Przygotowanie podłoża: zapewnienie silniejszego wiązania pomiędzy folią miedzianą a podłożem
Podczas gdy podłoże i folia miedziana w przypadku zwykłych sztywnych płytek PCB łączą się ściśle, podłoże PI w przypadku FPC ma gładką powierzchnię, wymagającą specjalnego traktowania w celu zapewnienia solidnej przyczepności folii miedzianej. Podczas obróbki wstępnej w folii PI wytrawia się maleńkie wgłębienia za pomocą roztworu chemicznego (takiego jak wodorotlenek sodu), następnie stosuje się promotor przyczepności (podobny do „kleju”), a na koniec prasuje się na gorąco w celu związania folii miedzianej z podłożem. Eksperymenty przeprowadzone w fabryce FPC pokazują, że przyczepność wstępnie obrobionej folii miedzianej może osiągnąć 0,8 N/mm, czyli dwukrotnie więcej niż w przypadku folii nieobrobionej, co czyni ją mniej podatną na odrywanie podczas zginania.
Precyzyjna kontrola temperatury i czasu obróbki wstępnej ma kluczowe znaczenie. Nadmierna temperatura (powyżej 120 stopni) może powodować deformację podłoża PI, natomiast niewystarczająca temperatura skutkuje słabą wydajnością obróbki. Linia produkcyjna ustabilizowała temperaturę obróbki wstępnej na poziomie 100 ± 2 stopni przez 3 minuty, poprawiając konsystencję przyczepności folii miedzianej do ponad 95%.
Produkcja obwodów: wytrawianie obwodów na „elastycznej folii”
Produkcja obwodów dla FPC jest podobna do wytwarzania sztywnych płytek PCB i obejmuje fotolitografię i trawienie, ale jest trudniejsza. Ponieważ podłoże PI rozszerza się i kurczy pod wpływem ciepła, podczas naświetlania konieczna jest adsorpcja próżniowa, aby unieruchomić podłoże na płasko i zapobiec deformacji obwodu. Metoda FPC o dużej-gęstości (odstęp między liniami 0,1 mm) przy użyciu-precyzyjnej maszyny do naświetlania z platformą adsorpcji próżniowej pozwoliła uzyskać kontrolę odchylenia linii w zakresie ±10 μm, co stanowi poprawę o 60% w porównaniu z ±25 μm w przypadku zwykłych maszyn do naświetlania.
Podczas trawienia stosuje się kwaśny roztwór (taki jak chlorek żelaza) w celu usunięcia nadmiaru folii miedzianej, zachowując wymagane linie. Szybkość trawienia FPC jest o 30% mniejsza niż w przypadku sztywnych płytek PCB, ponieważ zbyt szybkie trawienie może powodować zadziory na krawędziach linii. W niektórych FPC odstęp między wierszami wynosi 0,08 mm. Zmniejszając prędkość trawienia (z 1 m/min do 0,7 m/min) zmniejszono chropowatość krawędzi linii z 5 µm do 2 µm, zapobiegając zwarciom pomiędzy sąsiednimi liniami.
Laminowanie folii okładkowej: nadanie liniom „kombinezonu ochronnego”
Laminowanie folii wierzchniej to krytyczny proces charakterystyczny dla FPC. Najpierw na folię wierzchnią nakładana jest warstwa kleju termoutwardzalnego. Następnie poprzez otwory pozycjonujące folię pokrywającą wyrównujemy z liniami, a na koniec dociskamy ją za pomocą prasy na gorąco (temperatura 160 stopni, ciśnienie 0,5 MPa, czas 30 sekund). Podczas laminowania należy unikać powstawania pęcherzyków powietrza, w przeciwnym razie linie zawilgocą się i utlenią. Jeden z producentów FPC stosuje metodę laminacji-krok po-kroku: najpierw wstępne prasowanie w niskiej-temperaturze (100 stopni) (100 stopni) usuwa powietrze, a następnie laminacja w wysokiej-temperaturze zmniejsza szybkość pęcherzyków z 5% do 0,5%.
Grubość folii osłonowej jest bardzo ważna. Cienkie folie pokrywające (25 μm) zapewniają lepszą elastyczność, ale nieco gorszą ochronę; grubsze folie osłonowe (50 μm) zapewniają silną ochronę, ale zwiększają naprężenia przy zginaniu. W smartwatchach FPC zazwyczaj stosuje się folie o grubości 35 μm, aby zachować równowagę między elastycznością a ochroną.
Wykrawanie i formowanie: Cięcie do wymaganego kształtu
FPC należy przyciąć do określonych kształtów zgodnie ze strukturą urządzenia, zwykle za pomocą wykrawania lub cięcia laserowego. Wykrawarka nadaje się do produkcji masowej z dokładnością ±0,1mm. Na przykład wykrawanie jest wykorzystywane do masowej produkcji FPC do telefonów komórkowych, osiągając wydajność 50 sztuk na minutę. Cięcie laserowe nadaje się do małych partii lub skomplikowanych kształtów, z dokładnością ±0,05mm. Na przykład elementy FPC do wyrobów medycznych o nieregularnym kształcie są-cięte laserowo, aby idealnie pasowały do zakrzywionej struktury urządzenia.
Krawędzie cięcia muszą być gładkie i wolne od zadziorów; w przeciwnym razie zgięcie spowoduje rozdarcie folii okładkowej. Parametry cięcia laserowego określonego FPC zostały zoptymalizowane (moc 10 W, prędkość 50 mm/s), w wyniku czego uzyskano chropowatość krawędzi Ra mniejszą lub równą 1 μm, co stanowi poprawę o 67% w porównaniu z niezoptymalizowanymi 3 μm.
Obróbka powierzchniowa: Wymagana jest zarówno zdolność do lutowania, jak i odporność na utlenianie.
Połączenia lutowane FPC wymagają obróbki powierzchni, zwykle złocenia zanurzeniowego i cynowania. Warstwy złota zanurzeniowego są cienkie (0,05-0,1 μm), nie wpływają na elastyczność i nadają się do-połączeń lutowniczych o drobnej podziałce (np. wióry o podziałce 0,3 mm). Warstwy cynowane są nieco grubsze (1-3 μm), tańsze, ale po zgięciu mogą powodować powstawanie wąsów cynowych (drobnych kryształków cyny). Należy kontrolować temperaturę pieczenia po cynowaniu (125 stopni, 2 godziny), aby zapobiec wzrostowi wąsów cyny. Pewien czujnik samochodowy FPC został pokryty cyną, a po wypieku długość wąsów cynowych regulowano do wartości poniżej 5 μm, co spełnia standardy bezpieczeństwa elektroniki samochodowej.
Proces wzmacniania: dodanie sztywnej płyty do obszarów krytycznych
Chociaż FPC jest elastyczne, obszary, w których lutowane są komponenty, wymagają pewnego stopnia sztywności; w przeciwnym razie podczas lutowania nastąpi odkształcenie. Dlatego płyta wzmacniająca (materiałami może być PI, blacha stalowa lub płyta z żywicy epoksydowej) o grubości 0,1–0,5 mm jest mocowana z tyłu FPC za pomocą kleju. Odchylenie położenia płytki wzmacniającej nie może przekraczać ±0,1 mm, w przeciwnym razie spowoduje to zablokowanie połączeń lutowanych. W jednej inteligentnej bransoletce, po przymocowaniu płytki wzmacniającej PI o grubości 0,3 mm do złączy lutowanych akumulatora, wydajność lutowania wzrosła z 90% do 99%.