Substratvorbehandlung: Gewährleistung einer stärkeren Bindung zwischen Kupferfolie und Substrat
Während das Substrat und die Kupferfolie herkömmlicher starrer Leiterplatten fest miteinander verbunden sind, hat das PI-Substrat von FPCs eine glatte Oberfläche und erfordert eine spezielle Behandlung, um eine feste Haftung der Kupferfolie sicherzustellen. Bei der Vorbehandlung werden mit einer chemischen Lösung (z. B. Natriumhydroxid) winzige Vertiefungen in den PI-Film geätzt, gefolgt von einem Haftvermittler (ähnlich einem „Kleber“) und schließlich einem Heißpressen, um die Kupferfolie mit dem Substrat zu verbinden. Experimente in einer FPC-Fabrik zeigen, dass die Haftung von vorbehandelter Kupferfolie 0,8 N/mm erreichen kann, doppelt so viel wie die von unbehandelter Folie, wodurch sie beim Biegen weniger anfällig für Ablösungen ist.
Eine genaue Kontrolle der Vorbehandlungstemperatur und -zeit ist von entscheidender Bedeutung. Eine zu hohe Temperatur (über 120 Grad) kann zu einer Verformung des PI-Substrats führen, während eine unzureichende Temperatur zu einer schlechten Behandlungsleistung führt. Eine Produktionslinie stabilisierte die Vorbehandlungstemperatur 3 Minuten lang bei 100 Grad ±2 Grad und verbesserte so die Konsistenz der Kupferfolienhaftung auf über 95 %.
Schaltkreisherstellung: Schaltkreise auf einen „elastischen Film“ ätzen
Die Schaltungsherstellung für FPCs ähnelt der von starren Leiterplatten und erfordert Fotolithographie und Ätzen, ist jedoch anspruchsvoller. Da sich das PI-Substrat bei Hitze ausdehnt und zusammenzieht, ist während der Belichtung eine Vakuumadsorption erforderlich, um das Substrat flach zu fixieren und eine Verformung des Schaltkreises zu verhindern. Ein FPC mit hoher -Dichte (0,1 mm Linienabstand) unter Verwendung einer hochpräzisen Belichtungsmaschine mit einer Vakuumadsorptionsplattform erreichte eine Kontrolle der Linienabweichung innerhalb von ±10 μm, was einer Verbesserung von 60 % gegenüber ±25 μm herkömmlicher Belichtungsmaschinen entspricht.
Beim Ätzen wird eine saure Lösung (z. B. Eisenchlorid) verwendet, um überschüssige Kupferfolie zu entfernen und die erforderlichen Linien beizubehalten. Die Ätzgeschwindigkeit bei FPCs ist 30 % langsamer als bei starren Leiterplatten, da zu schnelles Ätzen zu Graten an den Linienrändern führen kann. Ein bestimmter FPC hat einen Zeilenabstand von 0,08 mm. Durch die Reduzierung der Ätzgeschwindigkeit (von 1 m/min auf 0,7 m/min) wurde die Rauheit der Linienkanten von 5 μm auf 2 μm reduziert, wodurch Kurzschlüsse zwischen benachbarten Linien verhindert wurden.
Deckfolienkaschierung: Den Linien einen „Schutzanzug“ geben
Die Laminierung der Deckfolie ist ein kritischer Prozess, der nur bei FPCs auftritt. Zunächst wird eine Schicht aus wärmehärtendem Klebstoff auf die Abdeckfolie aufgetragen. Anschließend wird die Abdeckfolie durch Positionierungslöcher an den Linien ausgerichtet und schließlich mit einer Heißpresse (Temperatur 160 Grad, Druck 0,5 MPa, Zeit 30 Sekunden) zusammengepresst. Beim Laminieren müssen Luftblasen vermieden werden, da die Leitungen sonst feucht werden und oxidieren. Ein FPC-Hersteller verwendet eine „Schritt-{7}}Schritt-{8}Schritt-Laminierungsmethode: Zuerst wird durch Vorpressen bei niedriger -Temperatur (100 Grad) Luft entfernt, dann wird durch die Laminierung bei hoher Temperatur die Blasenrate von 5 % auf 0,5 % reduziert.
Die Dicke der Abdeckfolie ist sehr wichtig. Dünne Abdeckfolien (25 μm) bieten eine bessere Flexibilität, aber etwas weniger Schutz; Dickere Abdeckfolien (50 μm) bieten starken Schutz, erhöhen jedoch die Belastung beim Biegen. Smartwatch-FPCs verwenden typischerweise 35 μm dicke Abdeckfolien, um ein Gleichgewicht zwischen Flexibilität und Schutz zu schaffen.
Stanzen und Umformen: Schneiden in die gewünschte Form
FPCs müssen entsprechend der Gerätestruktur in bestimmte Formen geschnitten werden, üblicherweise durch Stanzen oder Laserschneiden. Das Stanzen ist für die Massenproduktion mit einer Genauigkeit von ±0,1 mm geeignet. Beispielsweise wird bei der Massenproduktion von FPCs für Mobiltelefone die Stanztechnik eingesetzt, wobei eine Effizienz von 50 Stück pro Minute erreicht wird. Das Laserschneiden eignet sich für kleine Chargen oder komplexe Formen mit einer Genauigkeit von ±0,05 mm. Beispielsweise werden unregelmäßig geformte FPCs für medizinische Geräte per Laser-geschnitten, um perfekt zur gekrümmten Struktur des Geräts zu passen.
Die Schnittkanten müssen glatt und gratfrei sein; andernfalls reißt die Abdeckfolie beim Biegen. Die Laserschneidparameter eines bestimmten FPC wurden optimiert (Leistung 10 W, Geschwindigkeit 50 mm/s), was zu einer Kantenrauheit Ra kleiner oder gleich 1 μm führte, was einer Verbesserung von 67 % gegenüber den nicht optimierten 3 μm entspricht.
Oberflächenbehandlung: Sowohl Lötbarkeit als auch Oxidationsbeständigkeit sind erforderlich.
FPC-Lötverbindungen erfordern eine Oberflächenbehandlung, üblicherweise Tauchvergoldung und Verzinnung. Immersionsgoldschichten sind dünn (0,05-0,1 μm), beeinträchtigen die Flexibilität nicht und eignen sich für Lötverbindungen mit feinem -Pitch (z. B. Chips mit 0,3 mm Pitch). Zinnplattierungsschichten sind etwas dicker (1–3 μm) und kostengünstiger, können jedoch beim Biegen Zinnwhisker (feine Zinnkristalle) erzeugen. Die Backtemperatur nach dem Verzinnen (125 Grad, 2 Stunden) muss kontrolliert werden, um das Wachstum von Zinnwhiskern zu unterdrücken. Ein bestimmter Automotive-Sensor-FPC wurde verzinnt und nach dem Backen wurde die Länge der Zinn-Whisker auf unter 5 μm kontrolliert, um den Sicherheitsstandards für Automotive-Elektronik zu entsprechen.
Verstärkungsprozess: Hinzufügen einer starren Platte zu kritischen Bereichen
Während FPC flexibel ist, erfordern die Bereiche, in denen Komponenten gelötet werden, ein gewisses Maß an Steifigkeit; Andernfalls kommt es beim Löten zu Verformungen. Dazu wird eine Verstärkungsplatte (Materialien können PI, Stahlblech oder Epoxidharzplatte sein) mit einer Dicke von 0,1–0,5 mm mit Klebstoff auf der Rückseite des FPC befestigt. Die Positionsabweichung des Verstärkungsblechs darf ±0,1 mm nicht überschreiten, da es sonst zu einer Behinderung der Lötstellen kommt. Bei einem Smart-Armband stieg die Lötausbeute nach dem Anbringen einer 0,3 mm dicken PI-Verstärkungsplatte an den Batterielötstellen von 90 % auf 99 %.