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FPC柔性线路板的制造工艺是什么?

发布日期:2021-10-15

FPC柔性线路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种可靠性高、性能优良的柔性印刷电路板。简称软板或FPC,具有布线密度高、重量轻、厚度薄等特点。

柔性线路板

生产前准备


要做出优质的FPC板,必须有完整合理的生产工艺。从生产前的预处理到最终出货,每道工序都必须严格执行。


在生产过程中,为了防止过分开路和短路造成良率低或减少钻孔、压光、切割等工艺问题,FPC板报废和补货问题,评估如何选择材料以实现客户使用效果最好的柔性电路板。产前预处理尤为重要。


产前预处理,有三个方面需要处理,三个方面都由工程师完成。


一是FPC板工程评估,主要是评估客户的FPC板能否生产,公司的生产能力能否满足客户的制板要求和单位成本;


如果项目评估通过,下一步就是立即备料,以满足各生产环节的原材料供应;


最后,工程师对客户的CAD结构图、Gerber文件等工程文件进行处理,以适应生产设备的生产环境和生产规格,然后将生产图纸和MI(工程工艺卡)等数据传输到生产部及文件控制、采购等部门进入正常生产流程。

柔性线路板生产流程图

1. FPC原材料裁板


除部分材料外,用于柔性印制板的材料基本都是卷材。由于并非所有工序都必须采用卷带技术加工,因此有些工序必须切割成片状进行加工,例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钻孔。所以双面柔性印制板的第一道工序就是切割。


柔性覆铜板对外力的承受能力极差,容易受伤。如果在切割过程中损坏,将严重影响后续工序的合格率。因此,即使是看似很简单的切割材料,为了保证材料的质量,也必须引起足够的重视。如果数量比较少,可以使用手动剪板机或滚刀,如果数量大,可以使用自动剪板机。


无论是单面、双面铜箔层压板还是覆盖膜,开口尺寸的精度都可以达到±0.33。


切割可靠性高,开料自动整齐堆放,出口无需人员收料。通过改变喂料辊的尺寸,可以将材料的损坏控制在最低限度,材料几乎没有皱纹和疤痕。


此外,最新的设备还可以在卷取过程后自动切割柔性印刷电路板。光学传感器可检测腐蚀定位图案并进行自动开料定位,开料精度可达0。3mm,但这种切割材料的框架不能作为后续工序的定位。


2. FPC钻孔


柔性印制板的通孔也可以像刚性印制板一样通过数控钻孔,但不适用于胶带中双面金属化孔电路的孔加工。随着电路图案密度的增加和金属化孔的直径越来越小,再加上数控钻孔直径的限制,许多新的钻孔技术已经投入实际应用。这些新的钻孔技术包括等离子


体蚀刻、激光钻孔、小孔冲孔、化学蚀刻等,这些钻孔技术比CNC钻孔更容易满足胶带工艺的成孔要求。


柔性印制板的通孔也可以像刚性印制板一样通过数控钻孔,但不适用于胶带中双面金属化孔电路的孔加工。随着电路图案密度的增加和金属化孔的直径越来越小,再加上数控钻孔直径的限制,许多新的钻孔技术已经投入实际应用。


这些新的钻孔技术包括等离子蚀刻、激光钻孔、小孔径冲孔、化学蚀刻等,这些钻孔技术比CNC钻孔更容易满足胶带工艺的成孔要求。


2.1. 数控钻孔


双面柔性印制板上的大部分孔仍然是用数控钻孔机钻孔的。数控钻孔机和刚性印制板所用的数控钻孔机基本相同,只是钻孔条件不同。因为柔性印刷电路板很薄,所以可以重叠多块钻孔。如果钻孔条件好,可以重叠10~15片钻孔。


背板和盖板可采用纸基酚醛层压板或玻璃纤维布环氧层压板或厚度为0.2~0.4mm的铝板。市场上有柔性印制板钻头,刚性印制板钻头和铣形铣刀也可用于柔性印制板。


钻孔、铣削的加工条件,加强板的形状基本相同。但由于柔性印制板材料使用的粘合剂较软,容易粘在钻头上,需要经常检查钻头的状态。并且要适当提高钻头的转速。多层柔性印制板或多层刚柔印制板的钻孔应特别小心。


2.2. 冲孔


冲孔小孔并不是一项新技术,已被用于批量生产。由于收卷过程是连续生产,所以用冲孔加工收卷的通孔的例子很多。


但批量冲孔技术仅限于冲孔直径O。与数控钻床的钻孔相比,6~0.8mm的孔加工周期较长,需要人工操作。因为初始工序尺寸大,冲孔模具也相应大,所以模具价格很贵。大批量生产虽然有利于降低成本,但设备折旧负担大,小批量生产和灵活性无法与数控钻床竞争,因此仍不受欢迎。


但近年来,无论是冲压技术的精度还是数控钻孔的精度都取得了长足的进步。在柔性印制板上打孔的实际应用已经非常可行。


最新的模具制造技术可以生产直径75um的孔,可以冲25um厚的基材,无需粘合覆铜板。冲压的可靠性也相当高。如果冲孔条件合适,甚至可以冲出直径50um的孔。


冲孔装置也已经数控化,模具可以小型化,可以很好地用于柔性印制板的冲孔,盲孔加工既不能用数控钻孔,也不能用冲孔。


2.3. 激光钻孔


可以用激光钻出最小的通孔。用于在柔性印制板上钻通孔的激光钻孔机包括准分子激光钻孔机、冲击二氧化碳激光钻孔机、YAG(钇铝石榴石)激光钻孔机和氩气。激光打孔机等


冲击式二氧化碳激光钻孔机只能钻孔基板的绝缘层,而YAG激光钻孔机可以钻孔基板的绝缘层和铜箔。钻孔绝缘层的速度明显快于钻孔铜箔的速度。速度快,不可能使用同一台激光钻孔机进行所有钻孔,生产效率非常高。


蚀刻铜箔形成孔图案,然后去除绝缘层形成通孔,这样激光就可以钻出孔径极小的孔。但是,此时上下孔的位置精度可能会限制钻孔的孔径。


如果是钻盲孔,只要把一侧的铜箔蚀刻掉,上下位置精度没有问题。这个过程类似于下面描述的等离子蚀刻和化学蚀刻。


目前,准分子激光加工的孔是最小的。准分子激光是紫外光,直接破坏基层树脂的结构,使树脂分子离散,产生的热量极少。因此,可以将孔周边的热损伤程度限制在最低限度,孔壁光滑垂直。


如果可以进一步缩小激光束,可以加工直径为10-20um的孔。厚孔径比越大,湿镀铜就越困难。


准分子激光技术钻孔的问题是聚合物的分解会导致炭黑粘附在孔壁上,因此必须在电镀前采取一些手段清洁表面以去除炭黑。


激光加工盲孔时,激光的均匀性也存在一定的问题,会产生竹节状残留物。


准分子激光器最大的难点是钻孔速度慢,加工成本太高。因此,仅限于高精度、高可靠性的微孔加工。


撞击式二氧化碳激光器一般采用二氧化碳气体作为激光源,发射红外线。它不同于受热效应燃烧和分解树脂分子的准分子激光。属于热分解,加工孔的形状比准分子激光器差。可加工的孔径基本为70-100um,但加工速度明显比准分子激光速度快,钻孔成本低很多。


即便如此,其加工成本也远高于后述的等离子刻蚀法和化学刻蚀法,尤其是在单位面积孔数较多的情况下。


冲击二氧化碳激光器要注意的是,在加工盲孔时,激光只能照射到铜箔表面,不需要去除表面的有机物。为了稳定地清洁铜表面,应采用化学蚀刻或等离子蚀刻作为后处理。


考虑到技术的可能性,激光打孔工艺基本上不难用在胶带工艺上,但考虑到工艺的平衡性和设备投资的比例,它并不具有优势,而是带状芯片自动焊接工艺TAB(Tape Automated Bonding)宽度较窄,使用胶带技术可以提高钻孔速度。这方面已有实际例子。

挠性电路板

3. 孔金属化


柔性印制板的孔金属化与刚性印制板的孔金属化基本相同。


近年来,出现了直接电镀工艺代替化学镀,采用形成碳导电层的技术。柔性印刷电路板的孔金属化也引入了这项技术。


由于其柔软性,柔性印制板需要特殊的固定装置。夹具不仅能固定柔性印制板,而且必须在电镀液中稳定。否则,镀铜的厚度会不均匀,在蚀刻过程中也会造成断线。以及桥接的重要原因。为了获得均匀的镀铜层,柔性印制板必须在夹具中拧紧,并且必须对电极的位置和形状进行工作。


应尽量避免将孔金属化外包加工给没有柔性印制板钻孔经验的工厂。如果没有柔性印制板专用的电镀线,成孔质量就无法保证。


4、铜箔表面的清洁


为了提高抗蚀剂掩模的附着力,在涂覆抗蚀剂掩模之前必须清洁铜箔表面。即使是这样一个简单的过程,也需要对柔性印制板给予特别的关注。


一般有化学清洗工艺和机械抛光工艺进行清洗。对于精密图形的制造,大多数场合结合两种清漆工艺进行表面处理。机械抛光采用抛光的方法。如果抛光材料太硬,会损坏铜箔,如果太软,则抛光不充分。


一般使用尼龙刷子,刷子的长度和硬度一定要仔细研究。使用两个刷辊,放置在输送带上,旋转方向与皮带输送方向相反,但如果此时刷辊压力过大,基材会在很大的张力下被拉伸,造成尺寸变化的重要原因之一。


如果铜箔表面处理不干净,与抗蚀剂掩模的附着力会很差,会降低蚀刻工艺的合格率。最近由于铜箔板质量的提高,单面电路的情况下也可以省略表面清洗工序。但是,对于100μm以下的精密图案,表面清洗是必不可少的工序。


5. 抗蚀剂涂层


现在,抗蚀剂涂布法根据电路图案的精度和输出量分为以下三种方法:丝网印刷法、干膜/感光法和液体抗蚀剂感光法。


现在,抗蚀剂涂布法根据电路图案的精度和输出量分为以下三种方法:丝网印刷法、干膜/感光法和液体抗蚀剂感光法。


防腐油墨采用丝网印刷的方法,直接在铜箔表面印刷电路图案。这是最常用的技术,适合低成本的批量生产。形成的电路图形精度可达0.2~O的线宽/线距。3mm,但不适合更复杂的图形。


只要设备和条件齐全,干膜法可以生产70-80μm线宽的图案。目前大部分0.3mm以下的精密图形都可以采用干膜法形成抗蚀电路图形。采用干膜,其厚度为15-25μm,条件允许,批量级可生产30-40μm线宽图形。


选择干膜时,必须根据与铜箔板和工艺的相容性,并通过实验来确定。即使实验级有很好的分辨能力,但在量产使用时,也不一定有很高的合格率。


柔性印制板薄且易于弯曲。如果选择较硬的干膜,它会变脆,后续性差,因此也会出现裂纹或剥落,从而降低蚀刻的通过率。


干膜为卷状,生产设备和操作比较简单。干膜由较薄的聚酯保护膜、光刻胶膜、较厚的聚酯离型膜等三层结构组成。


贴膜前,先撕下离型膜(也称隔膜),然后用热辊将其压在铜箔表面,再撕下保护膜(也称载体膜或覆盖膜)在开发之前。一般柔性印制板的两侧都有导向定位孔,干膜可以比待粘贴的柔性铜箔板稍窄。


刚性印制板自动贴膜装置不适用于柔性印制板的贴膜,必须进行一些设计改动。由于干膜复合比其他工艺线速度高,很多工厂不使用自动复合而是使用手动复合。


干膜贴好后,为使其稳定,应放置15-20分钟后再曝光。


如果电路图形的线宽小于30μm,并且图形是用干膜形成的,则合格率会显着降低。一般量产时不使用干膜,而是使用液态光刻胶。


根据涂层条件,涂层厚度会有所不同。如果在5μm厚的铜箔上涂上5-15μm厚的液态光刻胶,实验室水平可以蚀刻10μm以下的线宽。


液态光刻胶必须在涂布后干燥和烘烤。由于这种热处理会对抗蚀剂膜的性能产生很大的影响,因此必须严格控制干燥条件。


6. 导电图案的形成


光敏法是利用紫外线曝光机在铜箔表面已经预涂的抗蚀剂层上形成电路图形。


在前面的章节中,我们介绍了一些用于制作双面 FPC 的相关 FPC 技术。在本节中,我们将介绍 FPC 制造过程中导电图案的形成。


光敏法是利用紫外线曝光机,将事先涂在铜箔表面的抗蚀剂层形成FPC电路图形。


如果是用于曝光的单片FPC板,设备与刚性印制板相同,但重叠定位的夹具不同。市场上有一种用于柔性印刷电路板FPC板的专用图形掩模定位夹具。


但是很多FPC厂商都是独立制作的,使用起来非常方便。带定位销,由于柔性印刷电路板FPC的收缩变形,一般耐显影剂的喷射压力。因此,喷嘴结构、喷嘴排列和间距喷射方向。


压力非常关键。由于开发者是循环使用的,并且会逐渐发生变化,所以需要经常检查和分析开发者,并根据分析结果定期进行适当的更新。


7. 蚀刻、抗蚀剂剥离


上面介绍的很多工艺条件都是为蚀刻准备的,但是蚀刻本身的工艺条件也很重要。


蚀刻工艺与上述湿法处理工艺并不完全相同。在蚀刻过程中,柔性印制板的机械强度会发生很大的变化。这是因为大部分的铜箔都被蚀刻掉了,所以比较软,所以设计用于柔性印刷电路板的蚀刻机时要特别注意这一点。


可靠的柔性印刷电路板制造流水线意味着蚀刻后的柔性板必须能够在不引导牵引板的情况下顺利运输。


在考虑刻蚀精密图形时,应注意刻蚀设备等工艺条件,根据刻蚀系数对原始图像进行补偿校正。即所有工艺条件都相同,线密度高的部分和线密度低的部分的蚀刻系数也不同。


与线距大的零件相比,线距小的零件新旧蚀刻液互换性差,因此蚀刻速度慢。


对于设计宽度相同的电路,如果同一板子的电路密度不同,高密度区域的走线在蚀刻过程中可能不会被蚀刻分离,低密度区域的电路可能会因为侧蚀。细线甚至断线,完全依靠蚀刻设备和蚀刻工艺条件很难解决这种情况。


为了解决这个问题,可以通过预先对每个线密度进行实验得到蚀刻系数,在制作原始图像时进行补偿和校正。对于密度较大的精密线路,必须进行实际的蚀刻工艺,并且可以修正蚀刻条件。有时需要经过 2 到 3 次修正。


虽然这是微不足道的,但确保高密度电路的蚀刻精度和稳定工艺是非常重要的。从提高材料利用率的角度考虑,版材与图形之间的宽度越小越好,但为了稳定传输,版材的边宽应尽可能宽,拼版之间的间隔也应更大.


从上面的描述可以看出,影响电路蚀刻性能的因素有很多。任何项目都不是一个单独的过程,而是一个相互协调、关系复杂的过程。要进行高精度精密电路蚀刻并获得满意的结果,需要在日常生产过程中不断积累这些影响蚀刻的因素的数据。


8、覆盖膜的加工


柔性印刷电路板制造工艺的独特工艺之一是覆盖层的加工工序。覆盖膜的加工方法有丝网印刷覆盖层和光敏涂层三种。最近,已开发出更新的技术以扩大选择范围。


FPC板覆盖膜的加工分为三个部分。


8.1. FPC板覆盖膜


覆盖膜是柔性印制板覆盖层应用中最早和使用最多的技术。


与覆铜板基膜相同的薄膜涂上与覆铜板相同的粘合剂,使其成为半固化胶膜,由覆铜板制造商销售和供应。 


交货时,将离型膜(或纸)贴在粘合膜上。半固化环氧树脂胶在常温下会逐渐固化,因此应低温冷藏保存。印制电路制造商在使用前,应保存在 5°C 左右的冷藏库中或在使用前由制造商寄送。


一般材料厂家如果在冷藏条件下可以使用6个月,则保证3到4个月的使用期限。丙烯酸粘合剂在室温下几乎不固化。即使不在冷藏条件下存放,存放半年以上仍可使用。当然,这种粘合剂的层压温度必须非常高。


覆盖膜加工最重要的问题之一是粘合剂的流动性管理。在覆盖膜出厂前,材料制造商将粘合剂的流动性调整到特定范围。在适宜温度冷藏条件下,可保证3~4个月的使用寿命,但在有效期内,该剂的粘合剂流动性不是固定的,而是随着时间的推移逐渐降低。


一般情况下,由于覆膜刚出厂时粘合剂的流动性很强,因此在贴合时粘合剂很容易流出,污染端子部分和连接板。在粘合剂的使用寿命结束时,其流动性很小甚至没有流动性。如果层压温度和压力不高,则无法获得填充图案间隙并具有高粘合强度的覆盖膜。


覆盖膜需要开窗处理,但从冰箱中取出后不能立即处理。特别是环境温度高,温差大时,表面会凝结水滴。当基膜是聚酰亚胺时,也会在短时间内进行加工。会吸潮,影响后续工序。


因此,一般的卷式覆盖膜都密封在聚乙烯塑料袋中。密封袋从冰箱中取出后不要立即打开,而应在袋中放置数小时。当温度达到室温时,即可从密封袋中取出。取出覆盖膜进行处理。


盖膜开窗采用数控钻铣床或冲床,数控钻铣转速不宜过高。这种运行成本较高,一般不用于批量生产。


将10-20张覆盖膜和离型纸叠在一起,用上下覆盖垫固定好再加工。半固化胶容易粘在钻头上,造成质量差。因此,应比钻孔铜箔板时更频繁地检查,并清除钻孔时产生的碎屑。


用冲孔法加工覆盖膜的窗口时可以使用简单的模具,该模具用于加工直径小于3mm的批量孔。窗孔大时,用冲孔模,中小批量小孔用数控钻孔和冲孔一起加工。


从开窗孔的覆盖膜上取下离型膜后,将其粘贴在蚀刻电路的基板上。贴合前,应清洁电路表面,去除表面污染和氧化。用于表面清洁的化学方法。


去除离型膜后,覆盖膜上有许多形状各异的孔洞,完全变成了没有骨架的膜。操作起来特别困难。不容易使用定位孔重叠在线上的位置。 


目前,量产工厂仍然依靠人工对位和堆垛。操作人员首先准确定位覆盖膜窗口孔和电路图案的连接板和端子,确认后临时固定。事实上,如果柔性印制板或覆盖膜的尺寸发生变化,则无法准确定位。


如果条件允许,可将覆盖膜分割成几片再进行贴合定位。如果强制拉伸覆盖膜进行对齐,则薄膜会更加不平整,尺寸变化也会更大。这是板上起皱的一个重要原因。


可以使用电烙铁或简单按压来临时固定覆盖膜。这是一个完全依赖人工操作的过程。为了提高生产效率,各个工厂想了很多办法。


固定的覆盖膜必须经过加热加压使粘合剂完全固化并集成电路。该工艺的加热温度为160-200℃,时间为1.5-2h(一个循环时间)。


为了提高生产效率,有几种不同的解决方案,最常用的是使用热压机。将带有覆盖膜的印制板暂时固定在印刷机的热板之间,分段重叠,同时加热和加压。加热方式有蒸汽、热媒(油)、电加热等。蒸汽加热成本低,


但温度基本上是160°C。电加热可加热到300℃以上,但温度分布不均。外部热源加热硅油。以硅油为介质的加热方式可达200°C,且温度分布均匀。最近,这种加热方式逐渐增多。


考虑到粘合剂可以完全填满电路图案的缝隙,使用真空压机比较理想。设备昂贵,压制周期稍长。但考虑到合格率和生产效率,还是划算的。真空压机的引入也在增加。


贴合方式对线路间填胶状态和成品柔性印制板的抗弯性能影响很大。层压材料是市售的通用产品。考虑到量产的成本,各个柔性板厂都有自制的层压材料。根据柔性印制板的结构和使用的材料,层压板的材料和结构也不同。


8.2. FPC板覆盖的丝网印刷


缺失覆盖层的机械性能比层压覆盖膜差,但材料成本和加工成本较低。使用最多的是民用产品和汽车上不需要反复弯曲的柔性印制板。


使用的工艺和设备与刚性印制板上的阻焊印刷基本相同,但使用的油墨材料完全不同。


必须选择适合柔性印制板的油墨。市场上有紫外线固化和热固化油墨。前者固化时间短,使用方便,但一般机械性能和耐化学性能较差。


如果用于弯曲或在苛刻的化学条件下使用,有时是不合适的。尤其要避免化学镀金,因为镀液会从窗口端部渗透到覆盖层,导致覆盖层脱落。


由于热固性油墨的固化需要20-30分钟,连续固化的烘道比较长,一般采用间歇式烘箱。


8.3. FPC板照片涂层


光涂层的基本工艺与用于刚性印制板的光刻胶膜相同。使用的材料也有干膜式和液体墨水式。


其实阻焊干膜与液态油墨还是有区别的。虽然干膜式和液体式的镀膜工艺完全不同,但曝光和后续工艺可以使用相同的设备。具体工艺条件会有所不同。


必须先贴干膜,所有电路图都要贴干膜。普通干膜法线间容易产生气泡,所以采用真空贴膜机。


油墨型是用丝网印刷或喷涂的方法将油墨涂在电路图形上。丝网印刷是使用较多的涂布方式,与刚性印制板工艺相同。


但是漏印所涂的油墨厚度比较薄,基本在10-15um,因为电路的方正。方向,一台打印机的油墨厚度不均匀,甚至出现跳印现象。为了提高可靠性,应该改变漏印方向,然后进行第二次漏印。


喷涂法是印制板工艺中比较新的技术。喷涂厚度可以通过喷嘴调节,调节范围也很广,涂层均匀,几乎没有不能涂的部位,可以连续喷涂进行大批量生产。


用于丝网印刷的油墨是环氧树脂和聚酰亚胺,两者都是双组分。使用前与固化剂混合。根据需要添加溶剂以调节粘度。印刷后需要烘干。可以点亮双面线。待涂布面暂时干燥后,将另一面涂布在另一面暂时干燥,曝光显影后干燥固化。


光涂层的图案曝光需要有一定精度的定位机构。如果圆盘尺寸在100um左右,覆盖层的位置精度至少为30-40m。如果设备的机械性能得到保证,就可以达到这个精度要求。但是,柔性印刷电路板经过多道工序加工后,由于自身尺寸膨胀或局部变形精度等问题,难以满足更高的要求。


开发过程中没有大问题。注意精密图案的开发条件。显影剂是与抗蚀剂图案显影剂相同的碳酸钠溶液。即使是小批量,也避免与模式开发共享同一个开发人员。


为了使显影后的感光涂层树脂完全固化,还必须进行后固化。固化温度因树脂而异,必须在烘箱中固化20-30分钟。


9. FPC表面电镀


柔性印制板的电镀种类很多,本章只介绍一般电镀。


9.1. FPC板电镀


(一)FPC板电镀前处理


柔性印制电路FPC经过涂覆工艺后暴露的铜导体表面可能被粘合剂或油墨污染,也可能因高温工艺而发生氧化和变色。要想获得密实、附着力好的镀层,就必须去除导体表面的污染物和氧化层,使导体表面干净。


其中一些污染物与铜导体结合时非常强,不能用弱清洁剂完全去除。因此,它们大多经常用一定强度的碱性磨料和刷涂进行处理。


涂层粘合剂多为环氧树脂,耐碱性较差,会导致粘接强度下降。


虽然不会很明显,但在FPC电镀过程中,电镀液可能会从覆盖层的边缘渗入,严重的情况下覆盖层可能会剥落。


在最后的焊接中,焊料渗透到覆盖层之下。可以说,前处理清洗工艺对柔性印制电路板FPC的基本特性有很大的影响,必须充分注意加工条件。


(2) FPC板电镀厚度


在电镀过程中,电镀金属的沉积速度与电场强度直接相关。电场强度随电路图形的形状和电极的位置关系而变化。


通常,线宽越细,端子处的端子越尖,与电极的距离越远。电场强度越接近,该部分镀层越厚。


在与柔性印制板相关的应用中,存在同一电路中多条导线的宽度相差很大的情况,更容易产生电镀厚度不均。为了防止这种情况发生,可以在电路周围附加一个并联阴极图案。, 吸收分布在电镀图案上的不均匀电流,最大程度保证各部位镀层厚度均匀。


因此,必须在电极的结构上下功夫。这里提出了一种折衷方案。对镀层厚度均匀性要求高的部位标准比较严格,而其他部位的标准相对宽松,如熔焊镀铅锡,金属线搭接(焊接)镀金。高,对于一般防腐用的铅锡镀层,镀层厚度要求相对宽松。


(3) FPC板电镀的污渍和污垢


刚电镀的镀层状态,特别是外观,不是问题,但是表面有些污渍,污垢,变色等很快,尤其是出厂检查没有发现任何异常的时候,更是在等待用户接受检查,发现存在外观问题。


这是漂移不充分,镀层表面有残留镀液,经过一段时间化学反应缓慢造成的。尤其是柔性印制板由于其柔软性而不是很平整。各种溶液容易积聚在凹槽中,然后在该部分发生反应并变色。为了防止这种情况发生,不仅要充分漂洗,还要充分干燥。可以通过高温热老化测试来确认漂移是否足够。


FPC表面电镀-双面FPC板制造工艺


柔性印制板的电镀种类很多,本章只介绍一般电镀。


9.2. FPC化学镀


当待电镀的线路导体被隔离而不能用作电极时,只能进行化学镀。一般化学镀所用的镀液具有很强的化学作用,化学镀金工艺就是一个典型的例子。


化学镀金液是碱性水溶液,pH值非常高。使用这种电镀工艺时,镀液很容易钻到覆盖层下面,特别是覆盖膜贴合工艺质量管理不严格,结合强度低时,更容易出现这个问题.


由于镀液的特性,置换反应的化学镀更容易出现镀液渗入覆盖层下方的现象。这种工艺难以获得理想的电镀条件。


FPC表面电镀双面FPC板制造工艺


柔性印制板的电镀种类很多,本章只介绍一般电镀。


9.3. FPC板热风整平


热风整平最初是为刚性印制板PCB涂层铅锡而开发的技术。由于该技术简单,也已应用于柔性印制板FPC板。


热风整平是将电路板直接垂直浸入熔化的铅锡槽中,用热风吹去多余的焊锡。


这个条件对于柔性印制板FPC板来说是非常苛刻的。如果不采取任何措施无法将柔性印制板FPC浸入焊料中,则必须将柔性印制板FPC夹在钛钢制成的屏幕之间,然后浸入熔化的焊料中。柔性印刷电路板FPC板的表面必须事先清洗干净并涂上助焊剂。


由于热风整平工艺条件苛刻,容易造成焊锡从覆盖层末端钻到覆盖层下方,特别是覆盖层与铜箔表面结合强度低时,这种现象更容易频繁发生。


由于聚酰亚胺薄膜易吸潮,在采用热风整平工艺时,吸潮后会因热蒸发快而导致覆盖层起泡甚至剥落。因此,在FPC板热风整平工艺管理之前,FPC板热风整平工艺必须进行干燥和防潮处理。


10. FPC板形状及孔加工


柔性印制板的孔和形状的加工大部分是通过冲孔加工的。然而,这不是唯一的方法。根据情况,可以采用各种方法或组合进行处理。最近,随着对更高精度和多样化的需求,新的加工技术被引入。


10.1. FPC板形及孔加工技术


目前FPC板的批量加工使用最多的是冲孔,小批量的FPC和FPC板样品主要采用CNC钻铣加工。这些技术难以满足未来对尺寸精度的要求,尤其是位置精度标准,现在新的加工技术正在逐步应用,如激光蚀刻、等离子蚀刻、化学蚀刻等技术。


这些新的形状加工技术具有非常高的位置精度,尤其是化学蚀刻法不仅位置精度高,而且批量生产效率高,工艺成本低。但这些技术很少单独使用,一般与冲孔法结合使用。


使用目的分为FPC板轮廓加工、FPC板钻孔、FPC板槽加工、相关零件修边等。造型简单,精度要求不高,均采用一次性冲孔加工。


对于精度特别高、形状复杂的基板,如果用一对模具加工效率达不到要求,可以分几步加工FPC。具体例子有窄间距连接器的插头部分和高密度安装元件的定位孔等。


10.2. FPC板导孔


也称为定位孔。一般孔的加工是一个独立的过程,但必须有导向孔与线图定位。自动化过程使用CCD摄像头直接识别定位标记进行定位,但这种设备价格昂贵,适用范围有限,一般不采用。 


现在最常用的方法是根据柔性印制板铜箔上的定位标记钻定位孔。虽然这不是一项新技术,但它可以显着提高精度和生产效率。


为提高冲孔精度,定位孔采用精度高、碎屑少的冲孔方法加工。


10.3. FPC板冲孔


冲孔是用预先准备好的专用模具,在油压机或曲柄压力机上进行孔形加工。现在模具的种类很多,模具有时也用在其他工艺中。


10.4. FPC板铣加工


铣削加工的加工时间以秒为单位,非常短,成本低。模具的制作不仅价格昂贵,而且需要一定的周期,难以适应急件的试制和设计变更。


如果将数控铣削加工的数控数据与CAD数据一起提供,则可以立即进行操作。每个工件的铣削加工时间长短直接影响加工成本的高低,长期加工成本也高,所以一体化调整加工适用于高价少量或试制时间短的产品时间。


11、FPC增强板的加工


增强板是柔性印制板所独有的,其形状和使用的材料也多种多样。


粘合剂一般呈薄膜状,两侧有离型膜保护。将带有离型膜一侧的粘合膜贴在增强板上,然后进行形状和孔加工,然后通过热辊层压的方法与柔性印制板进行层压。


使用的材料不同,形状的尺寸精度也不同。


环氧玻璃布层压板和纸基酚醛层压板的刚性板可用数控钻铣床或模具加工。聚酯和聚酰亚胺薄膜也可以用刀模进行简单的形状加工。一般薄膜状加强板不需要加工细孔,用数控钻孔和模具加工即可。


如果能够在较短的时间内进行加工或自动化,就会降低制造成本。


将柔性印刷电路板上的加强板与加工好的形状和孔洞对齐定位,这个过程很难自动化,而且它占加工成本的很大一部分,因为如果柔性印刷电路板需要手动进行这个操作。板需要多块不同材质的加强板,增加了成本。相反,如果设计简单或使用易于操作的夹具,则生产效率将显着提高,从而降低成本。


所有工厂都在努力改进这个过程,但仍然需要具有一定生产技能的人员来操作。


加固板的粘合有压敏(PSA)和热固型两种,它们加工所需的劳动力也有很大不同。使用压敏型很简单,撕掉压敏型上的离型膜,对准柔性印制板上的位置后,可以在短时间内加压,甚至只要按下用手。当需要一定的粘合强度时,可以施加简单的压力几秒钟或通过热压辊。


使用热固性粘合剂并不是那么简单。一般要求压力为3~5MPa(30~50kg/cm.),高温160~180℃,加压时间为30~60min。为了防止柔性印制板受到应力的影响,加强板上的压力必须均匀。如果只是对加强板加压,加强板的端部可能会因受力而断裂。


此外,双面带离型膜的双面胶膜可用于粘接柔性印制板、柔性印制板,或柔性印制板与刚性印制板的粘合,相当于刚性印制板的一半。实心板材,其加工、固化工艺与加强板的层压工艺相同。


12. FPC板检查


柔性印制板FPC的检测项目很多,因为刚性印制板PCB板仅起到电气连接的作用,而柔性印制板FPC不仅具有与刚性印制板PCB板相同的功能,而且具有可折叠、弯曲运动的功能,因此还必须检查这种机械性能以确保质量。


目前100%的检验都是对柔性印刷电路板FPC板进行的。当然,除了FPC断线和短路必须检查和有检查设备外,还有很多其他的目视检查项目。


一般线条可以人工检查,也可以用放大镜放大2~3倍进行检查,但对高密度线条应使用高倍显微镜进行检查。


100μm左右的线用5-10倍放大镜检查,50-100μm的线用10-20倍放大镜检查,50μm以下的线用放大镜检查放大倍数为 20 倍或以上的体视显微镜。


并不是显微镜的放大倍数越高越好。为了能够有效地进行检查,广阔的视野也非常重要。虽然是高倍率,但如果没有电子图像放大功能,就无法提高检查效率。


使用自动光学检测(AOI)来检测柔性印刷电路板的缺陷还只是量产的一部分。


自动光学检测仪已经用于卷带过程,但自动光学检测仪只能检测电路的缺陷,只能部分替代检测器,柔性电路不同于通常的数字电路,而且无法使用传统的自动光学检测仪。, 必须附上特殊程序。难以适应小型化电路的快速发展。


随着电路的高密度化,所用显微镜的放大倍数也会相应增加,单位面积的检测时间也会相应延长。柔性印制板检测所需的工时比例不小。随着电路密度的进一步发展,这个比例还会进一步增加。如果缺陷率下降,检查速度会提高,但电路的密度会继续前进。从检验的角度来看,精密图形电路的合格率不会有明显提高。


柔性印制板的所有检查项目都不是在最后一道工序中进行的,尤其是电路和覆盖的缺陷最好在工序中进行检查。现实情况是,过程中的检验并不能完全代替最终检验,但对提高整个生产的效率还是有一定的作用的。


13、FPC板包装


还应特别注意成品柔性印刷电路板的包装。这不是随意简单地将适当数量的柔性板堆叠在一起的问题。由于柔性印刷电路板的结构复杂,很容易被轻微的外力损坏,所以柔性印刷电路板的包装必须格外小心。


常用的包装方法是将10-20片柔性印刷电路板FPC叠在一起,用纸胶带将每一部分卷起来固定在纸板上。避免使用胶带,因为胶带粘合剂中所含的化学物质要渗透,容易造成端子氧化变色。


当基膜为聚酰亚胺薄膜时,由于易吸潮,柔性印制板FPC应与硅胶等干燥剂一起装入聚乙烯袋中,并在袋口处密封。然后将它和缓冲材料放入瓦楞纸箱中。由于柔性印刷电路板FPC板的独特形状,应根据不同的形状采用不同的封装方式。


在某些情况下,柔性印制板FPC板在冲压成型前贴在涂有弱粘合剂的聚酯支撑片上,然后用模具进行半切成型加工(嵌入式冲压),保持原样. 对于用户来说,用户可以将柔性印刷电路板FPC取下来组装,也可以先组装,组装完成后再从聚酯载膜上取下。


这种方法只能用于小尺寸产品,对于柔性印刷电路板FPC制造商和用户来说都可以大大提高工艺效率。


最安全可靠的方法是使用专用托盘。首先,应根据品种配备托盘。虽然管理麻烦,但质量有保证,使用方便,有利于用户的组装。成本不高,使用后可丢弃。

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