双面FPC制造工艺

双面FPC制造工艺

  FPC开料-双面FPC制造工艺
     除部分材料以外，柔性印制板所用的材料基本都是卷状的。由于并不是所有的工序都一定要用卷带工艺进行加工，有些工序必须裁成片状才能加工，如双面柔性印制板的金属化孔的钻孔，目前只能以片状形式进行钻孔，所以双面柔性印制板第一道工序就是开料。
     柔性覆铜箔层压板对外力的承受能力极差，很容易受伤。如果在开料时受到损伤将对以后各工序的合格率产生严重影响。因此，即使看上去是十分简单的开料，为了 保证材料的品质，也必须给予足够重视。如果量比较少，可使用手工剪切机或滚刀切断器，大批量，可用自动剪切机。
    无论是单面、双面铜箔层压板还是覆盖膜，开料尺寸的精度可达到±O.33。开料的可靠性高，开好的材料自动整齐叠放，在出口处不需要人员进行收料。能把对 材料的损伤控制在最小限度内，利用送料辊尺寸的变化，材料几乎没有皱折、伤痕发生。而且最新的装置也能对卷带工艺蚀刻后的柔性印制板进行自动裁切，利用光 学传感器可以检出腐蚀定位图形，进行自动开料定位，开料精度达O．3mm，但不能把这种开料的边框作为以后工序的定位。
FPC钻导通孔-双面FPC制造工艺
柔性印制板的通孔与刚性印制板一样也可以用数控钻孔，但不适用于卷带双面金属化孔电路的孔加工。随着电路图形的高密度化和金属化孔的小孔径化，加上数控钻 孔的孔径有一定界限，现在许多新的钻孔技术已付实际应用。这些新的钻孔技术包括等离子体蚀孔、激光钻孔、微小孔径的冲孔、化学蚀孔等，这些钻孔技术比数控 钻孔更容易满足卷带工艺的成孔要求。
柔性印制板的通孔与刚性印制板一样也可以用数控钻孔，但不适用于卷带双面金属化孔电路的孔加工。随着电路图形的高密度化和金属化孔的小孔径化，加上数控钻 孔的孔径有一定界限，现在许多新的钻孔技术已付实际应用。这些新的钻孔技术包括等离子体蚀孔、激光钻孔、微小孔径的冲孔、化学蚀孔等，这些钻孔技术比数控 钻孔更容易满足卷带工艺的成孔要求。
1．数控钻孔
     双面柔性印制板中通的钻孔现在大部分仍然是用数控钻床钻孔，数控钻床与刚性印制板使用的数控钻床基本上相同，但钻孔的条件有所不同。由于柔性印制板很薄， 能够把多片重叠钻孔，如果钻孔条件良好的话可以把10～15片重叠在一起进行钻孔。垫板和盖板可以使用纸基酚醛层压板或玻纤布环氧层压板，也完全可以使用 厚0．2～0．4mm的铝板。柔性印制板所用钻头市场上有售，刚性印制板钻孔用的钻头及铣外形用的铣刀也可以用于柔性印制板。
钻孔、铣覆盖膜和增强板的外形等的加工条件基本相同，但由于柔性印制板材料所使用的胶黏剂柔软，所以十分容易附着在钻头上，需要频繁地对钻头状态进行检验，而且要适当提高钻头的转速。对于多层柔性印制板或多层刚柔印制板的钻孔要特别细心。
2．冲孔
     冲微小孔径不是新技术，作为大批量生产已有使用。由于卷带工艺是连续生产， 利用冲孔来加工卷带的通孔也有不少实例。但是批量冲孔技术仅限于冲直径O．6～0．8mm的孔，与数控钻床钻孔相比加工周期长且需要人工操作，由于最初工 序加工的尺寸都很大，这样冲孔的模具也相应要大，因而模具价格就很贵，虽然大批量生产对降低成本有利，但设备折旧负担大，小批量生产及灵活性无法与数控钻 孔相竞争，所以至今仍无法普及。
   但在最近数年里，冲孔技术的模具精密化和数控钻孔两方面都取得了很大的进步，冲孔在柔性印制板上的实际应用已十分可行。最新的模具制造技术可制造能够冲切 基材厚25um的无胶黏剂型覆铜箔层压板的直径75um的孔，冲孔的可靠性也相当高，如果冲切条件合适甚至还可以冲直径50um的孔。冲孔装置也已数控 化，模具也能小型化，所以能很好地应用于柔性印制板冲孔，数控钻孔和冲孔都不能用于盲孔加工。
3．激光钻孔
     用激光可以钻最微细的通孔，用于柔性印制板钻通孔的激光钻孔机有受激准分子激光钻机、冲击式二氧化碳激光钻机、YAG(钇铝石榴石)激光钻机、氩气激光钻机等。
冲击式二氧化碳激光钻机仅能够对基材的绝缘层进行钻孔加工，而YAG激光钻机可以对基材 的绝缘层和铜箔进行钻孔加工，钻绝缘层的速度要明显比钻铜箔的速度快，仅用同一种激光钻孔机进行所有的钻孔加工生产效率不可能很高。一般是首先对铜箔进行 蚀刻，先形成孔的图形，然后去除绝缘层从而形成通孔，这样激光就能钻极其微小孔径的孔。但此时由于上下孔的位置精度可能会制约钻孔的孔径。如果是钻盲孔， 只要把一面的铜箔蚀刻掉，不存在上下位置精度问题。该工艺与在下面所叙述的等离子体蚀孔和化学蚀孔雷同。
     目前受激准分子激光加工的孔是最微细的。受激准分子激光是紫外线，直接破坏基底层树脂的结构，使树脂分子离散，产生的热量极小，所以可以把热对孔周围的损 伤程度限制在最小范围内，孔壁光滑垂直。如果能把激光束进一步缩小的话就能够加工直径10～20um的孔。当然板厚孔径比越大，湿式镀铜也就越难。受激准 分子激光技术钻孔的问题是高分子的分解会产生炭黑附着于孔壁，所以必须采取某些手段在电镀之前对表面进行清洗以除去炭黑。但是激光加工盲孔时，激光的均匀性也存在一定的问题，会产生竹子状残留物。
     受激准分子激光最大的难点就是钻孔速度慢，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。
冲击式二氧化碳激光一般是用二氧化碳气体为激光源，辐射的是红外线，与受激准分子激光因热效应而燃烧分解树脂分子不同，它属于热分解，加工的孔形状要比受 激准子激光差得多，可以加工的孔径基本上是70～100um，但加工速度明显的比受激准分子激光速度快得多，钻孔的成本也低得多。即使如此，仍比下面所叙 述的等离子体蚀孔法和化学蚀孔法加工成本高得多，特别单位面积孔数多时更是如此。
     冲击式二氧化碳激光要注意的是加工盲孔时，激光只能发射至铜箔表面，对表面的有机物完全不必去除，为了稳定清洗铜表面，应以化学蚀刻或等离子体蚀刻作为后 处理。    从技术的可能性来考虑，激光钻孔工艺用于卷带工艺基本上没有什么困难，但考虑到工序的平衡及设备的投资所占的比例，它就不占优势，但带式芯片自动化焊接工 艺(TAB，Tape Automated Bonding)宽度狭小，采用卷带工艺可以提高钻孔速度，在这方面已经有了实际的例子。
孔金属化-双面FPC制造工艺
柔性印制板的孔金属化与刚性印制板的孔金属工艺基本相同。
近年来出现了取代化学镀，采用形成碳导电层技术的直接电镀工艺。柔性印制板的孔金属化也引入了这一技术。
柔性印制板由于其柔软，需要有特别的固定夹具，夹具不仅能把柔性印制板固定，而且在镀液中还必须稳定，否则镀铜厚度不均匀，这也是在蚀刻工序中引起断线和桥接的重要原因。要想获得均匀的镀铜层，必须使柔性印制板在夹具内绷紧，而且还要在电极的位置和形状上下功夫。
孔金属化外包加工，要尽可能避免外包给无柔性印制板孔化经验的工厂，如果没有柔性印制板专用的电镀线，孔化质量是无法保证的。
铜箔表面的清洗-FPC制造工艺
为了提高抗蚀掩膜的附着力，涂布抗蚀掩膜之前要对铜箔表面进行清洗，即使这样的简单工序对于柔性印制板也需要特别注意。
一般清洗有化学清洗工艺和机械研磨工艺，对于制造精密图形时，大多数场合是把两种清流工艺结合起来进行表面处理。机械研磨使用抛刷的方法，抛刷材料过硬会 对铜箔造成损伤，太软又会研磨不充分。一般是用尼龙刷，必须对抛刷的长短和硬度进行仔细研究。使用两根抛刷辊，放在传送带的上面，旋转方向与皮带传送方向 相反，但此时如果抛刷辊压力过大，基材将受到很大的张力而被拉长，这是引起尺寸变化的重要原因之一。
     如果铜箔表面处理不干净，那么与抗蚀掩膜的附着力就差，这样就会降低蚀刻工序的合格率。近来由于铜箔板质量的提高，单面电路情况下也可以省略表面清洗工序。但1OOμm以下的精密图形，表面清洗是必不可少的工序。
抗蚀剂的涂布-双面FPC制造工艺
现在，抗蚀剂的涂布方法根据电路图形的精密度和产量分为以下三种方法：丝网漏印法、干膜／感光法、液态抗蚀剂感光法。
现在，抗蚀剂的涂布方法根据电路图形的精密度和产量分为以下三种方法：丝网漏印法、干膜／感光法、液态抗蚀剂感光法。
     抗蚀油墨采用丝网漏印法直接把线路图形漏印在铜箔表面上，这是最常用的技术，适用于大批量生产，成本低廉。形成的线路图形的精度可以达到线宽／间距 0．2～O．3mm，但不适用于更精密的图形。随着微细化这种方法逐步不能适应。与以下所叙述的干膜法相比需要有一定技术的操作人员，操作人员必须经过多 年的培养，这是不利的因素。
    干膜法只要设备、条件齐全就可制得70～80μm的线宽图形。现在0．3mm以下的精密图形大部分都可以用干膜法形成抗蚀线路图形。采用干膜，其厚度是15～25μm，条件允许，批量水平可以制作30～40μm线宽的图形。
     当选择干膜时，必须根据与铜箔板、工艺的匹配性并通过试验来确定。实验的水平即使有好的分辨能力，但并不一定在大批量生产使用时能有很高的合格率。柔性印 制板薄且易于弯曲，如果选用硬一点的干膜则其较脆而随动性差，所以也就会产生裂缝或剥落从而使蚀刻的合格率降低。
     干膜是卷状的，生产设备和作业较简单。干膜是由较薄的聚酯保护膜、光致抗蚀膜和较厚的聚酯离型膜等三层结构所构成。在贴膜之前首先要把离型膜(又称隔膜) 剥去，再用热辊将其贴压在铜箔的表面上，显影前再撕去上面保护膜(又称载体膜或覆盖膜)，一般柔性印制板两侧有导向定位孔，干膜可稍微比要贴膜的柔性铜箔 板狭窄一点。刚性印制板用的自动贴膜装置不适用于柔性印制板的贴膜，必须进行部分的设计更改。由于干膜贴膜与其他的工序相比线速度大，所以不少厂都不用自 动化贴膜，而是采用手工贴膜。
     贴好干膜之后，为了使其稳定，应放置1 5～20min之后再进行曝光。
     线路图形线宽如果在30μm以下，用干膜形成图形，合格率会明显下降。批量生产时一般都不使用干膜，而使用液态光致抗蚀剂。涂布条件不同，涂布的厚度会有 所变化，如果涂布厚度5～15μm的液态光致抗蚀剂于5μm厚的铜箔上，实验室的水平能够蚀刻1Oμm以下的线宽。
    液态光致抗蚀剂，涂布之后必须进行干燥和烘焙，由于这一热处理会对抗蚀膜性能产生很大影响，所以必须严格控制干燥条件。



双面FPC制造工艺.doc (19 KB )