furos passantes metalizados. À medida que os projetos de circuitos se tornam mais densos e os diâmetros dos furos passantes menores, as limitações da furação CNC levaram à adoção de outras técnicas de furação, como corrosão a plasma, perfuração a laser, micropuncionamento e corrosão química. Essas técnicas mais recentes são mais compatíveis com os requisitos do processo baseado em rolos.
Perfuração CNC
A maioria dos furos passantes em PCB flexível de dupla face ainda são perfurados usando Máquinas CNCEssas máquinas CNC são essencialmente as mesmas usadas para PCBs rígidos, embora algumas condições sejam diferentes. Como as PCBs flexíveis são finas, várias folhas podem ser empilhadas para perfuração. Em condições favoráveis, de 10 a 15 folhas podem ser perfuradas simultaneamente. Laminados à base de papel fenólico ou laminados epóxi de fibra de vidro podem ser usados como folhas de suporte e cobertura, ou placas de alumínio com espessura de 0.2 a 0.4 mm também podem ser usadas. Brocas para PCBs flexíveis estão disponíveis no mercado, e brocas para perfuração de PCBs rígidos também podem ser usadas para PCBs flexíveis.
As condições para perfuração, fresagem da película de cobertura e conformação da placa de reforço são geralmente semelhantes. No entanto, devido à maciez do adesivo usado em materiais de PCB flexíveis, ele pode aderir facilmente à broca, exigindo inspeção frequente das condições da broca e um aumento adequado em sua velocidade de rotação. Cuidados especiais devem ser tomados ao perfurar PCBs flexíveis multicamadas ou PCB rígido-flexível.
perfuração
A micropunção não é uma técnica nova e tem sido utilizada para produção em massa. Como os processos baseados em rolos envolvem produção contínua, existem muitos casos em que furos passantes são puncionados em formato de rolo. No entanto, a punção em massa é limitada a diâmetros de furo de 0.6 a 0.8 mm e, em comparação com a furação CNC, a punção é mais demorada e requer operação manual. O processo inicial frequentemente envolve grandes dimensões, o que torna as matrizes de punção correspondentemente maiores e mais caras. Embora a produção em massa possa reduzir custos, a depreciação do equipamento é significativa e, para a produção em pequenos lotes, a furação CNC oferece mais flexibilidade e eficiência de custos.
Nos últimos anos, no entanto, avanços significativos foram feitos tanto na precisão das matrizes de puncionamento quanto na furação CNC. A punção tornou-se mais viável para PCBs flexíveis. As tecnologias mais recentes de matrizes podem criar furos de até 75 µm em laminados revestidos de cobre sem adesivo, com uma espessura de substrato de 25 µm. Sob condições adequadas, furos de até 50 µm também podem ser puncionados. As puncionadeiras também foram automatizadas e matrizes menores estão agora disponíveis, tornando a punção uma opção viável para PCBs flexíveis. No entanto, nem a furação nem a punção CNC são adequadas para o processamento de furos cegos.
Perfuração a laser
A tecnologia laser permite perfurar os menores furos passantes. Diversos tipos de máquinas de perfuração a laser são utilizados para PCBs flexíveis, incluindo lasers excimer, lasers de CO₂, lasers YAG (granada de ítrio e alumínio) e lasers de argônio.
Os lasers de CO₂ perfuram apenas camadas de isolamento, enquanto os lasers YAG perfuram tanto a camada de isolamento quanto a folha de cobre. Perfurar a camada de isolamento é significativamente mais rápido do que perfurar a folha de cobre, portanto, usar um único laser para todos os processos de perfuração é ineficiente. Normalmente, a folha de cobre é primeiro gravada para formar o padrão de furos e, em seguida, a camada de isolamento é removida para formar o furo passante. Este método permite que diâmetros de furos extremamente pequenos sejam perfurados por lasers. No entanto, a precisão do posicionamento entre os furos superior e inferior pode limitar o diâmetro do furo. Para vias cegas, o problema do alinhamento vertical não surge, pois apenas a folha de cobre de um lado é gravada.
Os lasers excimer são capazes de perfurar os furos mais finos. Utilizam luz ultravioleta que decompõe diretamente a estrutura molecular da resina do substrato, gerando calor mínimo e limitando os danos à área ao redor do furo. Isso resulta em paredes de furo lisas e verticais. Se o feixe de laser puder ser ainda mais reduzido, furos com diâmetros de 10 a 20 µm podem ser perfurados. No entanto, à medida que a relação de aspecto aumenta, a galvanoplastia de cobre úmido torna-se cada vez mais difícil.
Um problema fundamental com a perfuração a laser excimer é que a decomposição da resina produz resíduos de negro de fumo nas paredes do furo, que devem ser limpos antes da galvanização. Além disso, a uniformidade do laser pode levar à formação de resíduos semelhantes a bambu durante o processamento de furos cegos. O maior desafio da perfuração a laser excimer é sua baixa velocidade e alto custo, limitando seu uso a aplicações que exigem alta precisão e confiabilidade para furos muito pequenos.
As brocas a laser de CO₂, por outro lado, são muito mais rápidas e menos custosas, mas apresentam qualidade de furo inferior, com diâmetros tipicamente variando de 70 a 100 µm. No entanto, a velocidade de processamento é significativamente maior do que a dos lasers excimer, tornando a perfuração a laser de CO₂ mais econômica, especialmente para matrizes de furos de alta densidade.
Ao utilizar lasers de CO₂ para perfurar vias cegas, é crucial que o laser atinja apenas a superfície de cobre. A remoção de material orgânico da superfície é desnecessária, mas o pós-processamento com corrosão química ou por plasma pode ser necessário para limpar a superfície de cobre.
3. Metalização de furos
O processo de metalização de furos para PCB flexível é semelhante ao usado para PCB rígidoAvanços recentes substituíram o revestimento químico pelo revestimento direto, utilizando camadas condutoras à base de carbono. Essa técnica também foi introduzida na fabricação de PCBs flexíveis.
Como as placas de circuito impresso flexíveis são macias, são necessários fixadores especiais para fixá-las durante a metalização. Esses fixadores não apenas mantêm a placa no lugar, mas também garantem a estabilidade no banho de galvanoplastia. Caso contrário, a espessura irregular do revestimento de cobre pode levar a problemas como curtos-circuitos e pontes durante a corrosão. Para obter um revestimento de cobre uniforme, a placa de circuito impresso flexível deve ser esticada firmemente dentro do fixador, e deve-se prestar muita atenção ao posicionamento dos eletrodos.
4. Limpeza de superfícies de folha de cobre
Para melhorar a adesão da máscara de resina, a superfície da folha de cobre deve ser limpa antes da aplicação da resina. Embora pareça um processo simples, cuidados especiais devem ser tomados com PCBs flexíveis.
Normalmente, a limpeza envolve métodos químicos e mecânicos. Para padrões de precisão, ambos os métodos são frequentemente combinados. A escovação mecânica pode ser complicada; se a escova for muito dura, pode danificar a folha de cobre, mas se for muito macia, a limpeza pode ser insuficiente. Geralmente, são utilizadas escovas de náilon, e o comprimento e a dureza das escovas devem ser cuidadosamente selecionados. Dois rolos de escova são colocados acima da correia transportadora, girando na direção oposta ao movimento da correia. No entanto, a pressão excessiva dos rolos de escova pode alongar o substrato, levando a alterações dimensionais.
Se a superfície de cobre não for devidamente limpa, a adesão da máscara de resina será baixa, reduzindo o rendimento do processo de corrosão. Devido à melhoria da qualidade dos laminados de folha de cobre nos últimos anos, a limpeza da superfície pode ser dispensada para circuitos de um lado. No entanto, para padrões de precisão abaixo de 100 µm, limpeza de superfícies continua essencial.
