CN105263263A - 一种超薄柔性板的加工工艺优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于超薄柔性板加工技术领域，具体涉及一种超薄柔性板的加工工艺优化方法。本发明公开了一种超薄柔性板的加工工艺优化方法，超薄柔性板的加工工艺流程包括：A.开料，B.激光钻孔，C.黑孔，D.撕去保护铜箔，E.电镀铜，F.线路制作。本发明优化了超薄柔性板的加工工艺，通过加工工艺的优化，改善了产品褶皱变形的问题，极大的提升了线路制作的良率，最终提升该产品的品质与良率。

Description

一种超薄柔性板的加工工艺优化方法

技术领域

本发明属于超薄柔性板加工技术领域，具体涉及一种超薄柔性板的加工工艺优化方法。

背景技术

柔性电路板（FlexiblePrintedCircuitBoard，简称FPC）是用柔性的绝缘基材（主要是聚酰亚胺或聚酯薄膜）制成的印刷电路板，具有许多硬性印刷电路板不具备的优点。例如它可以自由弯曲、卷绕、折叠。利用FPC可大大缩小电子产品的体积，适用电子产品向高密度、小型化、高可靠方向发展的需要。因此，FPC在航天、军事、移动通讯、手提电脑、计算机外设、PDA、数字相机等领域或产品上得到了广泛的应用。

医疗类的FPC产品有其独特的特点，即此类产品的成品面铜的厚度要求是6-8微米，非常薄，而且需要整板电镀铜，以保证孔铜厚度。为了制作该类产品，选用双面覆铜基板作为基材材料，由于该类FPC产品太薄，FPC产品在镀铜之前其厚度不足30微米。

参阅图3所示，为制作医疗类FPC产品的基材材料双面覆铜基板的结构图一，该双面覆铜基板从上到下依次是第一保护铜箔层、第一铜箔层、绝缘基材层、第二铜箔层和第二保护铜箔层。其中，第一铜箔层、绝缘基材层和第二铜箔层构成超薄铜基材层。该双面覆铜基板的绝缘基材层的厚度为25微米，第一铜箔层和第二铜箔层的厚度均为2微米，第一保护铜箔层和第二保护铜箔层的厚度均为18微米。第一保护铜箔层和第二保护铜箔层主要起到保护超薄铜基材的作用，第一保护铜箔层和第二保护铜箔层与超薄铜箔基材之间没有任何的粘合剂，仅仅是靠压合附着在一起。

由于第一铜箔层、绝缘基材层和第二铜箔层所构成的超薄铜基材层较薄，为了便于加工，初始时业内尝试直接使用双面附有保护铜箔层的基材（强度较高）进行加工制作，待电镀铜工序前再移除保护铜箔层，但是不良率极高，几乎不可行。因此，行业内及材料供应商推荐的传统加工工艺流程为：开料——机械钻孔——撕去保护铜箔——黑孔——电镀铜——线路制作——后工序，如图1所示。虽然这种工艺流程相比而言，提高了产品良率，但是由于在机械钻孔工序后立即移除了保护铜箔层，在后续的黑孔工序还是容易产生褶皱，产品良率也并不理想，仅有20%左右。

发明内容

针对现有的超薄柔性板的加工过程中超薄铜层会产生褶皱，影响线路的制作，造成产品的良率很低的问题。本发明提出了一种改进的超薄柔性板的加工工艺优化方法，即在加工黑孔后再撕去保护铜的方法，钻孔使用激光钻孔代替机械钻孔，解决了黑孔时有碳粉残留在铜箔表面的问题，优化了加工工艺。

本发明采用如下技术方案：

一种超薄柔性板的加工工艺优化方法，超薄柔性板的加工工艺流程包括：

A.开料，即基材开料，对基材材料进行剪切；

B.激光钻孔，采用激光钻孔技术对剪切后的基材材料进行孔加工，以获得通孔；

C.黑孔，在钻孔壁上形成一层黑色碳膜，使钻孔壁导电化；

D.撕去保护铜箔，除去基材材料上的保护铜箔；

E.电镀铜，采用电镀的方法对步骤D之后的铜箔基材进行电镀铜处理，从而在所述通孔中和铜箔基材上形成电镀铜覆层；

F.线路制作，将铜箔基材进行贴膜、曝光、显影、及蚀刻。

进一步的，步骤C中黑孔水平线的水刀喷淋压力为7.84N/CM³-11.76N/CM³。

进一步的，步骤C中黑色碳膜为石墨和/或炭黑粉。

进一步的，超薄柔性板的基材材料为双面覆铜基板。

本发明提出了一种超薄柔性板的加工工艺优化方法，采用激光钻孔，不会破坏保护铜箔和铜箔之间的张力，且在黑孔制程之后再撕去材料上的保护铜箔，不仅解决了碳粉残留在铜箔表面的问题，而且解决了再黑孔制程时产品会产生褶皱的问题。本发明优化了超薄柔性板的加工工艺，通过加工工艺的优化，改善了产品褶皱变形的问题，极大的提升了线路制作的良率，最终提升该产品的品质与良率。

附图说明

图1是超薄柔性板的传统加工工艺流程图；

图2是一种超薄柔性板的加工工艺优化方法工艺流程图；

图3是一种超薄柔性板的加工材料结构图一；

图4是一种超薄柔性板的加工材料结构图二。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

超薄柔性板的传统加工工艺流程是在机械钻孔后撕去保护铜箔，再进行黑孔加工。撕去保护铜箔后剩下的超薄铜箔基材的厚度仅有29微米，在超薄铜箔基材上进行黑孔加工的过程中，超薄铜箔基材上的铜箔层会产生褶皱的问题，进而影响线路的制作，造成对位破孔、开短路等等其他问题。导致最终产品的良率很低。

为了克服上述的技术难题，本案发明人再次尝试以双面附有保护铜箔层的基材进行加工制作，待黑孔工序后再移除保护铜箔层的方法进行制造。本案发明人经过大量实验测试及锐意研究后发现：虽然传统柔性电路板基材钻孔采用机械钻孔是惯用的作业手段，但是对于这种具有保护铜箔层的超薄基材进行机械钻孔加工后，旋转钻孔过程中会使保护铜箔和铜箔之间的应力被破坏，在孔周围的保护铜箔和铜箔之间出现局部轻微分离，有肉眼难以察觉的缝隙存在，这种缺陷之前一直长期被忽视，从而导致进行黑孔工序时，会有少量碳粉残留在保护铜箔和铜箔之间缝隙中，撕去保护铜箔，铜箔孔的周围仍有碳粉残留影响后续的加工步骤，导致产品良率极低，而导致这种制造方案的不可行。

因此，基于本案发明人对于上述技术问题的发现后，只要采用另一种钻孔加工方式来避免因传统惯用的机械钻孔工序的作用力所导致的保护铜箔和铜箔之间的应力被破坏的问题，则即可解决，而使黑孔工序依然可以采用双面附有保护铜箔层的基材进行加工制作，从而大大提高产品良率。

参阅图2所示，本发明优选一实施例的一种超薄柔性板的加工工艺优化方法，该实施例超薄柔性板电路板（FlexiblePrintedCircuitBoard)，简称FPC）的加工工艺流程包括：A.开料，B.激光钻孔，C.黑孔，D.撕去保护铜箔，E.电镀铜，F.线路制作。参阅图1所示。行业内及材料供应商推荐的传统加工工艺流程为：A.开料，B.机械钻孔，C.撕去保护铜箔，D.黑孔，E.电镀铜，F.线路制作。相对于行业内目前的超薄柔性板的传统加工工艺流程，本发明的改进点在于，采用激光钻孔代替机械钻孔，且在黑孔后再撕去保护铜箔。

参阅图3所示，该实施例选用双面覆铜基板100来制作超薄柔性板，该双面覆铜基板100包括超薄铜基材层110以及设置在超薄铜基材层110相对两侧的第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122。该超薄铜基材层110包括绝缘基材层112和设置与绝缘基材层112相对两侧的在第一铜箔层111和第二铜箔层113。该实施例中，绝缘基材层112的厚度为25微米，第一铜箔层111和第二铜箔层113的厚度均为2微米，第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122的厚度均为18微米。第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122主要起到保护超薄铜基材110的作用，第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122与超薄铜箔基材110之间没有任何的粘合剂，仅仅是靠压合附着在一起。

该实施例的加工工艺流程为：

A.开料，即基材开料，对基材材料进行剪切。

该实施例使用的双面覆铜基板100每张的面积非常大，而FPC产品的尺寸很小，因此在加工前需要将基材材料剪裁成片状，双面柔性电路板第一道工序就是开料。为了符合产品不同尺寸的要求，必须依不同产品尺寸规划设计最佳的利用率，而依规划结果将基材材料剪裁成需要的尺寸。

由于双面覆铜基板100对外力的承受能力非常差，很容易受伤。开料时受损将会对后续工序的良率产生严重的影响，为了保证材料的品质，开料必须谨慎。如果需要开料的基板材料量比较少，可使用手工剪切机或滚刀切断器，对大批量的基板材料进行开料，可用自动剪切机。

B.激光钻孔，采用激光钻孔技术对剪切后的基材材料进行孔加工，以获得通孔。

据客户要求在柔性板电路板的表面钻取所需孔径的孔，便于插件，线路导通、焊接或钻保护膜开口及定位孔。激光钻孔过程是激光和物质相互作用的热物理过程，利用高功率密度激光束照射被加工材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞。该实施例采用激光钻孔，不会出现机械钻孔过程的机械扭力避免钻孔过程中使保护铜箔层和铜箔层有分离，虽然激光钻孔成本相较于机械钻孔成本高，但是该实施例的在激光钻孔和黑孔后再撕去保护铜箔，在黑孔过程中有了保护铜箔层增加基材的厚度，对铜箔进行保护，避免铜箔表面刮伤、弄脏及氧化。

C.黑孔，在钻孔壁上形成一层黑色碳膜，使钻孔壁导电化。

黑孔化的原理：它是将精细的石墨和炭黑粉通过物理作用在孔壁上形成一层导电膜，然后直接进行电镀代替化学沉铜工艺。首先将精细的石墨和/或碳黑粉均匀的分散在介质内即去离子水中，利用溶液内的表面活性剂使溶液内均匀的石墨和/或碳黑悬浮液保持稳定，并还拥有良好的润湿性能，使石墨和/或碳黑能充分被吸附在非导体的孔壁表面上，形成均匀细致的、结合牢固的导电层。

黑孔的制程简单，操作容易，水平制作时，对于小孔或纵横比大的钻孔板，更是最佳的选择。黑孔工艺形成的碳膜约0.5~1.0微米,在干燥后有着极强的附着力，并且碳层不易氧化，在进下一个工序前可存放时间超长，不易因氧化等问题造成孔破等不良现象。

在黑孔过程中，若保护铜箔层和铜箔层分离出现间隙，碳粉会渗入到间隙中，对后续工艺造成影响。为了使保护铜箔层和铜箔层之间不会分离，减小黑孔水平线的水刀喷淋压力。水刀喷淋压力为7.84N/CM³-11.76N/CM³，该实施例优选水刀喷淋压力为11.76N/CM³。

D.撕去保护铜箔，除去基材材料上的保护铜箔。

相对于行业内及材料供应商推荐的传统加工工艺流程，该实施例在黑孔后去除覆盖于超薄铜基材层110上的第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122，剩下超薄铜基材层110，露出第一铜箔层111和第二铜箔层113，如图4所示。

第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122在黑孔工序之后才撕掉，能保护FPC产品较好的平整性，防止褶皱。

E.电镀铜，采用电镀的方法对步骤D之后的超薄铜基材层110进行电镀铜处理，从而在所述通孔中和铜箔基材上形成电镀铜覆层。

电镀铜的目的是将柔性电路板以及导通孔孔壁的铜层加厚到足够抵抗后续加工以及使用环境冲击的厚度。电镀铜为常规工艺步骤，因此不再详细展开说明。

F.线路制作，将铜箔基材进行贴膜、曝光、显影、及蚀刻。

贴膜，电镀铜完成以后，利用加热加压的方式，在超薄铜基材层110上贴合干膜，作为蚀刻阻剂。

曝光，贴膜完成后的超薄铜基材层110，利用影像转移方式，将设计好的菲林底片上的线路图形，以紫外光曝光的方式专利到干膜上。曝光用的菲林一般为负片方式，透光之部分即为线路及留铜区。

显影，曝光后的超薄铜基材层110受到紫外线照射过区域的干膜部分聚合反应，经显像的化学药水冲洗，可将未经曝光的区域冲洗掉，漏出超薄铜基材层110上的铜箔层，经显像后的超薄铜基材层110，即形成的线路图形。

蚀刻，显像完成以后的超薄铜基材层110，经过蚀刻药水冲洗，会将未经干膜保护的裸露部分的铜层去除，而留下被保护的线路。

需要说明的是，该实施例选用双面覆铜基板100作为超薄柔性板的加工材料，本领域技术人员可知，超薄柔性板的加工材料不限于双面覆铜基板100，还可为单面铜等其他材料。

本发明提出的超薄柔性板的加工工艺优化方法，原材料开料之后，为如图3所示的结构图一的状态，第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122附着在超薄铜基材层110上分别保护第一铜箔层111和第二铜箔层113，继续超薄柔性板的加工制程，激光钻孔和黑孔。本发明采用激光钻孔，避免保护铜箔层和铜箔层之间分离出现间隙，使黑孔工艺后有碳粉残留在铜箔表面。本发明黑孔制程时，第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122仍在，此时加工材料的厚度为65微米。相对于传统加工工艺黑孔工序时已去除覆盖于超薄铜基材层110上的第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122，剩下超薄铜基材层110，材料厚度为29微米。本发明的加工材料更厚，黑孔制程时不易产生褶皱。而当完成黑孔之后，将超薄铜基材层110上的第一保护铜箔层121和第二保护铜箔层122撕掉，此时产品制作材料的结构如图4所示，产品还能保证平整及不会变形的状态。再经过电镀铜制程，无论是孔内还是超薄铜层的表面均会被镀上铜，保证客户所需要的产品结构。

激光钻孔、黑孔后再撕去保护铜箔，既保证了所需求的产品结构，又防止了产品的褶皱与变形，同时提高了产品的良率。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种超薄柔性板的加工工艺优化方法，其特征在于：超薄柔性板的加工工艺流程包括：

A.开料，即基材开料，对基材材料进行剪切；

B.激光钻孔，采用激光钻孔技术对剪切后的基材材料进行孔加工，以获得通孔；

C.黑孔，在钻孔壁上形成一层黑色碳膜，使钻孔壁导电化；

D.撕去保护铜箔，除去基材材料上的保护铜箔；

E.电镀铜，采用电镀的方法对步骤D之后的铜箔基材进行电镀铜处理，从而在所述通孔中和铜箔基材上形成电镀铜覆层；

F.线路制作，将铜箔基材进行贴膜、曝光、显影、及蚀刻。

2.如权利要求1所述的超薄柔性板的加工工艺优化方法，其特征在于：所述步骤C中黑孔水平线的水刀喷淋压力为7.84N/CM³-11.76N/CM³。

3.如权利要求1所述的超薄柔性板的加工工艺优化方法，其特征在于：所述步骤C中黑色碳膜为石墨和/或炭黑粉。

4.如权利要求1所述的超薄柔性板的加工工艺优化方法，其特征在于：所述超薄柔性板的基材材料为双面覆铜基板。