Pretratamiento del sustrato: garantizar una unión más fuerte entre la lámina de cobre y el sustrato
Mientras que el sustrato y la lámina de cobre de los PCB rígidos ordinarios se adhieren firmemente, el sustrato PI de los FPC tiene una superficie lisa y requiere un tratamiento especial para garantizar una adhesión firme de la lámina de cobre. Durante el pretratamiento, se graban pequeños hoyos en la película de PI utilizando una solución química (como hidróxido de sodio), seguido de un promotor de adhesión (similar a un "pegamento") y, finalmente, se presiona en caliente para unir la lámina de cobre al sustrato. Los experimentos realizados en una fábrica de FPC muestran que la adhesión de una lámina de cobre pretratada puede alcanzar 0,8 N/mm, el doble que la de una lámina sin tratar, lo que la hace menos propensa a desprenderse durante la flexión.
El control preciso de la temperatura y el tiempo del pretratamiento es crucial. Una temperatura excesiva (por encima de 120 grados) puede provocar la deformación del sustrato de PI, mientras que una temperatura insuficiente da como resultado un rendimiento deficiente del tratamiento. Una línea de producción estabilizó la temperatura de pretratamiento a 100 grados ±2 grados durante 3 minutos, mejorando la consistencia de la adhesión de la lámina de cobre a más del 95 %.
Fabricación de circuitos: grabado de circuitos en una "película elástica"
La fabricación de circuitos para FPC es similar a la de PCB rígidos, e implica fotolitografía y grabado, pero es más desafiante. Debido a que el sustrato de PI se expande y contrae con el calor, se necesita adsorción al vacío durante la exposición para fijar el sustrato plano y evitar la deformación del circuito. Un FPC de alta-densidad (espaciado entre líneas de 0,1 mm) utilizando una máquina de exposición de alta-precisión con una plataforma de adsorción al vacío logró un control de la desviación de la línea dentro de ±10 μm, una mejora del 60 % con respecto a los ±25 μm de las máquinas de exposición ordinarias.
Durante el grabado, se utiliza una solución ácida (como cloruro férrico) para eliminar el exceso de lámina de cobre, conservando las líneas requeridas. La velocidad de grabado de los FPC es un 30% más lenta que la de los PCB rígidos porque un grabado excesivamente rápido puede provocar rebabas en los bordes de la línea. Un determinado FPC tiene un espacio entre líneas de 0,08 mm. Al reducir la velocidad de grabado (de 1 m/min a 0,7 m/min), la rugosidad del borde de la línea se redujo de 5 μm a 2 μm, evitando cortocircuitos entre líneas adyacentes.
Laminación de la película de portada: dar a las líneas un "traje protector"
La laminación de la película de cubierta es un proceso crítico exclusivo de los FPC. Primero, se aplica una capa de adhesivo termoendurecible a la película de cubierta. Luego, la película de cubierta se alinea con las líneas a través de los orificios de posicionamiento y, finalmente, se presiona usando una prensa caliente (temperatura 160 grados, presión 0,5 MPa, tiempo 30 segundos). Se deben evitar las burbujas de aire durante la laminación, de lo contrario, las líneas se humedecerán y oxidarán. Un fabricante de FPC utiliza un método de "laminación paso-paso-paso": primero, el preprensado-a baja-temperatura (100 grados) elimina el aire, luego la laminación a alta-temperatura reduce la tasa de burbujas del 5 % al 0,5 %.
El grosor de la película protectora es muy importante. Las películas protectoras delgadas (25 μm) ofrecen mayor flexibilidad pero ligeramente menos protección; Las películas de cobertura más gruesas (50 μm) brindan una fuerte protección pero aumentan la tensión cuando se doblan. Los FPC de los relojes inteligentes suelen utilizar películas de cubierta de 35 μm de espesor para lograr un equilibrio entre flexibilidad y protección.
Punzonado y formado: cortar en la forma requerida
Los FPC deben cortarse en formas específicas según la estructura del dispositivo, normalmente mediante punzonado o corte por láser. El troquelado es adecuado para la producción en masa con una precisión de ±0,1 mm. Por ejemplo, el punzonado se utiliza para la producción en masa de FPC de teléfonos móviles, logrando una eficiencia de 50 piezas por minuto. El corte por láser es adecuado para lotes pequeños o formas complejas, con una precisión de ±0,05 mm. Por ejemplo, los FPC de forma irregular para dispositivos médicos se cortan con láser-para que coincidan perfectamente con la estructura curva del dispositivo.
Los bordes cortados deben ser lisos y libres de rebabas; de lo contrario, al doblarla se romperá la película protectora. Se optimizaron los parámetros de corte por láser de un determinado FPC (potencia 10 W, velocidad 50 mm/s), lo que dio como resultado una rugosidad del borde Ra menor o igual a 1 μm, una mejora del 67 % con respecto a los 3 μm no optimizados.
Tratamiento superficial: Se requieren tanto soldabilidad como resistencia a la oxidación.
Las uniones de soldadura FPC requieren tratamiento de superficie, comúnmente oro por inmersión y estañado. Las capas de oro de inmersión son delgadas (0,05-0,1 μm), no afectan la flexibilidad y son adecuadas para uniones de soldadura de paso fino- (por ejemplo, chips de paso de 0,3 mm). Las capas de estañado son ligeramente más gruesas (1-3 μm), de menor costo, pero pueden producir bigotes de estaño (finos cristales de estaño) cuando se doblan. La temperatura de horneado después del estañado (125 grados, 2 horas) debe controlarse para suprimir el crecimiento de bigotes de estaño. Se estañó un determinado sensor automotriz FPC y, después del horneado, la longitud de los bigotes de estaño se controló por debajo de 5 μm, cumpliendo con los estándares de seguridad electrónica automotriz.
Proceso de refuerzo: agregar una placa rígida a áreas críticas
Si bien el FPC es flexible, las zonas donde se sueldan los componentes requieren cierto grado de rigidez; de lo contrario, se producirá deformación durante la soldadura. Por lo tanto, se fija una placa de refuerzo (los materiales pueden ser PI, lámina de acero o tablero de resina epoxi), de 0,1 a 0,5 mm de espesor, a la parte posterior del FPC mediante adhesivo. La desviación posicional de la placa de refuerzo no debe exceder ±0,1 mm, de lo contrario obstruirá las uniones de soldadura. En una pulsera inteligente, después de colocar una placa de refuerzo PI de 0,3 mm de espesor en las uniones de soldadura de la batería, el rendimiento de la soldadura aumentó del 90% al 99%.