1. Cắt vật liệu FPC
Ngoại trừ một số vật liệu nhất định, hầu hết các vật liệu được sử dụng trong mạch in mềm (FPC) được sản xuất theo dạng cuộn. Vì không phải tất cả các quy trình đều yêu cầu kỹ thuật cán, một số quy trình, chẳng hạn như khoan lỗ kim loại trên PCB mềm hai mặt, phải được thực hiện bằng vật liệu dạng tấm. Bước đầu tiên để sản xuất PCB mềm hai mặt là cắt vật liệu thành các tấm.
Tấm laminate đồng mềm dẻo có khả năng chịu ứng suất cơ học rất thấp và dễ bị hư hỏng. Bất kỳ hư hỏng nào trong quá trình cắt đều có thể ảnh hưởng đáng kể đến năng suất của các công đoạn tiếp theo. Do đó, mặc dù việc cắt có vẻ đơn giản, nhưng cần hết sức cẩn thận để đảm bảo chất lượng vật liệu. Đối với số lượng nhỏ, có thể sử dụng máy cắt thủ công hoặc máy cắt quay. Đối với sản xuất quy mô lớn, máy cắt tự động được ưu tiên hơn.
Cho dù là màng phủ đồng một mặt hay hai mặt, độ chính xác cắt có thể đạt ±0.33 mm. Quy trình cắt có độ tin cậy cao, vật liệu cắt được xếp chồng gọn gàng tự động, không cần thao tác thủ công tại đầu ra. Quy trình này giảm thiểu hư hỏng vật liệu, và vật liệu hầu như không bị nhăn hay trầy xước. Hơn nữa, thiết bị tiên tiến có thể tự động cắt. FPC được khắc trên dạng cuộn bằng cảm biến quang học phát hiện các mẫu căn chỉnh đã khắc, đạt độ chính xác cắt 0.3 mm. Tuy nhiên, không nên sử dụng các cạnh cắt để căn chỉnh trong các quy trình tiếp theo.
2. Khoan lỗ FPC
Giống như các bảng mạch in cứng (PCB), các lỗ xuyên qua PCB linh hoạt Có thể khoan bằng phương pháp khoan CNC. Tuy nhiên, khoan CNC không phù hợp với mạch hai mặt dạng trục lăn có lỗ xuyên kim loại. Khi thiết kế mạch ngày càng dày đặc và đường kính lỗ xuyên kim loại ngày càng nhỏ, những hạn chế của khoan CNC đã dẫn đến việc áp dụng các kỹ thuật khoan lỗ khác như khắc plasma, khoan laser, đột lỗ siêu nhỏ và khắc hóa học. Các kỹ thuật mới này tương thích hơn với các yêu cầu quy trình dạng trục lăn.
Khoan CNC
Hầu hết các lỗ xuyên qua trong PCB linh hoạt hai mặt vẫn được khoan bằng Máy CNC. Các máy CNC này về cơ bản giống với các máy được sử dụng cho PCB cứng, mặc dù một số điều kiện có thể khác nhau. Vì PCB mềm mỏng, nên có thể xếp chồng nhiều tấm để khoan. Trong điều kiện thuận lợi, có thể khoan đồng thời 10 đến 15 tấm. Có thể sử dụng tấm ép giấy phenolic hoặc tấm ép epoxy sợi thủy tinh làm lớp nền và lớp phủ, hoặc cũng có thể sử dụng tấm nhôm dày từ 0.2 đến 0.4 mm. Các mũi khoan dùng cho PCB mềm có sẵn trên thị trường, và các mũi khoan dùng để khoan PCB cứng cũng có thể được sử dụng cho PCB mềm.
Các điều kiện khoan, phay màng phủ và định hình tấm gia cường nhìn chung tương tự nhau. Tuy nhiên, do chất kết dính mềm được sử dụng trong vật liệu PCB dẻo nên nó dễ bám dính vào mũi khoan, đòi hỏi phải thường xuyên kiểm tra tình trạng mũi khoan và tăng tốc độ quay phù hợp. Cần hết sức cẩn thận khi khoan PCB dẻo nhiều lớp hoặc PCB cứng nhắc.
Đột
Kỹ thuật đột dập vi mô không phải là một kỹ thuật mới và đã được sử dụng trong sản xuất hàng loạt. Do quy trình sản xuất theo trục lăn liên tục, nhiều trường hợp đột lỗ xuyên tâm được thực hiện theo dạng trục lăn. Tuy nhiên, đột dập hàng loạt bị giới hạn ở đường kính lỗ từ 0.6–0.8 mm, và so với khoan CNC, đột dập mất nhiều thời gian hơn và đòi hỏi thao tác thủ công. Quy trình ban đầu thường liên quan đến kích thước lớn, khiến khuôn đột dập lớn hơn và đắt hơn. Mặc dù sản xuất hàng loạt có thể giảm chi phí, nhưng khấu hao thiết bị lại đáng kể, và đối với sản xuất hàng loạt nhỏ, khoan CNC mang lại tính linh hoạt và hiệu quả chi phí cao hơn.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây, độ chính xác của khuôn đột và khoan CNC đã có những tiến bộ đáng kể. Việc đột hiện đã trở nên khả thi hơn đối với PCB dẻo. Các công nghệ khuôn đột mới nhất có thể tạo ra các lỗ nhỏ tới 75 µm trên các tấm đồng mỏng không keo dán với độ dày lớp nền là 25 µm. Trong điều kiện thích hợp, các lỗ nhỏ tới 50 µm cũng có thể được đột. Máy đột cũng đã được tự động hóa, và hiện nay đã có các khuôn đột nhỏ hơn, khiến việc đột trở thành một lựa chọn khả thi cho PCB dẻo. Tuy nhiên, cả khoan CNC và đột đều không phù hợp để gia công các lỗ mù.
Khoan laser
Công nghệ laser có thể khoan những lỗ xuyên thấu nhỏ nhất. Một số loại máy khoan laser được sử dụng cho PCB mềm, bao gồm laser excimer, laser CO₂, laser YAG (yttrium aluminum garnet) và laser argon.
Laser CO₂ chỉ có thể khoan lớp cách điện, trong khi laser YAG có thể khoan cả lớp cách điện và lá đồng. Khoan lớp cách điện nhanh hơn đáng kể so với khoan lá đồng, do đó, việc sử dụng một laser duy nhất cho tất cả các quy trình khoan là không hiệu quả. Thông thường, lá đồng được khắc trước để tạo hình lỗ, sau đó lớp cách điện được loại bỏ để tạo lỗ xuyên. Phương pháp này cho phép khoan bằng laser đường kính lỗ cực nhỏ. Tuy nhiên, độ chính xác định vị giữa lỗ trên và lỗ dưới có thể hạn chế đường kính lỗ. Đối với lỗ xuyên mù, vấn đề căn chỉnh theo chiều dọc không phát sinh vì chỉ khắc lá đồng ở một mặt.
Laser Excimer có khả năng khoan những lỗ siêu nhỏ. Laser Excimer sử dụng tia cực tím trực tiếp phá vỡ cấu trúc phân tử của nhựa nền, tạo ra nhiệt lượng tối thiểu và hạn chế hư hại cho khu vực xung quanh lỗ. Điều này tạo ra thành lỗ nhẵn, thẳng đứng. Nếu chùm tia laser có thể được thu nhỏ hơn nữa, có thể khoan được các lỗ có đường kính từ 10–20 µm. Tuy nhiên, khi tỷ lệ khung hình tăng lên, việc mạ đồng ướt trở nên ngày càng khó khăn.
Một vấn đề quan trọng với khoan laser excimer là quá trình phân hủy nhựa tạo ra cặn carbon đen trên thành lỗ, cần được làm sạch trước khi mạ. Ngoài ra, tính đồng nhất của tia laser có thể dẫn đến cặn giống như tre khi xử lý lỗ mù. Thách thức lớn nhất của khoan laser excimer là tốc độ chậm và chi phí cao, hạn chế việc sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác và độ tin cậy cao cho các lỗ rất nhỏ.
Ngược lại, máy khoan laser CO₂ nhanh hơn nhiều và ít tốn kém hơn, nhưng chất lượng lỗ khoan kém hơn, với đường kính thường dao động từ 70 đến 100 µm. Tuy nhiên, tốc độ xử lý nhanh hơn đáng kể so với laser excimer, giúp việc khoan laser CO₂ tiết kiệm chi phí hơn, đặc biệt là đối với các mảng lỗ có mật độ cao.
Khi sử dụng laser CO₂ để khoan lỗ mù, điều quan trọng là tia laser chỉ chạm đến bề mặt đồng. Việc loại bỏ vật liệu hữu cơ khỏi bề mặt là không cần thiết, nhưng có thể cần xử lý hậu kỳ bằng phương pháp khắc hóa học hoặc plasma để làm sạch bề mặt đồng.
3. Kim loại hóa lỗ
Quá trình kim loại hóa lỗ cho PCB linh hoạt tương tự như quá trình được sử dụng cho PCB cứngNhững tiến bộ gần đây đã thay thế mạ hóa học bằng mạ trực tiếp sử dụng lớp dẫn điện gốc carbon. Kỹ thuật này cũng đã được ứng dụng trong sản xuất PCB mềm.
Vì PCB mềm rất mềm, cần có các thiết bị cố định đặc biệt để cố định các tấm mạch trong quá trình mạ kim loại. Các thiết bị này không chỉ giữ PCB cố định mà còn đảm bảo độ ổn định trong bể mạ. Nếu không, độ dày lớp mạ đồng không đồng đều có thể dẫn đến các vấn đề như chập mạch và cầu nối trong quá trình khắc. Để đạt được lớp mạ đồng đồng đều, PCB mềm phải được kéo căng chặt chẽ bên trong thiết bị cố định, và cần chú ý cẩn thận đến vị trí điện cực.
4. Làm sạch bề mặt lá đồng
Để cải thiện độ bám dính của lớp phủ chống dính, bề mặt lá đồng phải được làm sạch trước khi phủ lớp chống dính. Mặc dù quá trình này có vẻ đơn giản, nhưng cần đặc biệt cẩn thận đối với PCB mềm.
Thông thường, việc vệ sinh bao gồm cả phương pháp hóa học và cơ học. Để tạo ra các hoa văn chính xác, cả hai phương pháp thường được kết hợp. Việc chải cơ học có thể khá phức tạp; nếu bàn chải quá cứng, nó có thể làm hỏng lá đồng, nhưng nếu quá mềm, việc vệ sinh có thể không đủ. Thông thường, bàn chải nylon được sử dụng, và chiều dài cũng như độ cứng của bàn chải phải được lựa chọn cẩn thận. Hai con lăn bàn chải được đặt phía trên băng tải, quay ngược chiều chuyển động của băng tải. Tuy nhiên, áp lực quá mức từ các con lăn bàn chải có thể làm giãn bề mặt vật liệu, dẫn đến thay đổi kích thước.
Nếu bề mặt đồng không được làm sạch đúng cách, độ bám dính của lớp phủ chống ăn mòn sẽ kém, làm giảm năng suất của quá trình khắc. Do chất lượng của các tấm đồng mỏng được cải thiện trong những năm gần đây, việc làm sạch bề mặt có thể được bỏ qua đối với các mạch một mặt. Tuy nhiên, đối với các mẫu chính xác dưới 100 µm, làm sạch bề mặt vẫn là điều cần thiết.
