1. Tăierea materialului FPC
Cu excepția anumitor materiale, majoritatea materialelor utilizate în circuitele imprimate flexibile (FPC)) vin în role. Deoarece nu toate procesele necesită tehnici bazate pe role, unele procese, cum ar fi găurirea găurilor metalizate în PCB-uri flexibile față-verso, trebuie efectuate cu materiale sub formă de foaie. Primul pas pentru PCB-uri flexibile față-verso este tăierea materialului în foi.
Laminatele flexibile placate cu cupru au o toleranță foarte scăzută la solicitări mecanice și pot fi ușor deteriorate. Orice deteriorare în timpul procesului de tăiere poate afecta semnificativ randamentul proceselor ulterioare. Prin urmare, deși tăierea poate părea simplă, trebuie acordată o atenție deosebită pentru a asigura calitatea materialului. Pentru cantități mici, se pot utiliza mașini de tăiat manuale sau mașini de tăiat rotative. Pentru producția la scară largă, sunt preferabile mașinile de tăiat automate.
Indiferent dacă este vorba de laminate placate cu cupru, cu o singură față sau cu două fețe, sau de pelicule de acoperire, precizia de tăiere poate atinge ±0.33 mm. Procesul de tăiere este extrem de fiabil, iar materialul tăiat este stivuit automat și ordonat, fără a fi nevoie de manipulare manuală la ieșire. Procesul minimizează deteriorarea materialului, iar materialul rămâne aproape lipsit de cute sau zgârieturi. Mai mult, echipamentele avansate pot tăia automat... FPC-uri gravat în format rolă folosind senzori optici care detectează modelele de aliniere gravate, atingând o precizie de tăiere de 0.3 mm. Cu toate acestea, marginile tăiate nu ar trebui utilizate pentru aliniere în procesele ulterioare.
2. Găurire FPC
La fel ca plăcile cu circuite imprimate rigide (PCB), găurile străpunse din PCB flexibil poate fi găurit folosind găurire CNC. Cu toate acestea, găurirea CNC nu este potrivită pentru circuite dublu-fațetate pe bază de role cu găuri străpunse metalizate. Pe măsură ce designul circuitelor devin mai dens, iar diametrele găurilor străpunse sunt mai mici, limitările găuririi CNC au dus la adoptarea altor tehnici de găurire, cum ar fi gravarea cu plasmă, găurirea cu laser, micro-perforarea și gravarea chimică. Aceste tehnici mai noi sunt mai compatibile cu cerințele procesului pe bază de role.
Foraj CNC
Majoritatea găurilor străpunse din PCB-urile flexibile cu două fețe sunt încă găurite folosind Mașini CNCAceste mașini CNC sunt în esență aceleași cu cele utilizate pentru PCB-uri rigide, deși unele condiții diferă. Deoarece PCB-urile flexibile sunt subțiri, se pot stivui mai multe foi pentru găurire. În condiții favorabile, se pot găuri simultan 10 până la 15 foi. Laminatele pe bază de hârtie fenolică sau laminatele epoxidice din fibră de sticlă pot fi utilizate ca foi de suport și de acoperire, sau se pot utiliza și plăci de aluminiu cu o grosime de 0.2 până la 0.4 mm. Burghiele utilizate în PCB-urile flexibile sunt disponibile pe piață, iar burghiele utilizate pentru găurirea PCB-urilor rigide pot fi utilizate și pentru cele flexibile.
Condițiile pentru găurirea, frezarea foliei de acoperire și modelarea plăcii de armare sunt în general similare. Cu toate acestea, datorită moliciunii adezivului utilizat în materialele PCB flexibile, acesta poate adera ușor la burghiu, necesitând inspecții frecvente ale stării burghiului și o creștere corespunzătoare a vitezei sale de rotație. Trebuie acordată o atenție deosebită la găurirea PCB-urilor flexibile multistrat sau PCB rigid-flexibil.
stantare
Micro-ștanțarea nu este o tehnică nouă și a fost utilizată pentru producția de masă. Deoarece procesele bazate pe role implică producție continuă, există multe cazuri în care găurile străpunse sunt perforate în format rolă. Cu toate acestea, perforarea în masă este limitată la diametre ale găurilor de 0.6–0.8 mm și, în comparație cu găurirea CNC, găurirea durează mai mult și necesită operare manuală. Procesul inițial implică adesea dimensiuni mari, ceea ce face ca matrițele de găurire să fie corespunzător mai mari și mai scumpe. Deși producția de masă poate reduce costurile, amortizarea echipamentelor este semnificativă, iar pentru producția în loturi mici, găurirea CNC oferă mai multă flexibilitate și eficiență a costurilor.
În ultimii ani, însă, s-au înregistrat progrese semnificative atât în ceea ce privește precizia matrițelor de perforare, cât și în ceea ce privește găurirea CNC. Perforarea a devenit acum mai fezabilă pentru PCB-urile flexibile. Cele mai recente tehnologii cu matrițe pot crea găuri de până la 75 µm în laminate placate cu cupru fără adeziv, cu o grosime a substratului de 25 µm. În condiții adecvate, se pot perfora și găuri de până la 50 µm. Mașinile de perforat au fost, de asemenea, automatizate, iar acum sunt disponibile matrițe mai mici, ceea ce face ca perforarea să fie o opțiune viabilă pentru PCB-urile flexibile. Cu toate acestea, nici găurirea CNC, nici perforarea nu sunt potrivite pentru prelucrarea găurilor înfundate.
Forare cu laser
Tehnologia laser poate găuri cele mai mici găuri străpunse. Pentru PCB-uri flexibile se utilizează mai multe tipuri de mașini de găurit cu laser, inclusiv lasere cu excimeri, lasere cu CO₂, lasere YAG (granat de ytriu și aluminiu) și lasere cu argon.
Laserele CO₂ pot găuri doar straturile izolatoare, în timp ce laserele YAG pot găuri atât stratul izolator, cât și folia de cupru. Găurirea stratului izolator este semnificativ mai rapidă decât găurirea foliei de cupru, așadar utilizarea unui singur laser pentru toate procesele de găurire este ineficientă. De obicei, folia de cupru este mai întâi gravată pentru a forma modelul găurii, iar apoi stratul izolator este îndepărtat pentru a forma gaura străpunsă. Această metodă permite găurirea cu lasere a unor diametre extrem de mici ale găurilor. Cu toate acestea, precizia de poziționare dintre găurile superioare și inferioare poate limita diametrul găurii. Pentru via-urile oarbe, problema alinierii verticale nu apare, deoarece doar folia de cupru a unei părți este gravată.
Laserele excimerice sunt capabile să găurească cele mai fine găuri. Laserele excimerice utilizează lumina ultravioletă care descompune direct structura moleculară a rășinii substratului, generând căldură minimă și limitând deteriorarea zonei din jurul găurii. Acest lucru are ca rezultat pereți netezi și verticali ai găurii. Dacă fasciculul laser poate fi redus și mai mult în dimensiune, se pot găuri găuri cu diametre de 10-20 µm. Cu toate acestea, pe măsură ce raportul de aspect crește, placarea umedă cu cupru devine din ce în ce mai dificilă.
O problemă cheie a găuririi cu laser excimer este că descompunerea rășinii produce reziduuri de negru de fum pe pereții găurii, care trebuie curățați înainte de placare. În plus, uniformitatea laserului poate duce la reziduuri asemănătoare bambusului la prelucrarea găurilor înfundate. Cea mai mare provocare a găuririi cu laser excimer este viteza redusă și costul ridicat, limitând utilizarea sa la aplicații care necesită precizie și fiabilitate ridicată pentru găuri foarte mici.
Burghiele cu laser CO₂, prin contrast, sunt mult mai rapide și mai puțin costisitoare, dar au o calitate mai slabă a găurilor, cu diametre cuprinse de obicei între 70 și 100 µm. Cu toate acestea, viteza de procesare este semnificativ mai mare decât cea a laserelor cu excimeri, ceea ce face ca găurirea cu laser CO₂ să fie mai rentabilă, în special pentru rețele de găuri cu densitate mare.
Când se utilizează lasere CO₂ pentru a găuri fire oarbe, este esențial ca laserul să ajungă doar la suprafața de cupru. Îndepărtarea materialului organic de pe suprafață nu este necesară, dar poate fi necesară o post-procesare cu gravare chimică sau cu plasmă pentru a curăța suprafața de cupru.
3. Metalizarea găurilor
Procesul de metalizare a găurilor pentru PCB-uri flexibile este similar cu cel utilizat pentru PCB rigidProgresele recente au înlocuit placarea chimică cu placarea directă folosind straturi conductive pe bază de carbon. Această tehnică a fost introdusă și în fabricarea PCB-urilor flexibile.
Deoarece PCB-urile flexibile sunt moi, sunt necesare dispozitive speciale de fixare pentru a le fixa în timpul metalizării. Aceste dispozitive nu numai că fixează PCB-ul la locul lui, dar asigură și stabilitatea în baia de placare. În caz contrar, grosimea neuniformă a cuprării poate duce la probleme precum scurtcircuitări și punți în timpul gravării. Pentru a obține o placare uniformă cu cupru, PCB-ul flexibil trebuie întins strâns în dispozitivul de fixare și trebuie acordată o atenție deosebită poziționării electrodului.
4. Curățarea suprafețelor din folie de cupru
Pentru a îmbunătăți aderența măștii de rezist, suprafața foliei de cupru trebuie curățată înainte de aplicarea rezistului. Chiar dacă acesta pare un proces simplu, trebuie acordată o atenție deosebită în cazul PCB-urilor flexibile.
De obicei, curățarea implică atât metode chimice, cât și mecanice. Pentru modelele de precizie, ambele metode sunt adesea combinate. Perierea mecanică poate fi dificilă; dacă peria este prea dură, poate deteriora folia de cupru, dar dacă este prea moale, curățarea poate fi insuficientă. În general, se folosesc perii de nailon, iar lungimea și duritatea periilor trebuie selectate cu atenție. Două role de perie sunt plasate deasupra benzii transportoare, rotindu-se în direcția opusă mișcării benzii. Cu toate acestea, presiunea excesivă din partea rolelor de perie poate alungi substratul, ducând la modificări dimensionale.
Dacă suprafața de cupru nu este curățată corespunzător, aderența măștii de rezist va fi slabă, reducând randamentul procesului de gravare. Datorită calității îmbunătățite a laminatelor din folie de cupru în ultimii ani, curățarea suprafeței poate fi omisă pentru circuitele cu o singură față. Cu toate acestea, pentru modele de precizie sub 100 µm, curățarea suprafețelor rămâne esenţial.
