雙面柔性線(xiàn)路板FPC制造工藝全解

FPC開(kāi)料-雙面FPC制造工藝

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(jìn)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(jìn)行鉆孔，所以雙面柔性印制板第一道工序就是開(kāi)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(kāi)料時(shí)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(jiǎn)單的開(kāi)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(dòng)剪切機。

無(wú)論是單面、雙面銅箔層壓板還是覆蓋膜，開(kāi)料尺寸的精度可達到±O.33。開(kāi)料的可靠性高，開(kāi)好的材料自動(dòng)整齊疊放，在出口處不需要人員進(jìn)行收料。能把對材料的損傷控制在最小限度內，利用送料輥尺寸的變化，材料幾乎沒(méi)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(jìn)行自動(dòng)裁切，利用光學(xué)傳感器可以檢出腐蝕定位圖形，進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)料定位，開(kāi)料精度達O．3mm，但不能把這種開(kāi)料的邊框作為以后工序的定位。

FPC鉆導通孔-雙面FPC制造工藝

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

1．數控鉆孔

雙面柔性印制板中通的鉆孔現在大部分仍然是用數控鉆床鉆孔，數控鉆床與剛性印制板使用的數控鉆床基本上相同，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(huà)可以把10～15片重疊在一起進(jìn)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(chǎng)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(zhù)在鉆頭上，需要頻繁地對鉆頭狀態(tài)進(jìn)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。

2．沖孔

沖微小孔徑不是新技術(shù)，作為大批量生產(chǎn)已有使用。由于卷帶工藝是連續生產(chǎn)，利用沖孔來(lái)加工卷帶的通孔也有不少實(shí)例。但是批量沖孔技術(shù)僅限于沖直徑O．6～0．8mm的孔，與數控鉆床鉆孔相比加工周期長(cháng)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(jià)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(wú)法與數控鉆孔相競爭，所以至今仍無(wú)法普及。

但在最近數年里，沖孔技術(shù)的模具精密化和數控鉆孔兩方面都取得了很大的進(jìn)步，沖孔在柔性印制板上的實(shí)際應用已十分可行。最新的模具制造技術(shù)可制造能夠沖切基材厚25um的無(wú)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，數控鉆孔和沖孔都不能用于盲孔加工。

3．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對基材的絕緣層進(jìn)行鉆孔加工，而YAG激光鉆機可以對基材的絕緣層和銅箔進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(shí)由于上下孔的位置精度可能會(huì )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(wèn)題。該工藝與在下面所敘述的等離子體蝕孔和化學(xué)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(xiàn)，直接破壞基底層樹(shù)脂的結構，使樹(shù)脂分子離散，產(chǎn)生的熱量極小，所以可以把熱對孔周?chē)膿p傷程度限制在最小范圍內，孔壁光滑垂直。如果能把激光束進(jìn)一步縮小的話(huà)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(shù)鉆孔的問(wèn)題是高分子的分解會(huì )產(chǎn)生炭黑附著(zhù)于孔壁，所以必須采取某些手段在電鍍之前對表面進(jìn)行清洗以除去炭黑。但是激光加工盲孔時(shí)，激光的均勻性也存在一定的問(wèn)題，會(huì )產(chǎn)生竹子狀殘留物。

受激準分子激光最大的難點(diǎn)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(xiàn)，與受激準分子激光因熱效應而燃燒分解樹(shù)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(xué)蝕孔法加工成本高得多，特別單位面積孔數多時(shí)更是如此。

沖擊式二氧化碳激光要注意的是加工盲孔時(shí)，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，為了穩定清洗銅表面，應以化學(xué)蝕刻或等離子體蝕刻作為后處理。    從技術(shù)的可能性來(lái)考慮，激光鉆孔工藝用于卷帶工藝基本上沒(méi)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(dòng)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(shí)際的例子。

雙面柔性電路板FPC制造工藝產(chǎn)品圖

孔金屬化-雙面FPC制造工藝

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(lái)出現了取代化學(xué)鍍，采用形成碳導電層技術(shù)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(shù)。

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定，否則鍍銅厚度不均勻，這也是在蝕刻工序中引起斷線(xiàn)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(wú)柔性印制板孔化經(jīng)驗的工廠(chǎng)，如果沒(méi)有柔性印制板專(zhuān)用的電鍍線(xiàn)，孔化質(zhì)量是無(wú)法保證的。

銅箔表面的清洗-FPC制造工藝

為了提高抗蝕掩膜的附著(zhù)力，涂布抗蝕掩膜之前要對銅箔表面進(jìn)行清洗，即使這樣的簡(jiǎn)單工序對于柔性印制板也需要特別注意。

一般清洗有化學(xué)清洗工藝和機械研磨工藝，對于制造精密圖形時(shí)，大多數場(chǎng)合是把兩種清流工藝結合起來(lái)進(jìn)行表面處理。機械研磨使用拋刷的方法，拋刷材料過(guò)硬會(huì )對銅箔造成損傷，太軟又會(huì )研磨不充分。一般是用尼龍刷，必須對拋刷的長(cháng)短和硬度進(jìn)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(shí)如果拋刷輥壓力過(guò)大，基材將受到很大的張力而被拉長(cháng)，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(zhù)力就差，這樣就會(huì )降低蝕刻工序的合格率。近來(lái)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1OOμm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制造工藝現在，抗蝕劑的涂布方法根據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。

現在，抗蝕劑的涂布方法根據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(xiàn)路圖形漏印在銅箔表面上，這是最常用的技術(shù)，適用于大批量生產(chǎn)，成本低廉。形成的線(xiàn)路圖形的精度可以達到線(xiàn)寬／間距0．2～O．3mm，但不適用于更精密的圖形。隨著(zhù)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(shù)的操作www.afpc.com人員，操作人員必須經(jīng)過(guò)多年的培養，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(xiàn)寬圖形?，F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(xiàn)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(xiàn)寬的圖形。

當選擇干膜時(shí)，必須根據與銅箔板、工藝的匹配性并通過(guò)試驗來(lái)確定。實(shí)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(shí)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(diǎn)的干膜則其較脆而隨動(dòng)性差，所以也就會(huì )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(jiǎn)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(chēng)隔膜)剝去，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(chēng)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(diǎn)。剛性印制板用的自動(dòng)貼膜裝置不適用于柔性印制板的貼膜，必須進(jìn)行部分的設計更改。由于干膜貼膜與其他的工序相比線(xiàn)速度大，所以不少廠(chǎng)都不用自動(dòng)化貼膜，而是采用手工貼膜。

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

線(xiàn)路圖形線(xiàn)寬如果在30μm以下，用干膜形成圖形，合格率會(huì )明顯下降。批量生產(chǎn)時(shí)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(huì )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(shí)驗室的水平能夠蝕刻1Oμm以下的線(xiàn)寬。

液態(tài)光致抗蝕劑，涂布之后必須進(jìn)行干燥和烘焙，由于這一熱處理會(huì )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。