CN108112171B - 一种卷式fpc线路图形制作设备及方法 - Google Patents

一种卷式fpc线路图形制作设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种卷式FPC线路图形制作设备及方法，采用UV光固油墨替代传统干膜等感光抗蚀剂，将油墨印刷后的FPC进行UV光固，使该UV光固油墨直接硬化成膜，无需静置等待。采用该卷式工艺的设备，可一体化完成作业，无需切割FPC，生产周期短、流程简单、场地占用面积小。同时，所述传送机构采用不同结构的第一传送机构和第二传送机构；第一传送机构为履带式传送机构，传送过程中FPC中间区域镂空，避免在印刷油墨后出现粘黏磨损；第二传送机构采用现有适用于喷淋类湿制程的DES传送机构，方便后续蚀刻和脱膜作业，结构设计合理。

Description

一种卷式FPC线路图形制作设备及方法
技术领域
本发明涉及FPC领域，具体涉及一种生产效率高、成本低并可对FPC卷材进行线路制作的卷式FPC线路图形制作设备及方法。
背景技术
FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)，又称软板，是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的具有高度可靠性及可挠性印刷电路板，是航空、航天、军事、汽车消费和电子产品不可或缺的重要连接件。
FPC的线路制作方法常采用印制电路板减半法感光图形制作工艺方法，即：将干膜等感光抗蚀剂铺设于FPC表面，然后对该干膜进行曝光并显影成像，再经过蚀刻出线路，最终将抗蚀剂再剥除的过程。其具体步骤是：1.在FPC上贴覆干膜等感光抗蚀剂，完成后再静置5-10分钟，挥发水份初步贴合完全；2.进行曝光，即UV(紫外线)曝光，紫外线的照射后能够始干膜主要成分(一种高分子化合物)，产生一种聚合反应(由单体合成聚合物的反应过程)形成一种稳定的物质附着于板面，完成后再静置15分钟，待聚合交链反应完全；3.显影，将多余的干膜等感光抗蚀剂去除，形成图形化的保护膜层；4.蚀刻，将裸露于保护膜层外的铜箔进行蚀刻去除；5，脱膜：将UV光固的图形保护膜层去除。上述工艺步骤中，1至3的步骤均需要在黄光的条件下完成，具有如下缺点：1)制作周期较长，流程繁琐，效率低；2)员工长期在黄色光源内操作，容易不适应；3)干膜等待转移线路保护膜成膜厚度厚，侧蚀刻率高；4)大量全自动设备昂贵、辅材成本高，需要用干膜、显影液等辅材，成本较高。所以，亟需对现有制程进行改进。再者，因现有的FPC的线路制作方法的局限，即贴干膜后和曝光后均需要静置相当长的时间，所以，现有的方法有采用FPC片材的加工，或采用大量昂贵设备及自动化设备将单独工序串联，从而完成Roll ToRoll制程的实现，使得加工步骤繁琐，生产周期长，设备昂贵，场地占用面积大。
发明内容
为此，本发明通过对现有技术的改进，提供一种生产效率高、成本低并可对FPC卷材进行线路制作的卷式FPC线路图形制作设备及方法。
为实现上述目的，本发明提供的一种卷式FPC线路图形制作设备，包括放卷机构、收卷机构、设置在放卷机构与收卷机构之间的传送机构以及沿该传送机构的传送方向依次设置的油墨印刷机构、UV光固机构、蚀刻机构及脱膜机构；
所述传送机构将FPC卷材从放卷机构传送至收卷机构；
所述传送机构包括第一传送机构和第二传送机构，所述第一传送机构为履带式传送机构，包括位于FPC两侧的履带式传送定位卡槽，FPC两侧分别卡设于履带式传送定位卡槽内并随其一同传送，所述油墨印刷机构及UV光固机构设置在第一传送机构的传送行程内；所述第二传送机构设置在第一传送机构输出端之后，所述蚀刻机构及脱膜机构设置在第二传送机构的传送行程内；
所述油墨印刷机构将UV光固油墨印刷至FPC表面；
所述UV光固机构对印刷至FPC表面的UV光固油墨进行UV光固，进而使FPC表面的UV光固油墨光固至硬化但不完全固化的程度，从而在FPC表面形成保护膜层；
所述蚀刻机构将裸露于保护膜层外的铜箔进行蚀刻去除；
所述脱膜机构将UV光固的UV光固油墨去除。
本发明的一种优选方案，所述履带式传送定位卡槽的宽度可调节。
进一步的，围合所述履带式传送定位卡槽的第一槽壁与第二槽壁之间通过气动弹簧连接，通过控制该气动弹簧的伸缩，进而实现调节该履带式传送定位卡槽的宽度。
本发明的另一种优选方案，所述油墨印刷机构包括油墨印刷辊，所述油墨印刷辊将UV光固油墨印刷至FPC的表面。
进一步的，所述油墨印刷辊上还设有定位销，FPC上开设有定位孔，并通过定位销与定位孔的配合实现油墨印刷辊与FPC的定位。
本发明的另一种优选方案，所述UV光固机构对印刷至FPC表面的UV光固油墨进行UV光固，UV光固的UV能量为700-900mj/cm2、光固时间0.5-3.8分钟。
本发明的另一种优选方案，所述蚀刻机构及脱膜机构均为喷淋式结构，包括供料装置及连接该供料装置的喷头。
本发明的另一种优选方案，所述第二传送机构为DES传送机构。
本发明还提供一种卷式FPC线路图形制作方法，包括如下步骤：
A1.建立FPC卷材的传送线路，并在该传送线路上依次设置油墨印刷机构、UV光固机构、蚀刻机构及脱膜机构；
A2.油墨印刷机构采用油墨印刷辊，并将UV光固油墨印刷至在该传送线路上的FPC的表面；
A3.UV光固机构对印刷至在该传送线路上的FPC上的UV光固油墨进行UV光固，FPC表面的UV光固油墨被光固到该UV光固油墨硬化但不完全固化的程度，进而形成具有图形化的保护膜层；
A4.蚀刻机构将在该传送线路上的FPC的裸露于保护膜层外的铜箔进行蚀刻去除；
A5.脱膜机构将在该传送线路上的FPC的保护膜层去除。
进一步的，步骤A1中，建立FPC卷材的传送线路的具体方式是：提供放卷机构、收卷机构及设置在放卷机构与收卷机构之间的传送机构，所述传送机构将FPC卷材从放卷机构传送至收卷机构。
通过本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
采用UV光固油墨替代传统干膜等感光抗蚀剂，将油墨印刷后的FPC进行UV光固，使该UV光固油墨直接硬化成膜，无需静置等待。采用该卷式工艺的设备，可一体化完成作业，无需切割FPC，生产周期短、流程简单、场地占用面积小。同时，所述传送机构采用不同结构的第一传送机构和第二传送机构；第一传送机构为履带式传送机构，传送过程中FPC中间区域镂空，避免在印刷油墨后出现粘黏磨损；第二传送机构采用现有适用于喷淋类湿制程的DES传送机构，方便后续蚀刻和脱膜作业，结构设计合理。
附图说明
图1所示为实施例中卷式FPC线路图形制作方法的流程框图；
图2所示为实施例中卷式FPC线路图形制作设备的示意图；
图3所示为实施例中卷式FPC线路图形制作设备的部分示意图；
图4所示为实施例中履带式传送定位卡槽在夹紧状态下的结构示意图；
图5所示为实施例中履带式传送定位卡槽在松开状态下的结构示意图。
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。
参照图1所示，本实施例提供的一种卷式FPC线路图形制作方法，包括如下步骤：
A1.建立FPC卷材的传送线路，并在该传送线路上依次设置油墨印刷机构、UV光固机构、蚀刻机构及脱膜机构。
建立FPC卷材的传送线路的具体方式是：提供放卷机构、收卷机构及设置在放卷机构与收卷机构之间的传送机构，所述传送机构将FPC卷材从放卷机构传送至收卷机构。
A2.油墨印刷机构采用油墨印刷辊，并将UV光固油墨印刷至在该传送线路上的FPC的表面。
A3.UV光固机构对印刷至在该传送线路上的FPC上的UV光固油墨进行UV光固，FPC表面的UV光固油墨被光固到该UV光固油墨硬化但不完全固化的程度，进而形成具有图形化的保护膜层。
A4.蚀刻机构将在该传送线路上的FPC的裸露于保护膜层外的铜箔进行蚀刻去除。
A5.脱膜机构将在该传送线路上的FPC的保护膜层去除。
参照图2至图5所示，本实施例还提供一种适用于上述方法的设备，提供的一种卷式FPC线路图形制作设备，包括放卷机构11、收卷机构12、设置在放卷机构11与收卷机构12之间的传送机构以及沿该传送机构的传送方向依次设置的油墨印刷机构20、UV光固机构30、蚀刻机构40及脱膜机构50。
所述放卷机构11与收卷机构12均为现有技术中的滚筒式机构，在此不再详述。
所述传送机构将FPC卷材从放卷机构11传送至收卷机构12。
具体的，所述传送机构包括第一传送机构和第二传送机构，所述第一传送机构为履带式传送机构，包括位于FPC两侧的履带式传送定位卡槽13，FPC 1两侧分别卡设于履带式传送定位卡槽13内并随其一同传送，所述油墨印刷机构20及UV光固机构30设置在第一传送机构的传送行程内；所述第二传送机构设置在第一传送机构输出端之后，FPC 1经第一传送机构输出后随该第二传送机构一同传送，所述蚀刻机构40及脱膜机构50设置在第二传送机构的传送行程内。
进一步的，所述履带式传送定位卡槽13的宽度可调节。具体的，围合所述履带式传送定位卡槽13的第一槽壁131与第二槽壁132之间通过气动弹簧133连接，通过控制该气动弹簧133的伸缩，进而实现调节该履带式传送定位卡槽13的宽度。履带式传送机构传动过程中，在初始端，履带式传送定位卡槽13对应FPC 1时，控制气动弹簧133收缩，履带式传送定位卡槽13夹紧FPC 1，并带动其传送。在末端时，气动弹簧133伸展，履带式传送定位卡槽13的宽度增大，进而脱离FPC 1。
所述油墨印刷机构20将UV光固油墨印刷至FPC 1表面；所述油墨印刷机构20具体包括油墨印刷辊，油墨印刷辊的网目为300-500目，角度呈45°斜拉，油墨印刷辊的滚动将UV光固油墨印刷至FPC表面。
同时，所述油墨印刷辊上还设有定位销21，FPC上开设有定位孔，并通过定位销21与定位孔的配合实现油墨印刷辊与FPC 1的定位，有效防止脱位。
所述UV光固机构30对印刷至FPC 1表面的UV光固油墨进行UV光固，进而使FPC表面的UV光固油墨光固至硬化但不完全固化的程度，从而在FPC表面形成保护膜层。进一步的，UV光固的UV能量为700-900mj/cm2、光固时间0.5-3.8分钟，在该条件下，只将UV光固油墨挥发部分溶剂但不完全固化，使其硬化，形成一临时的能够抗腐蚀的保护膜层，在满足抗腐蚀的同时，又能够较轻易的脱膜，无残留，操作简便，合格率高。进一步的，光固时间2-3分钟的条件下该保护膜层的表面平整度、蚀刻线宽及脱膜的效果最佳，油墨丝印硬化后成膜厚度5-10μm，5-10μm抗蚀层成膜厚度，减少侧蚀量，综合蚀刻线宽的误差可控制在±0.02mm内。
进一步的，在印刷前，需对UV光固油墨进行去泡处理，其具体的步骤为：预先搅拌均匀，然后进行超声波除泡，完成后再静置；所超声波除泡的参数为：超声波功率为0.35-0.5KW，频率为40±5KHz，时间为5分钟。其静置的时间优选为15分钟。经过去泡处理的UV光固油墨在印刷后分布均匀，不会出现断线等异常。
所述蚀刻机构40将裸露于保护膜层外的铜箔进行蚀刻去除。进一步的，所述蚀刻机构为喷淋式结构，包括供料装置及连接该供料装置的喷头。蚀刻的参数是：温度为50±2℃、溶铜量为110-160g/l、比重为1.26±0.05的蚀刻液进行蚀刻，其喷淋压力为1.0-2.2kgf/cm。所述蚀刻机构40采用物理喷射和化学蚀刻两种方式，化学蚀刻蚀刻掉裸露于保护膜层外的铜箔，物理喷射(即喷淋)快速冲洗掉反应液以及被残留的铜箔，使蚀刻更为充分，保证无残留。
所述脱膜机构50将保护膜层(即UV光固的UV光固油墨)去除。进一步的，所述脱膜机构50为喷淋式结构，包括供料装置及连接该供料装置的喷头。脱膜是采用温度为43±2℃、浓度为1.5-2.5％的NaOH溶液进行喷淋脱膜。所述脱膜机构50同样采用物理喷射和化学蚀刻两种方式，NaOH溶液蚀刻UV光固油墨，物理喷射(即喷淋)快速冲洗掉反应液以及被残留的UV光固油墨，使UV光固油墨剥离去除更为充分，保证无残留。
进一步的，所述第二传送机构为DES传送机构。采用现有适用于喷淋类湿制程的DES传送机构，方便后续蚀刻和脱膜作业，结构设计合理。
通过本发明提供的技术方案，采用UV光固油墨替代传统干膜等感光抗蚀剂，将油墨印刷后的FPC进行UV光固，使该UV光固油墨直接硬化成膜，无需静置等待。采用该卷式工艺的设备，可一体化完成作业，无需切割FPC，生产周期短、流程简单、场地占用面积小。同时，所述传送机构采用不同结构的第一传送机构和第二传送机构；第一传送机构为履带式传送机构，传送过程中FPC中间区域镂空，避免在印刷油墨后出现粘黏磨损；第二传送机构采用现有适用于喷淋类湿制程的DES传送机构，方便后续蚀刻和脱膜作业，结构设计合理。
同时，本方案的整体流程在单条水平产线中完成，流程简单，整体设备造价减少70-80％以上；减少卷材上下料及搬料时间及成本，提高效率至少20％。相对于现有技术，本方案提供的设备可在30分钟内出首板，并连续出板，单卷完成只需2小时；现有技术的设备为分段式整卷完成，单卷图形转移完成，需耗时12小时以上，生产效率得到极大的提高。且丝印线路的最小线宽达到0.1mm，可解决现今整体需求应用领域至少70％FPC需求，适用性广。
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 (10)

1.一种卷式FPC线路图形制作设备，其特征在于：包括放卷机构、收卷机构、设置在放卷机构与收卷机构之间的传送机构以及沿该传送机构的传送方向依次设置的油墨印刷机构、UV光固机构、蚀刻机构及脱膜机构；
所述传送机构将FPC卷材从放卷机构传送至收卷机构；
所述传送机构包括第一传送机构和第二传送机构，所述第一传送机构为履带式传送机构，包括位于FPC两侧的履带式传送定位卡槽，FPC两侧分别卡设于履带式传送定位卡槽内并随其一同传送，所述油墨印刷机构及UV光固机构设置在第一传送机构的传送行程内；所述第二传送机构设置在第一传送机构输出端之后，所述蚀刻机构及脱膜机构设置在第二传送机构的传送行程内；
所述油墨印刷机构将UV光固油墨印刷至FPC表面；
所述UV光固机构对印刷至FPC表面的含有溶剂成分的UV光固油墨进行UV光固，进而使FPC表面的UV光固油墨挥发部分溶剂，使其光固至硬化但不完全固化的程度，从而在FPC表面形成保护膜层；
所述蚀刻机构将裸露于保护膜层外的铜箔进行蚀刻去除；
所述脱膜机构将UV光固的UV光固油墨去除。
2.根据权利要求1所述的卷式FPC线路图形制作设备，其特征在于：所述履带式传送定位卡槽的宽度可调节。
3.根据权利要求2所述的卷式FPC线路图形制作设备，其特征在于：围合所述履带式传送定位卡槽的第一槽壁与第二槽壁之间通过气动弹簧连接，通过控制该气动弹簧的伸缩，进而实现调节该履带式传送定位卡槽的宽度。
4.根据权利要求1所述的卷式FPC线路图形制作设备，其特征在于：所述油墨印刷机构包括油墨印刷辊，所述油墨印刷辊将UV光固油墨印刷至FPC的表面。
5.根据权利要求4所述的卷式FPC线路图形制作设备，其特征在于：所述油墨印刷辊上还设有定位销，FPC上开设有定位孔，并通过定位销与定位孔的配合实现油墨印刷辊与FPC的定位。
6.根据权利要求1所述的卷式FPC线路图形制作设备，其特征在于：所述UV光固机构对印刷至FPC表面的UV光固油墨进行UV光固，UV光固的UV能量为700-900mj/cm2、光固时间0.5-3.8分钟。
7.根据权利要求1所述的卷式FPC线路图形制作设备，其特征在于：所述蚀刻机构及脱膜机构均为喷淋式结构，包括供料装置及连接该供料装置的喷头。
8.根据权利要求1所述的卷式FPC线路图形制作设备，其特征在于：所述第二传送机构为DES传送机构。
9.一种卷式FPC线路图形制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
A1.建立FPC卷材的传送线路，并在该传送线路上依次设置油墨印刷机构、UV光固机构、蚀刻机构及脱膜机构；
A2.油墨印刷机构采用油墨印刷辊，并将含有溶剂成分的UV光固油墨印刷至在该传送线路上的FPC的表面；
A3.UV光固机构对印刷至在该传送线路上的FPC上的UV光固油墨进行UV光固，FPC表面的UV光固油墨被光固到该UV光固油墨挥发部分溶剂，使其硬化但不完全固化的程度，进而形成具有图形化的保护膜层；
A4.蚀刻机构将在该传送线路上的FPC的裸露于保护膜层外的铜箔进行蚀刻去除；
A5.脱膜机构将在该传送线路上的FPC的保护膜层去除。
10.根据权利要求9所述的卷式FPC线路图形制作方法，其特征在于：步骤A1中，建立FPC卷材的传送线路的具体方式是：提供放卷机构、收卷机构及设置在放卷机构与收卷机构之间的传送机构，所述传送机构将FPC卷材从放卷机构传送至收卷机构。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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