FPC切割

1.FPC材料切割

除某些特定材料外,柔性印刷電路中使用的大多數材料 (柔性電路板) 以卷材形式提供。由於並非所有製程都需要卷材技術,因此某些製程(例如在雙面柔性 PCB 上鑽金屬化孔)必須使用片狀材料完成。雙面柔性 PCB 的第一步是將材料切成片狀。

柔性覆銅板對機械應力的耐受性極低,容易損壞。切割過程中的任何損壞都會嚴重影響後續工序的良率。因此,切割看似簡單,但必須格外小心,以確保材料品質。小批量生產時,可以使用手動切割機或旋轉切割機。大規模生產時,則更傾向於使用自動切割機。

無論是單面或雙面覆銅板或覆蓋膜,切割精度均可達到±0.33毫米。切割過程高度可靠,切割後的材料自動整齊堆放,無需人工搬運。該工藝最大限度地減少了材料損壞,材料幾乎不會出現褶皺或刮痕。此外,先進的設備可以自動切割 柔性電路板 採用卷狀蝕刻,使用光學感測器檢測蝕刻的對準圖案,切割精度可達0.3毫米。但切割邊緣不應在後續工序中用於對準。

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2. FPC鑽孔

與剛性印刷電路板 (PCB) 一樣,通孔 柔性線路板 可以使用 CNC 鑽孔。然而,CNC 鑽孔不適用於具有金屬化通孔的捲式雙面電路。隨著電路設計越來越密集,通孔直徑越來越小,CNC 鑽孔的限制促使人們採用其他鑽孔技術,例如等離子蝕刻、雷射鑽孔、微沖孔和化學蝕刻。這些新技術更符合捲式工藝的要求。

CNC鑽孔

雙面柔性 PCB 中的大多數通孔仍採用 數控機床這些數控工具機與用於剛性PCB的工具機基本相同,但某些條件有所不同。由於柔性PCB很薄,因此可以堆疊多張PCB進行鑽孔。在良好條件下,可以同時鑽孔10至15張。可以使用酚醛紙基層壓板或玻璃纖維環氧層壓板作為背板和蓋板,也可以使用厚度為0.2至0.4毫米的鋁板。柔性PCB使用的鑽頭在市場上可以買到,用於鑽孔剛性PCB的鑽頭也可用於柔性PCB。

鑽孔、銑削覆蓋膜和成形補強板的條件大致相同。然而,由於柔性PCB材料中使用的黏合劑較軟,因此很容易黏附在鑽頭上,因此需要經常檢查鑽頭的狀況,並適當地提高鑽頭的轉速。在鑽孔多層柔性PCB或 軟硬結合板.

打洞器

微沖孔並非新技術,且已應用於大量生產。由於卷材工藝涉及連續生產,因此許多情況下會以捲材形式沖孔。然而,批量沖孔的孔徑僅限於0.6至0.8毫米,而且與數控鑽孔相比,沖孔耗時更長,且需要手動操作。初始工序通常涉及較大尺寸,因此沖孔模具也相應更大、更昂貴。雖然大量生產可以降低成本,但設備折舊成本較高;而對於小批量生產,數控鑽孔則更具靈活性和成本效益。

然而,近年來,沖孔模具精度和數控鑽孔技術都取得了顯著進展。如今,柔性PCB的沖孔加工變得更加可行。最新的模具技術可以在75 µm厚的無膠覆銅板中衝出小至25 µm的孔。在適當的條件下,甚至可以沖出小至50 µm的孔。沖孔機也已自動化,現在有了更小的模具,這使得沖孔成為柔性PCB的可行選擇。然而,數控鑽孔和沖孔都不適合處理盲孔。

激光鑽孔

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雷射技術可以鑽出最小的通孔。用於柔性PCB的雷射鑽孔機有幾種類型,包括準分子雷射、CO₂雷射、YAG(釔鋁石榴石)雷射和氬雷射。

CO₂ 雷射只能在絕緣層上鑽孔,而 YAG 雷射則可同時在絕緣層和銅箔上鑽孔。在絕緣層上鑽孔的速度明顯快於在銅箔上鑽孔,因此使用單一雷射器進行所有鑽孔製程效率低。通常,先蝕刻銅箔以形成孔圖案,然後去除絕緣層以形成通孔。這種方法允許使用雷射鑽孔出極小的孔徑。但是,頂部和底部孔之間的定位精度可能會限制孔徑。對於盲孔,由於僅蝕刻一側的銅箔,因此不會出現垂直對準的問題。

準分子雷射器能夠鑽出最精細的孔。準分子雷射使用紫外線直接分解基材樹脂的分子結構,產生的熱量極小,並最大程度地減少對孔周圍區域的傷害。這樣可以形成光滑垂直的孔壁。如果雷射光束的尺寸能夠進一步減小,則可以鑽出直徑為 10 至 20 微米的孔。然而,隨著縱橫比的增加,濕鍍銅變得越來越困難。

準分子雷射鑽孔的一個關鍵問題是樹脂分解會在孔壁上產生炭黑殘留物,這些殘留物必須在電鍍前清除。此外,雷射的均勻性問題可能會導致在加工盲孔時產生竹節狀殘留物。準分子雷射鑽孔的最大挑戰是速度慢且成本高,這限制了其在對極小孔徑要求高精度和高可靠性的應用中的應用。

相較之下,CO₂ 雷射鑽孔速度更快、成本更低,但孔品質較差,孔徑通常在 70 至 100 µm 之間。不過,CO₂ 雷射鑽孔的加工速度明顯快於準分子雷射器,因此更具成本效益,尤其適用於高密度孔陣列。

使用 CO₂ 雷射器鑽盲孔時,請務必確保雷射僅到達銅表面。無需去除表面的有機材料,但可能需要使用化學蝕刻或等離子蝕刻進行後處理,以清潔銅表面。

3. 孔金屬化

柔性 PCB 的孔金屬化製程與 剛性PCB最近的進展已將化學鍍技術替換為使用碳基導電層的直接鍍層。該技術也已應用於柔性PCB製造。

由於柔性 PCB 較軟,因此在金屬化過程中需要使用特殊的夾具來固定電路板。這些夾具不僅可以固定 PCB,還能確保其在電鍍槽中的穩定性。否則,鍍銅厚度不均勻會導致蝕刻過程中出現短路和橋接等問題。為了實現均勻的鍍銅,必須在夾具內將柔性 PCB 緊緊拉伸,並且必須仔細注意電極的定位。

4. 銅箔表面清洗

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為了提高光阻掩模的附著力,在塗覆光阻之前必須清潔銅箔表面。雖然這看似一個簡單的過程,但對於柔性PCB來說,必須特別小心。

通常,清潔方法包括化學和機械方法。對於精密圖案,通常兩種方法結合使用。機械刷洗可能比較棘手;如果刷子太硬,可能會損壞銅箔;如果刷子太軟,清潔效果可能不充分。通常使用尼龍刷,並且必須仔細選擇刷子的長度和硬度。兩個刷輥放置在傳送帶上方,沿著傳送帶運動的相反方向旋轉。然而,刷輥施加的壓力過大會導致基材伸長,從而導致尺寸變化。

如果銅表面清潔不當,光阻掩模的附著力就會下降,進而降低蝕刻製程的良率。近年來,由於銅箔層壓板品質的提高,單面電路可以省略表面清潔步驟。然而,對於小於100 µm的精密圖案,、表面清潔 仍然至關重要。

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