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獨(dú)家探秘:柔性電路板是如何制造的?

2024-12-03 08:55

柔性電路板有很多好處,許多設(shè)計(jì)師們之前并不了解,因?yàn)樗麄兊脑O(shè)計(jì)不是必須使用這個(gè)技術(shù)。然而現(xiàn)在越來(lái)越多的設(shè)計(jì)師將要面對(duì)構(gòu)建越來(lái)越高密度的電子設(shè)備的壓力,更讓他們頭痛的是還有要不斷地降低制造成本和減少制造時(shí)間。

柔性電路板很可能成為新手在新技術(shù)開(kāi)拓道路上的一個(gè)陷阱。因此,了解如何制造柔性電路以及軟硬結(jié)合板是非常明智的。這樣,我們可以輕松找設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤隱患,防患于未然。

 

構(gòu)建柔性板
乍一看,典型的柔性板或者軟硬結(jié)合板看起來(lái)很平淡無(wú)奇。然而,把它們制造出來(lái)需要一些額外的步驟。制造任何一款軟硬結(jié)合板,都是從制造單面或雙面的柔性板開(kāi)始的。正如上周提到過(guò)的,制造可以從預(yù)壓制的軟板開(kāi)始,也可能從PI膜開(kāi)始,然后在原始的裸板上層壓銅板,或者鍍上銅皮。層壓工藝需要在薄膜上刷涂一層薄薄的粘貼劑,無(wú)膠工藝則要在薄膜上種鍍銅的“種子”。通常使用汽體淀積技術(shù)(如濺射法)種“種子”,為接下來(lái)的化學(xué)沉淀流程種下凝結(jié)核。接下來(lái)單面或者雙面的柔性板的鉆孔、鍍通以及蝕刻的過(guò)程,大體上與雙面硬質(zhì)板的加工過(guò)程類似。

軟板的制造步驟
下面的GIF動(dòng)畫顯示了一個(gè)典型的雙面柔性電路板的制造步驟。

圖1:GIF動(dòng)畫顯示了柔性電路板的制造過(guò)程。

1、膠粘劑或者種“種子”的應(yīng)用
使用環(huán)氧樹(shù)脂或丙烯酸類的粘合劑,或者用濺射法涂鍍是創(chuàng)建薄銅鍍層的關(guān)鍵。2、添加銅箔
將RA/ED銅箔層壓制到粘合劑上(這是主流方法)或者使用化學(xué)鍍鍍的方法。
3、鉆孔
過(guò)孔和焊盤的孔通常是機(jī)械鉆孔。多塊柔性板可以通過(guò)工作轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)同時(shí)鉆孔。使用與硬質(zhì)板同樣的辦法,柔性板的預(yù)切割可以與鉆孔結(jié)合在一起實(shí)施,這需要更為細(xì)致的記錄,但是對(duì)齊精度可以降低。一般采用激光打孔來(lái)處理超小鉆孔,這會(huì)大大增加成本,因?yàn)槊科ざ夹枰珠_(kāi)鉆孔。使用準(zhǔn)分子(紫外線)或YAG(紅外線)來(lái)處理高精度鉆孔(microvias),使用CO2激光器來(lái)鉆中等大小的鉆孔(4密爾以上)。使用沖壓的方式來(lái)可以處理大的過(guò)孔和板剪切,但那是另外的加工步驟。
4、通孔電鍍
一旦打孔完成,將采用與硬質(zhì)板相同的沉積和化學(xué)電鍍的辦法,把銅添加到孔上。
5、印刷防蝕刻油墨
在膜表面涂上感光性的抗蝕劑,然后使用需要的圖案進(jìn)行曝光,在化學(xué)蝕刻銅前清除掉不需要的抗蝕劑。
6、蝕刻和剝離
暴露的銅皮被蝕刻掉以后,采用化學(xué)的方法把抗蝕劑剝離。
7、覆蓋膜

FPC的頂部和底部用切割成形的覆蓋膜保護(hù)。柔性板上有時(shí)候需要焊裝在一些元器件,那么覆蓋膜就起到了阻焊層的作用。最常見(jiàn)的覆蓋膜材料是聚酰亞胺,使用粘合劑粘合,這里也可以采用無(wú)膠過(guò)程。在無(wú)膠過(guò)程中,把光感阻焊劑刷在柔性板上,這與硬性板的過(guò)程是一樣的。為了降低成本,可以使用絲網(wǎng)印刷,然后通過(guò)紫外線照射進(jìn)行固化。

圖2:帶覆蓋膜的柔性電路-請(qǐng)注意,覆蓋層中的開(kāi)口一般小于元件焊盤。
關(guān)于保護(hù)膜需要注意的是,它通常只放置于一部分暴露的柔性電路上。對(duì)于軟硬結(jié)合板,保護(hù)膜不會(huì)放于硬性板上,除非有小部分重疊-通常約半毫米。當(dāng)然保護(hù)膜可以包括整個(gè)硬性部分,但是這樣做會(huì)不利于硬性板的附著力和z軸的穩(wěn)定性。這種可選擇的保護(hù)膜被稱為“比基尼保護(hù)膜”,因?yàn)樗桓采w裸露的部分。此外,覆蓋膜在元器件或者連接器焊盤處留有切口要至少保留焊盤的兩個(gè)邊。我們會(huì)在下期博客中探討這個(gè)問(wèn)題。

8、柔性板的剪切
制造柔性電路的最后一步驟是剪切。這通常被稱為“下料”。高產(chǎn)量、低成本的剪切方法是使用液壓沖床和鋼模具。雖然這里需要高成本的鋼模具,但是這種方法能在同一時(shí)間剪切出許多的柔性電路板。對(duì)于樣機(jī)和小批量的生產(chǎn)一般使用刀模具。把很長(zhǎng)的刀片,按照柔性電路板輪廓形狀塑型,然后粘貼到刀?;ㄖ忻芏壤w維板,膠合板或厚塑料,如聚四氟乙烯)上。按壓刀模具,就可以將柔性電路切割成形。對(duì)于產(chǎn)量更小的原型機(jī)制造,可以使用到X/Y切割器,有些類似用于乙烯標(biāo)牌的制作。

 

關(guān)于 FPC 的制造就講解到這里。希望大家對(duì) FPC 的制造過(guò)程有了更清晰的認(rèn)識(shí),在實(shí)際應(yīng)用中能夠更好地理解和利用 FPC 的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。同時(shí),也期待 FPC 技術(shù)在未來(lái)不斷創(chuàng)新發(fā)展,為電子行業(yè)帶來(lái)更多的驚喜和突破。最后,祝愿大家在與 FPC 相關(guān)的工作和研究中取得豐碩的成果。

 

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