一、FPC 開料

        除部分材料以外,柔性印制板所用的材料基本都是卷狀的。由于并不是所有的工序都一定要用卷帶工藝進行加工,有些工序必須裁成片狀才能加工,如雙面柔性印制板的金屬化孔的鉆孔,目前只能以片狀形式進行鉆孔,所以雙面柔性印制板第一道工序就是開料。

       柔性覆銅箔層壓板對外力的承受能力極差,很容易受傷。如果在開料時受到損傷將對以后各工序的合格率產(chǎn)生嚴重影響。因此,即使看上去是十分簡單的開料,為了保證材料的品質(zhì),也必須給予足夠重視。如果量比較少,可使用手工剪切機或滾刀切斷器,大批量,可用自動剪切機。

       無論是單面、雙面銅箔層壓板還是覆蓋膜,開料尺寸的精度可達到±0.33。開料的可靠性高,開好的材料自動整齊疊放,在出口處不需要人員進行收料。能把對材料的損傷控制在最小限度內(nèi),利用送料輥尺寸的變化,材料幾乎沒有皺折、傷痕發(fā)生。而且最新的裝置也能對卷帶工藝蝕刻后的柔性印制板進行自動裁切,利用光學傳感器可以檢出腐蝕定位圖形,進行自動開料定位,開料精度達0.3mm,但不能把這種開料的邊框作為以后工序的定位。

二

FPC 鉆導通孔

       柔性印制板的通孔與剛性印制板一樣也可以用數(shù)控鉆孔,但不適用于卷帶雙面金屬化孔電路的孔加工。隨著電路圖形的高密度化和金屬化孔的小孔徑化,加上數(shù)控鉆孔的孔徑有一定界限,現(xiàn)在許多新的鉆孔技術已付實際應用。這些新的鉆孔技術包括等離子體蝕孔、激光鉆孔、微小孔徑的沖孔、化學蝕孔等,這些鉆孔技術比數(shù)控鉆孔更容易滿足卷帶工藝的成孔要求。

       柔性印制板的通孔與剛性印制板一樣也可以用數(shù)控鉆孔,但不適用于卷帶雙面金屬化孔電路的孔加工。隨著電路圖形的高密度化和金屬化孔的小孔徑化,加上數(shù)控鉆孔的孔徑有一定界限,現(xiàn)在許多新的鉆孔技術已付實際應用。這些新的鉆孔技術包括等離子體蝕孔、激光鉆孔、微小孔徑的沖孔、化學蝕孔等,這些鉆孔技術比數(shù)控鉆孔更容易滿足卷帶工藝的成孔要求。

01

數(shù)控鉆孔

       雙面柔性印制板中通的鉆孔現(xiàn)在大部分仍然是用數(shù)控鉆床鉆孔,數(shù)控鉆床與剛性印制板使用的數(shù)控鉆床基本上相同,但鉆孔的條件有所不同。由于柔性印制板很薄,能夠把多片重疊鉆孔,如果鉆孔條件良好的話可以把 10～15 片重疊在一起進行鉆孔。墊板和蓋板可以使用紙基酚醛層壓板或玻纖布環(huán)氧層壓板,也完全可以使用厚 0.2～0.4mm 的鋁板。柔性印制板所用鉆頭市場上有售,剛性印制板鉆孔用的鉆頭及銑外形用的銑刀也可以用于柔性印制板。

       鉆孔、銑覆蓋膜和增強板的外形等的加工條件基本相同,但由于柔性印制板材料所使用的膠黏劑柔軟,所以十分容易附著在鉆頭上,需要頻繁地對鉆頭狀態(tài)進行檢驗,而且要適當提高鉆頭的轉速。對于多層柔性印制板或多層剛柔印制板的鉆孔要特別細心。

02

沖孔

       沖微小孔徑不是新技術,作為大批量生產(chǎn)已有使用。由于卷帶工藝是連續(xù)生產(chǎn),利用沖孔來加工卷帶的通孔也有不少實例。但是批量沖孔技術僅限于沖直徑 0.6～0.8mm 的孔,與數(shù)控鉆床鉆孔相比加工周期長且需要人工操作,由于最初工序加工的尺寸都很大,這樣沖孔的模具也相應要大,因而模具價格就很貴,雖然大批量生產(chǎn)對降低成本有利,但設備折舊負擔大,小批量生產(chǎn)及靈活性無法與數(shù)控鉆孔相競爭,所以至今仍無法普及。

        但在最近數(shù)年里,沖孔技術的模具精密化和數(shù)控鉆孔兩方面都取得了很大的進步,沖孔在柔性印制板上的實際應用已十分可行。最新的模具制造技術可制造能夠沖切基材厚 25um 的無膠黏劑型覆銅箔層壓板的直徑 75um 的孔,沖孔的可靠性也相當高,如果沖切條件合適甚至還可以沖直徑50um 的孔。沖孔裝置也已數(shù)控化,模具也能小型化,所以能很好地應用于柔性印制板沖孔,數(shù)控鉆孔和沖孔都不能用于盲孔加工。

03

激光鉆孔

       用激光可以鉆最微細的通孔,用于柔性印制板鉆通孔的激光鉆孔機有受激準分子激光鉆機、沖擊式二氧化碳激光鉆機、YAG(釔鋁石榴石)激光鉆機、氬氣激光鉆機等。

       沖擊式二氧化碳激光鉆機僅能夠?qū)牡慕^緣層進行鉆孔加工,而 YAG 激光鉆機可以對基材的絕緣層和銅箔進行鉆孔加工,鉆絕緣層的速度要明顯比鉆銅箔的速度快,僅用同一種激光鉆孔機進行所有的鉆孔加工生產(chǎn)效率不可能很高。一般是首先對銅箔進行蝕刻,先形成孔的圖形,然后去除絕緣層從而形成通孔,這樣激光就能鉆極其微小孔徑的孔。但此時由于上下孔的位置精度可能會制約鉆孔的孔徑。如果是鉆盲孔,只要把一面的銅箔蝕刻掉,不存在上下位置精度問題。該工藝與在下面所敘述的等離子體蝕孔和化學蝕孔雷同。

       目前受激準分子激光加工的孔是最微細的。受激準分子激光是紫外線,直接破壞基底層樹脂的結構,使樹脂分子離散,產(chǎn)生的熱量極小,所以可以把熱對孔周圍的損傷程度限制在最小范圍內(nèi),孔壁光滑垂直。如果能把激光束進一步縮小的話就能夠加工直徑 10～20um 的孔。當然板厚孔徑比越大,濕式鍍銅也就越難。受激準分子激光技術鉆孔的問題是高分子的分解會產(chǎn)生炭黑附著于孔壁,所以必須采取某些手段在電鍍之前對表面進行清洗以除去炭黑。但是激光加工盲孔時,激光的均勻性也存在一定的問題,會產(chǎn)生竹子狀殘留物。

       受激準分子激光最大的難點就是鉆孔速度慢,加工成本太高。所以只限于用在高精度、高可靠性微小孔的加工。

       沖擊式二氧化碳激光一般是用二氧化碳氣體為激光源,輻射的是紅外線,與受激準分子激光因熱效應而燃燒分解樹脂分子不同,它屬于熱分解,加工的孔形狀要比受激準子激光差得多,可以加工的孔徑基本上是 70～100um,但加工速度明顯的比受激準分子激光速度快得多,鉆孔的成本也低得多。即使如此,仍比下面所敘述的等離子體蝕孔法和化學蝕孔法加工成本高得多,特別單位面積孔數(shù)多時更是如此。

       沖擊式二氧化碳激光要注意的是加工盲孔時,激光只能發(fā)射至銅箔表面,對表面的有機物完全不必去除,為了穩(wěn)定清洗銅表面,應以化學蝕刻或等離子體蝕刻作為后處理。從技術的可能性來考慮,激光鉆孔工藝用于卷帶工藝基本上沒有什么困難,但考慮到工序的平衡及設備的投資所占的比例,它就不占優(yōu)勢,但帶式芯片自動化焊接工藝(TAB,Tape Automated Bonding)寬度狹小,采用卷帶工藝可以提高鉆孔速度,在這方面已經(jīng)有了實際的例子。

三

孔金屬化

       柔性印制板的孔金屬化與剛性印制板的孔金屬工藝基本相同。

       近年來出現(xiàn)了取代化學鍍,采用形成碳導電層技術的直接電鍍工藝。柔性印制板的孔金屬化也引入了這一技術。

       柔性印制板由于其柔軟,需要有特別的固定夾具,夾具不僅能把柔性印制板固定,而且在鍍液中還必須穩(wěn)定,否則鍍銅厚度不均勻,這也是在蝕刻工序中引起斷線和橋接的重要原因。要想獲得均勻的鍍銅層,必須使柔性印制板在夾具內(nèi)繃緊,而且還要在電極的位置和形狀上下功夫。

       孔金屬化外包加工,要盡可能避免外包給無柔性印制板孔化經(jīng)驗的工廠,如果沒有柔性印制板專用的電鍍線,孔化質(zhì)量是無法保證的。

四

銅箔表面的清洗

       為了提高抗蝕掩膜的附著力,涂布抗蝕掩膜之前要對銅箔表面進行清洗,即使這樣的簡單工序?qū)τ谌嵝杂≈瓢逡残枰貏e注意。

         一般清洗有化學清洗工藝和機械研磨工藝,對于制造精密圖形時,大多數(shù)場合是把兩種清流工藝結合起來進行表面處理。機械研磨使用拋刷的方法,拋刷材料過硬會對銅箔造成損傷,太軟又會研磨不充分。一般是用尼龍刷,必須對拋刷的長短和硬度進行仔細研究。使用兩根拋刷輥,放在傳送帶的上面,旋轉方向與皮帶傳送方向相反,但此時如果拋刷輥壓力過大,基材將受到很大的張力而被拉長,這是引起尺寸變化的重要原因之一。

       如果銅箔表面處理不干凈,那么與抗蝕掩膜的附著力就差,這樣就會降低蝕刻工序的合格率。近來由于銅箔板質(zhì)量的提高,單面電路情況下也可以省略表面清洗工序。但 100μm 以下的精密圖形,表面清洗是必不可少的工序。
        抗蝕劑的涂布-雙面 FPC 制造工藝現(xiàn)在,抗蝕劑的涂布方法根據(jù)電路圖形的精密度和產(chǎn)量分為以下三種方法:絲網(wǎng)漏印法、干膜/感光法、液態(tài)抗蝕劑感光法。

       現(xiàn)在,抗蝕劑的涂布方法根據(jù)電路圖形的精密度和產(chǎn)量分為以下三種方法：絲網(wǎng)漏印法、干膜/感光法、液態(tài)抗蝕劑感光法。

        抗蝕油墨采用絲網(wǎng)漏印法直接把線路圖形漏印在銅箔表面上,這是最常用的技術,適用于大批量生產(chǎn),成本低廉。形成的線路圖形的精度可以達到線寬 / 間距  0.2～0.3 mm,但不適用于更精密的圖形。隨著微細化這種方法逐步不能適應。與以下所敘述的干膜法相比需要有一定技術的操作人員,操作人員必須經(jīng)過多年的培養(yǎng),這是不利的因素。   

       干膜法只要設備、條件齊全就可制得 70～80μm 的線寬圖形。現(xiàn)在 0.3mm 以下的精密圖形大部分都可以用干膜法形成抗蝕線路圖形。采用干膜,其厚度是 15～25μm,條件允許,批量水平可以制作 30～40μm 線寬的圖形。

       當選擇干膜時,必須根據(jù)與銅箔板、工藝的匹配性并通過試驗來確定。實驗的水平即使有好的分辨能力,但并不一定在大批量生產(chǎn)使用時能有很高的合格率。柔性印制板薄且易于彎曲,如果選用硬一點的干膜則其較脆而隨動性差,所以也就會產(chǎn)生裂縫或剝落從而使蝕刻的合格率降低。

       干膜是卷狀的,生產(chǎn)設備和作業(yè)較簡單。干膜是由較薄的聚酯保護膜、光致抗蝕膜和較厚的聚酯離型膜等三層結構所構成。在貼膜之前首先要把離型膜(又稱隔膜)剝?nèi)?再用熱輥將其貼壓在銅箔的表面上,顯影前再撕去上面保護膜(又稱載體膜或覆蓋膜),一般柔性印制板兩側有導向定位孔,干膜可稍微比要貼膜的柔性銅箔板狹窄一點。剛性印制板用的自動貼膜裝置不適用于柔性印制板的貼膜,必須進行部分的設計更改。由于干膜貼膜與其他的工序相比線速度大,所以不少廠都不用自動化貼膜,而是采用手工貼膜。

        貼好干膜之后,為了使其穩(wěn)定,應放置 1 5～20min 之后再進行曝光。

       線路圖形線寬如果在 30μm 以下,用干膜形成圖形,合格率會明顯下降。批量生產(chǎn)時一般都不使用干膜,而使用液態(tài)光致抗蝕劑。涂布條件不同,涂布的厚度會有所變化,如果涂布厚度 5～15μm的液態(tài)光致抗蝕劑于 5μm 厚的銅箔上,實驗室的水平能夠蝕刻 10μm 以下的線寬。

        液態(tài)光致抗蝕劑,涂布之后必須進行干燥和烘焙,由于這一熱處理會對抗蝕膜性能產(chǎn)生很大影響,所以必須嚴格控制干燥條件。