撓性板細(xì)線鏤空窗口制作

林均秀 邵家坤 楊 嬋

（珠海中京元盛電子科技有限公司，廣東 珠海 519060）

1 鏤空窗口板制作技術(shù)

在撓性印制電路板（FPCB）中有一類產(chǎn)品叫作“鏤空窗口”板，或者叫作“懸空引線”板（Flying Lead），如圖1所示。這類產(chǎn)品特點是焊接線四周是空的，沒有基材，兩面可以焊接。這種結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性能好，可以適應(yīng)特殊的焊接，因此在FPC（撓性電路板）行業(yè)中具有一定的應(yīng)用市場。

圖1 FPCB中的鏤空窗口板圖

鏤空窗口板制作常規(guī)下有三種技術(shù)路線。第一種是機(jī)械法，用覆蓋膜自己“制造”覆銅板。先在底面覆蓋膜上將窗口開出來，板面做好對位孔或標(biāo)記，再與銅箔壓在一起，自己“制造”成帶窗口的覆銅板。后面的工序與常規(guī)單面板制作沒什么區(qū)別，只是由于鏤空窗口已制作在覆銅板上，線路曝光對位時要與它關(guān)聯(lián)起來。并且蝕刻時要注意保護(hù)鏤空窗口。這種工藝技術(shù)比較簡單，但相對制程能力也較低，一般情況下只能適用于鏤空窗口線寬0.3 mm以上的項目。

第二種是化學(xué)法，做好了單面板后采用專用溶液將鏤空窗口處聚酰亞胺（PI）基材溶解，這種技術(shù)路線需要專用的蝕刻液以及生產(chǎn)線，可以生產(chǎn)線寬比機(jī)械法更細(xì)的鏤空窗口板。

第三種是物理法，采用激光等通用設(shè)備將FPCB鏤空窗口處基材PI燒蝕掉，形成鏤空窗口。本文主要介紹采用這種技術(shù)路線制作鏤空窗口板。

2 鏤空窗口板制作過程

按各種成熟工藝技術(shù)制作好單面板，做到壓好覆蓋膜為止，這前段基本沒有差別。在材料選擇上由于需要從基材面讀取標(biāo)識點定位加工鏤空窗口處PI基材，因此盡可能選擇透明度比較高的PI基材。另外，由于激光加工膠層比較困難，后面清理也不太容易，因此盡可能選用無膠材料。

對PI燒蝕窗口資料處理。用畫排線的方式將窗口填滿，排線間距要比激光光斑略小，相鄰兩根線之間重疊一部分，這樣使得咬蝕不會有PI殘留。具體的做法要根據(jù)實際情況調(diào)整，做到既燒蝕干凈，又效率高成本低。不建議采用回旋形的燒蝕路線，這樣可能會在結(jié)束處把銅箔燒蝕出一個凹坑，甚至如果銅箔比較薄時會擊穿。

如果控制軟件對激光管理不夠完善時將會出現(xiàn)激光束在收、發(fā)時能量突然變大等不可控情況，這個變量已足夠影響產(chǎn)品的性能則建議根據(jù)鏤空窗口大小選用合適大小的振鏡，使得燒蝕窗口一次過可以掃描加工完而不需要拼接。如果采用了拼接方式加工除了生產(chǎn)效率降低外，還有可能在拼接處由于激光能量變化對產(chǎn)品造成影響圖。

如圖2所示兩端是激光發(fā)和收的位置，圖片可見在激光起點和結(jié)束點時能量偏大，兩端明顯燒蝕出向下的凹坑。

圖2 對激光收、發(fā)點能量測試

建議采用UV激光機(jī)，從鏤空窗口區(qū)域的背面燒蝕PI基材，在這面透過PI基材讀取標(biāo)識點的底色識別定位點。除非線路對位偏差可以忽略不計，加工孔的偏差足夠小，否則不建議采用通孔作為定位標(biāo)識，這將會導(dǎo)致鏤空窗口加工偏差（如表1所示）。

表1 激光燒蝕PI的切割參數(shù)。

這是納秒激光的例子。最佳參數(shù)要結(jié)合實際機(jī)器和PI燒蝕效果進(jìn)行調(diào)整，要根據(jù)納秒、皮秒、飛秒激光機(jī)進(jìn)行調(diào)整，要根據(jù)激光器新舊程度、能量衰減情況進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)PI燒蝕是否干凈，銅箔燒蝕深度是否合適進(jìn)行調(diào)整。反復(fù)試驗得出最合適的生產(chǎn)參數(shù)。

圖3 合適加工參數(shù)PI燒蝕效果

圖4 不合適加工參數(shù)：銅箔燒蝕過深或PI殘留

有時PI燒蝕后鏤空窗口的導(dǎo)線上會黏附著一些基材殘渣，這其中大部分在后續(xù)的清潔處理可以清理掉?；臍堅c機(jī)器工作臺的蜂窩臺有一定關(guān)系，工作久了蜂窩臺殘留有異物會污染窗口的導(dǎo)線。根據(jù)實板制作專用的工裝墊板，讓開窗口的導(dǎo)線位置，這可以最大限度減少殘渣吸附在窗口手指上。專用墊板還有利于減少鏤空窗口的導(dǎo)線變形。

PI燒蝕后進(jìn)行等離子清潔（如表2所示）可清除掉吸附狀態(tài)的殘渣，并且在一定程度上清除鏤空窗口邊緣的炭黑，避免在后續(xù)的表面涂層電鍍時出現(xiàn)邊緣微小短路的現(xiàn)象。

表2 等離子清潔參數(shù)表

鏤空窗口的導(dǎo)線加工出來后的后續(xù)工序盡可能選擇不會對的導(dǎo)線施加壓力的工藝。例如，如果有壓制盡可能放在PI燒蝕前，不可避免時要考慮對窗口避讓；不要采用機(jī)械磨板，選用等離子、化學(xué)微蝕、噴砂等。在表面鍍層電鍍時由于鏤空窗口的導(dǎo)線是雙面電鍍，并且窗口邊緣經(jīng)激光燒蝕，需要調(diào)整相關(guān)參數(shù)以得到正確的表面鍍層厚度，并避免窗口的導(dǎo)線間在根部基材上短路。

利用這種工藝技術(shù)還可以制造含有全懸空手的導(dǎo)線的鏤空窗口板，是鏤空窗口的導(dǎo)線的另一端沒有PI支撐，是懸臂狀態(tài)。制造方法將懸臂端的導(dǎo)線先加長按有支撐的鏤空窗口板制造出來，在后面才將加長的部分切割掉（如圖5所示），就可以得到無支撐的全懸空的導(dǎo)線鏤空窗口板。這樣可以避免全懸空的導(dǎo)線在制造過程變形。

圖5 全懸空端延長設(shè)計圖

利用這種技術(shù)路線，可以突破傳統(tǒng)技術(shù)的限制，具體表現(xiàn)如下。

（1）傳統(tǒng)“機(jī)械法”“自制”覆銅板一般采用有膠疊構(gòu)，大多數(shù)的FPCB制造企業(yè)不具備“自制”無膠覆銅板能力（TPI技術(shù)路線除外）。這里采用的技術(shù)路線適合無膠材料鏤空窗口FPCB制造；

（2）傳統(tǒng)“機(jī)械法”對鏤空窗口線寬有限制，一般難以制造0.3 mm以下的項目；這里采用的技術(shù)路線根據(jù)銅箔厚度，可以制造最細(xì)線寬0.05 mm以上鏤空窗口板；

（3）對于雙面板，甚至是多層板，也可以采用這種技術(shù)路線制作鏤空窗口板（如圖6所示）。

圖6 窗口最小線寬0.06 mm圖

3 注意事項

為了減少鏤空窗口的導(dǎo)線折斷和變形，盡可能提高合格率，以下事項建議加強(qiáng)管理。

（1）窗口的基材PI被激光燒蝕完成后，窗口的導(dǎo)線會變得很脆弱，在后續(xù)的加工選擇和轉(zhuǎn)運時需要小心操作以減少的導(dǎo)線變形。對于銅箔比較薄、窗口手指比較細(xì)得尤其要注意。可以借助適合的工具和措施。

（2）如果是全懸空的導(dǎo)線類型并且窗口處外形成型采用激光切割時，切割參數(shù)要仔細(xì)調(diào)整。要將手指完全切斷讓廢料自然掉下；但如果切割過頭會導(dǎo)致手指端部熔化成球狀和發(fā)黑。