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(lèi)產(chǎn)品叫作“鏤空窗口”板，或者叫作“懸空引線(xiàn)”板（Flying Lead），如圖1所示。這類(lèi)產(chǎn)品特點(diǎn)是焊接線(xiàn)四周是空的，沒(méi)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(chǎng)。

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(xiàn)。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(kāi)出來(lái)，板面做好對(duì)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(méi)什么區(qū)別，只是由于鏤空窗口已制作在覆銅板上，線(xiàn)路曝光對(duì)位時(shí)要與它關(guān)聯(lián)起來(lái)。并且蝕刻時(shí)要注意保護(hù)鏤空窗口。這種工藝技術(shù)比較簡(jiǎn)單，但相對(duì)制程能力也較低，一般情況下只能適用于鏤空窗口線(xiàn)寬0.3 mm以上的項(xiàng)目。

第二種是化學(xué)法，做好了單面板后采用專(zhuān)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(xiàn)需要專(zhuān)用的蝕刻液以及生產(chǎn)線(xiàn)，可以生產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)制作鏤空窗口板。

2 鏤空窗口板制作過(guò)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(méi)有差別。在材料選擇上由于需要從基材面讀取標(biāo)識(shí)點(diǎn)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(wú)膠材料。

對(duì)PI燒蝕窗口資料處理。用畫(huà)排線(xiàn)的方式將窗口填滿(mǎn)，排線(xiàn)間距要比激光光斑略小，相鄰兩根線(xiàn)之間重疊一部分，這樣使得咬蝕不會(huì)有PI殘留。具體的做法要根據(jù)實(shí)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(xiàn)，這樣可能會(huì)在結(jié)束處把銅箔燒蝕出一個(gè)凹坑，甚至如果銅箔比較薄時(shí)會(huì)擊穿。

如果控制軟件對(duì)激光管理不夠完善時(shí)將會(huì)出現(xiàn)激光束在收、發(fā)時(shí)能量突然變大等不可控情況，這個(gè)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(guò)可以?huà)呙杓庸ね甓恍枰唇?。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(duì)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(jiàn)在激光起點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)時(shí)能量偏大，兩端明顯燒蝕出向下的凹坑。

圖2 對(duì)激光收、發(fā)點(diǎn)能量測(cè)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(guò)PI基材讀取標(biāo)識(shí)點(diǎn)的底色識(shí)別定位點(diǎn)。除非線(xiàn)路對(duì)位偏差可以忽略不計(jì)，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(shí)，這將會(huì)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(shí)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(yàn)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(guò)深或PI殘留

有時(shí)PI燒蝕后鏤空窗口的導(dǎo)線(xiàn)上會(huì)黏附著一些基材殘?jiān)?，這其中大部分在后續(xù)的清潔處理可以清理掉?；臍?jiān)c機(jī)器工作臺(tái)的蜂窩臺(tái)有一定關(guān)系，工作久了蜂窩臺(tái)殘留有異物會(huì)污染窗口的導(dǎo)線(xiàn)。根據(jù)實(shí)板制作專(zhuān)用的工裝墊板，讓開(kāi)窗口的導(dǎo)線(xiàn)位置，這可以最大限度減少殘?jiān)皆诖翱谑种干稀?zhuān)用墊板還有利于減少鏤空窗口的導(dǎo)線(xiàn)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?jiān)⑶以谝欢ǔ潭壬锨宄U空窗口邊緣的炭黑，避免在后續(xù)的表面涂層電鍍時(shí)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(xiàn)加工出來(lái)后的后續(xù)工序盡可能選擇不會(huì)對(duì)的導(dǎo)線(xiàn)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(shí)要考慮對(duì)窗口避讓?zhuān)徊灰捎脵C(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(shí)由于鏤空窗口的導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的鏤空窗口板，是鏤空窗口的導(dǎo)線(xiàn)的另一端沒(méi)有PI支撐，是懸臂狀態(tài)。制造方法將懸臂端的導(dǎo)線(xiàn)先加長(zhǎng)按有支撐的鏤空窗口板制造出來(lái)，在后面才將加長(zhǎng)的部分切割掉（如圖5所示），就可以得到無(wú)支撐的全懸空的導(dǎo)線(xiàn)鏤空窗口板。這樣可以避免全懸空的導(dǎo)線(xiàn)在制造過(guò)程變形。

圖5 全懸空端延長(zhǎng)設(shè)計(jì)圖

利用這種技術(shù)路線(xiàn)，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(wú)膠覆銅板能力（TPI技術(shù)路線(xiàn)除外）。這里采用的技術(shù)路線(xiàn)適合無(wú)膠材料鏤空窗口FPCB制造；

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

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

圖6 窗口最小線(xiàn)寬0.06 mm圖

3 注意事項(xiàng)

為了減少鏤空窗口的導(dǎo)線(xiàn)折斷和變形，盡可能提高合格率，以下事項(xiàng)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(xiàn)會(huì)變得很脆弱，在后續(xù)的加工選擇和轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)需要小心操作以減少的導(dǎo)線(xiàn)變形。對(duì)于銅箔比較薄、窗口手指比較細(xì)得尤其要注意?？梢越柚m合的工具和措施。

（2）如果是全懸空的導(dǎo)線(xiàn)類(lèi)型并且窗口處外形成型采用激光切割時(shí)，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(guò)頭會(huì)導(dǎo)致手指端部熔化成球狀和發(fā)黑。