Попередня обробка субстрату: забезпечення міцнішого зчеплення між мідною фольгою та субстратом
У той час як підкладка та мідна фольга звичайних жорстких друкованих плат щільно з’єднуються, підкладка PI FPC має гладку поверхню, що вимагає спеціальної обробки для забезпечення міцного зчеплення мідної фольги. Під час попередньої обробки крихітні ямки витравлюються на поліетиленовій плівці за допомогою хімічного розчину (наприклад, гідроксиду натрію), потім додається промотор адгезії (схожий на «клей») і, нарешті, гаряче пресування для з’єднання мідної фольги з підкладкою. Експерименти на фабриці FPC показують, що адгезія попередньо обробленої мідної фольги може досягати 0,8 Н/мм, що вдвічі більше, ніж у необробленої фольги, що робить її менш схильною до від’єднання під час згинання.
Точний контроль температури та часу попередньої обробки має вирішальне значення. Надмірна температура (вище 120 градусів) може спричинити деформацію підкладки PI, тоді як низька температура призводить до поганої ефективності обробки. Виробнича лінія стабілізувала температуру попередньої обробки на рівні 100 градусів ±2 градуси протягом 3 хвилин, покращуючи консистенцію адгезії мідної фольги до понад 95%.
Виготовлення схем: травлення схем на "еластичній плівці"
Виготовлення схем для FPC подібне до виготовлення жорстких друкованих плат, включаючи фотолітографію та травлення, але це складніше. Оскільки підкладка PI розширюється та стискається під впливом тепла, під час впливу необхідна вакуумна адсорбція, щоб зафіксувати підкладку рівною та запобігти деформації контуру. FPC високої -щільності (відстань між рядками 0,1 мм) із використанням високо{4}}точної експонуючої машини з вакуумною адсорбційною платформою досягла контролю відхилення лінії в межах ±10 мкм, що на 60% покращується порівняно з ±25 мкм у звичайних експонуючих машинах.
Під час травлення кислий розчин (наприклад, хлорне залізо) використовується для видалення надлишку мідної фольги, зберігаючи необхідні лінії. Швидкість травлення для FPC на 30% нижча, ніж для жорстких друкованих плат, оскільки надмірно швидке травлення може спричинити задирки на краях лінії. Певний FPC має міжрядковий інтервал 0,08 мм. Завдяки зменшенню швидкості травлення (з 1 м/хв до 0,7 м/хв) шорсткість краю лінії була зменшена з 5 мкм до 2 мкм, запобігаючи коротким замиканням між сусідніми лініями.
Ламінування обкладинки плівкою: надання лініям «захисного костюма»
Ламінування покривної плівки є критичним процесом, унікальним для FPC. Спочатку на покривну плівку наноситься шар термореактивного клею. Потім покривна плівка вирівнюється з лініями через позиціонувальні отвори, і, нарешті, вона стискається разом за допомогою гарячого преса (температура 160 градусів, тиск 0,5 МПа, час 30 секунд). Під час ламінування слід уникати бульбашок повітря, інакше лінії відволожуються і окислюються. Один виробник FPC використовує метод «покрокового-за-покрокового ламінування»: спочатку низькотемпературне-попереднє{10}}пресування (100 градусів) видаляє повітря, а потім високо{12}}температурне ламінування зменшує кількість бульбашок із 5% до 0,5%.
Дуже важлива товщина покривної плівки. Тонкі покривні плівки (25 мкм) пропонують кращу гнучкість, але трохи менший захист; більш товсті покривні плівки (50 мкм) забезпечують міцний захист, але збільшують напругу при згинанні. Для досягнення балансу між гнучкістю та захистом у FPC розумних годинників зазвичай використовуються покривні плівки товщиною 35 мкм.
Штампування та формування: нарізання необхідної форми
FPC потрібно нарізати на певні форми відповідно до структури пристрою, зазвичай використовуючи штампи або лазерне різання. Штампування підходить для масового виробництва з точністю ±0,1 мм. Наприклад, штампування використовується для масового виробництва FPC мобільних телефонів, досягаючи ефективності 50 штук на хвилину. Лазерне різання підходить для невеликих партій або складних форм з точністю ±0,05 мм. Наприклад, FPC неправильної форми для медичних пристроїв вирізано-лазером, щоб ідеально відповідати вигнутій структурі пристрою.
Краї зрізу повинні бути рівними і без задирок; інакше згинання призведе до розриву покривної плівки. Параметри лазерного різання певного FPC були оптимізовані (потужність 10 Вт, швидкість 50 мм/с), що призвело до шорсткості кромки Ra менше або дорівнює 1 мкм, що на 67% покращено порівняно з неоптимізованими 3 мкм.
Обробка поверхні: необхідна як здатність до пайки, так і стійкість до окислення.
Паяні з’єднання FPC потребують обробки поверхні, як правило, зануреного золота та олов’яного покриття. Шари іммерсійного золота тонкі (0,05-0,1 мкм), не впливають на гнучкість і підходять для паяних з’єднань із дрібним -кроком (наприклад, чіпи з кроком 0,3 мм). Шари олов’яного покриття трохи товщі (1-3 мкм), дешевші, але при згинанні можуть утворювати олов’яні вуса (дрібні кристали олова). Температуру випікання після лудіння (125 градусів, 2 години) необхідно контролювати, щоб придушити ріст олов’яних вусів. Певний автомобільний датчик FPC був покритий оловом, і після запікання довжина олов’яних вусів була контрольована до 5 мкм, що відповідає стандартам безпеки автомобільної електроніки.
Процес армування: додавання жорсткої пластини до критичних ділянок
Хоча FPC є гнучким, місця, де припаяні компоненти, вимагають певного ступеня жорсткості; інакше під час пайки відбудеться деформація. Таким чином, армуюча пластина (матеріалами можуть бути PI, сталевий лист або плита з епоксидної смоли) товщиною 0,1-0,5 мм прикріплюється до задньої частини FPC за допомогою клею. Позиційне відхилення армуючої пластини не повинно перевищувати ±0,1 мм, інакше вона буде заважати паяним з'єднанням. В одному розумному браслеті після прикріплення армуючої пластини PI товщиною 0,3 мм до паяних з’єднань батареї ефективність паяння зросла з 90% до 99%.