1. Резка материала FPC
За исключением некоторых материалов, большинство материалов, используемых в гибких печатных платах (ФПК)) поставляются в рулонах. Поскольку не все процессы требуют рулонных технологий, некоторые процессы, такие как сверление металлизированных отверстий в двухсторонних гибких печатных платах, должны выполняться с использованием листовых материалов. Первым шагом для двухсторонних гибких печатных плат является резка материала на листы.
Гибкие ламинаты с медным покрытием имеют очень низкую устойчивость к механическим нагрузкам и могут быть легко повреждены. Любое повреждение в процессе резки может существенно повлиять на выход последующих процессов. Поэтому, хотя резка может показаться простой, необходимо проявлять большую осторожность, чтобы обеспечить качество материала. Для небольших партий можно использовать ручные режущие машины или вращающиеся резаки. Для крупномасштабного производства предпочтительны автоматические режущие машины.
Будь то односторонние или двухсторонние медные ламинаты или пленки для покрытия, точность резки может достигать ±0.33 мм. Процесс резки очень надежен, а разрезанный материал автоматически аккуратно укладывается, без необходимости ручной обработки на выходе. Процесс минимизирует повреждение материала, и материал остается практически без складок или царапин. Более того, современное оборудование может автоматически резать ФПК протравлено в рулонном формате с использованием оптических датчиков, которые обнаруживают протравленные шаблоны выравнивания, достигая точности резки 0.3 мм. Однако обрезанные края не должны использоваться для выравнивания в последующих процессах.
2. Бурение отверстий FPC
Как и в случае с жесткими печатными платами (ПП), сквозные отверстия в гибкая печатная плата можно сверлить с помощью сверления с ЧПУ. Однако сверление с ЧПУ не подходит для двухсторонних схем на основе валков с металлизированными сквозными отверстиями. Поскольку конструкции схем становятся плотнее, а диаметры сквозных отверстий меньше, ограничения сверления с ЧПУ привели к принятию других методов сверления отверстий, таких как плазменное травление, лазерное сверление, микропробивание и химическое травление. Эти новые методы более совместимы с требованиями процесса на основе валков.
Сверление с ЧПУ
Большинство сквозных отверстий в двухсторонних гибких печатных платах по-прежнему сверлятся с использованием Станки с ЧПУ. Эти станки с ЧПУ по сути такие же, как и те, которые используются для жестких печатных плат, хотя некоторые условия отличаются. Поскольку гибкие печатные платы тонкие, для сверления можно укладывать несколько листов. При благоприятных условиях можно сверлить от 10 до 15 листов одновременно. В качестве подложки и покрытия можно использовать ламинаты на основе фенольной бумаги или стекловолокна и эпоксидной смолы, или также можно использовать алюминиевые пластины толщиной от 0.2 до 0.4 мм. Сверла, используемые в гибких печатных платах, доступны на рынке, а сверла, используемые для сверления жестких печатных плат, также можно использовать для гибких.
Условия сверления, фрезерования защитной пленки и формования армирующей платы в целом схожи. Однако из-за мягкости клея, используемого в гибких материалах печатных плат, он может легко прилипнуть к сверлу, требуя частого осмотра состояния сверла и соответствующего увеличения скорости его вращения. Особую осторожность следует проявлять при сверлении многослойных гибких печатных плат или жестко-гибкая печатная плата.
перфорация
Микропробивка не является новой технологией и использовалась для массового производства. Поскольку процессы на основе рулонов подразумевают непрерывное производство, существует много случаев, когда сквозные отверстия пробиваются в формате рулона. Однако массовая пробивание ограничена диаметром отверстий 0.6–0.8 мм, и по сравнению со сверлением с ЧПУ, пробивание занимает больше времени и требует ручного управления. Первоначальный процесс часто включает большие размеры, что делает штампы для пробивки соответственно больше и дороже. Хотя массовое производство может снизить затраты, амортизация оборудования значительна, и для мелкосерийного производства сверление с ЧПУ обеспечивает большую гибкость и экономическую эффективность.
Однако в последние годы были достигнуты значительные успехи как в точности штамповочных штампов, так и в сверлении с ЧПУ. Теперь штамповка стала более осуществимой для гибких печатных плат. Новейшие технологии штампов позволяют создавать отверстия размером до 75 мкм в бесклеевых медных ламинатах с толщиной подложки 25 мкм. При подходящих условиях можно также пробивать отверстия размером до 50 мкм. Штамповочные станки также были автоматизированы, и теперь доступны штампы меньшего размера, что делает штамповку жизнеспособным вариантом для гибких печатных плат. Однако ни сверление с ЧПУ, ни штамповка не подходят для обработки глухих отверстий.
Лазерное сверление
Лазерная технология позволяет сверлить мельчайшие сквозные отверстия. Для гибких печатных плат используются несколько типов лазерных сверлильных станков, включая эксимерные лазеры, CO₂-лазеры, YAG-лазеры (иттрий-алюминиевый гранат) и аргоновые лазеры.
Лазеры CO₂ могут сверлить только изоляционные слои, тогда как лазеры YAG могут сверлить как изоляционный слой, так и медную фольгу. Сверление изоляционного слоя происходит значительно быстрее, чем сверление медной фольги, поэтому использование одного лазера для всех процессов сверления неэффективно. Обычно сначала протравливается медная фольга для формирования рисунка отверстий, а затем удаляется изоляционный слой для формирования сквозного отверстия. Этот метод позволяет сверлить лазерами отверстия чрезвычайно малого диаметра. Однако точность позиционирования между верхним и нижним отверстиями может ограничивать диаметр отверстия. Для глухих переходных отверстий проблема вертикального выравнивания не возникает, поскольку протравливается только медная фольга с одной стороны.
Эксимерные лазеры способны сверлить самые тонкие отверстия. Эксимерные лазеры используют ультрафиолетовый свет, который напрямую разрушает молекулярную структуру смолы субстрата, генерируя минимальное тепло и ограничивая повреждение области вокруг отверстия. Это приводит к гладким вертикальным стенкам отверстия. Если лазерный луч можно еще больше уменьшить в размере, можно сверлить отверстия диаметром 10–20 мкм. Однако по мере увеличения соотношения сторон мокрое меднение становится все более затруднительным.
Ключевой проблемой сверления эксимерным лазером является то, что разложение смолы приводит к образованию остатков сажи на стенках отверстий, которые необходимо очищать перед нанесением покрытия. Кроме того, однородность лазера может привести к образованию остатков, похожих на бамбук, при обработке глухих отверстий. Самая большая проблема сверления эксимерным лазером — это его низкая скорость и высокая стоимость, что ограничивает его применение приложениями, требующими высокой точности и надежности для очень маленьких отверстий.
Сверла CO₂-лазера, напротив, намного быстрее и дешевле, но качество отверстий хуже, диаметры обычно составляют от 70 до 100 мкм. Однако скорость обработки значительно выше, чем у эксимерных лазеров, что делает сверление CO₂-лазером более экономически эффективным, особенно для массивов отверстий высокой плотности.
При использовании CO₂-лазеров для сверления глухих отверстий важно, чтобы лазер достигал только поверхности меди. Удаление органического материала с поверхности необязательно, но может потребоваться последующая обработка с помощью химического или плазменного травления для очистки поверхности меди.
3. Металлизация отверстий
Процесс металлизации отверстий для гибких печатных плат аналогичен тому, который используется для жесткая печатная плата. Недавние достижения заменили химическое покрытие прямым покрытием с использованием проводящих слоев на основе углерода. Эта технология также была внедрена в производство гибких печатных плат.
Поскольку гибкие печатные платы мягкие, для фиксации плат во время металлизации требуются специальные приспособления. Эти приспособления не только удерживают печатную плату на месте, но и обеспечивают устойчивость в гальванической ванне. В противном случае неравномерная толщина медного покрытия может привести к таким проблемам, как короткие замыкания и образование мостиков во время травления. Для достижения равномерного медного покрытия гибкая печатная плата должна быть плотно натянута внутри приспособления, и особое внимание следует уделять расположению электродов.
4. Очистка поверхности медной фольги
Для улучшения адгезии резистивной маски поверхность медной фольги должна быть очищена перед нанесением резиста. Хотя это кажется простым процессом, необходимо соблюдать особую осторожность для гибких печатных плат.
Обычно очистка включает в себя как химические, так и механические методы. Для точных рисунков оба метода часто комбинируются. Механическая очистка может быть сложной; если щетка слишком жесткая, она может повредить медную фольгу, но если она слишком мягкая, очистка может быть недостаточной. Обычно используются нейлоновые щетки, а длина и жесткость щеток должны быть тщательно подобраны. Два щеточных валика размещаются над лентой конвейера, вращаясь в противоположном направлении движения ленты. Однако чрезмерное давление со стороны щеточных валиков может удлинить подложку, что приведет к изменению размеров.
Если медная поверхность не очищена должным образом, адгезия резистивной маски будет плохой, что снизит выход процесса травления. Благодаря улучшению качества ламинатов медной фольги в последние годы, очистку поверхности можно пропустить для односторонних схем. Однако для прецизионных рисунков менее 100 мкм, очистка поверхности остается существенным.
