CN114286507B - 一种双面fpc及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双面FPC的制作方法，该双面FPC在关键区域仅有一层铜层，其中，该制作方法可包括以下步骤：S1.裁切单面FCCL并将粘结层贴合在单面FCCL的PI基材上；S2.采用CNC或激光设备在关键区域开窗并制作辅助销钉孔；S3.将弹性铜箔贴合在粘结层上；S4.依次完成钻孔、孔金属化、孔镀和双面线路制作；S5.将关键区域的弹性铜箔在S4过程中附着的导电层除去；S6.贴覆盖膜；S7.对覆盖膜让位的铜表面及关键区域的弹性铜箔进行表面处理；S8.产品成型。采用本发明方法，可以提高产生使用寿命，并且产品良率高。
Description
技术领域
本发明涉及FPC领域，具体地涉及一种双面FPC及其制作方法。
背景技术
在医疗超声探头仪器结构中,产品与超声波信号发射及接受的部件位置要求铜金属层薄，铜金属层厚度均匀性高，铜金属层与部件材质无介质或介质薄，超声波信号源发射及接受部件对FPC的铜厚度和感应材质间距离有较强的灵敏，铜厚度越薄越高，铜厚度均匀性越强越高，铜金属层与感应材质间距越小越高，其中铜厚度要均匀(±1.0μm)，对于有双面线路布线的产品，因产品有上下两面线路导通设计的孔金属铜制作，导致信号发射及接收的部件位置(关键区域)的铜层也由电镀铜工艺制作，引起该区域铜层的厚度均匀性变差。对于双层布线设计的有单纯铜层的产品，单纯铜层位置与周边位置的介质层存在厚度差，在产品制作过程中压合工艺时容易导致单纯铜褶皱破损风险。
常规双面的FPC产品制作采用薄铜的双面FCCL材料制作，制作过程中单纯超薄铜层容易在压合工艺中因交接位置的台阶形成褶皱；采用传统柔性线路板工艺材料中的纯压延铜或纯电解铜制作，产品在生产过程中和客户装配时及装配后，产品单纯铜层位置因弹性不足容易出现断裂，生产制作良率低，品质风险高。
发明内容
本发明旨在提供一种双面FPC及其制作方法，以解决上述问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一方面，提供了一种双面FPC的制作方法，该双面FPC在关键区域仅有一层铜层，其中，该制作方法可包括以下步骤：
S1.裁切单面FCCL并将粘结层贴合在单面FCCL的PI基材上；
S2.采用CNC或激光设备在关键区域开窗并制作辅助销钉孔；
S3.将弹性铜箔贴合在粘结层上；
S4.依次完成钻孔、孔金属化、孔镀和双面线路制作，其中，关键区域的弹性铜箔在孔镀时遮蔽不电镀铜并且在双面线路制作时不蚀刻图形；
S5.将关键区域的弹性铜箔在S4过程中附着的导电层除去；
S6.贴覆盖膜，其中，焊接区域和关键区域对应的覆盖膜开窗；
S7.对覆盖膜让位的铜表面及关键区域的弹性铜箔进行表面处理；
S8.产品成型，将完成表面处理的产品根据客户设计的外形图采用激光切割和/或CNC钻铣工艺加工成成品。
进一步地，在S1中，单面FCCL的PI厚度和铜厚度分别为13微米和12微米，以及粘结层为环氧系列热固胶或亚克力系列热固胶或丙烯酸热固胶并且厚度为15微米。
进一步地，在S1中，将粘结层在110±10℃的温度和5kg/cm2的压力下以0.8m/min的速度用过塑机贴合在单面FCCL上。
进一步地，在S3中，将铜箔在110±10℃的温度和5kg/cm2的压力下以0.8m/min的速度用过塑机贴合在粘结层上并在160℃的温度下烘烤1小时，其中，弹性铜箔为厚度20微米的紫铜箔或磷铜箔。
进一步地，在S4中，通过黑孔工艺、沉铜工艺或黑影工艺在导通孔的内壁上沉积一层可导电的石墨层或化学沉积铜层，同时关键区域的弹性铜箔开窗区域也沉积一层可导电的石墨层或化学沉积铜层。
进一步地，在S4中，在完成孔金属化的产品两面贴合感光型抗电镀干膜，通过菲林曝光或直接成像工艺，将导通孔及孔环图形以外的干膜曝光，再通过显影工艺，将导通孔及孔环的没有曝光的干膜显影除去，露出导通孔及孔环区域，其中，孔环尺寸为0.035～0.075毫米。
进一步地，在S4中，将完成孔镀图形的产品在电镀铜槽内电镀，在已显影除去抗电镀干膜的区域电镀一层金属铜，其中关键区域的弹性铜箔开窗区域不镀铜；然后将产品在50℃的3～5％碱性溶液中浸泡冲洗，以除去产品表面的抗电镀干膜；再通过贴抗蚀刻感光干膜、曝光、显影、蚀刻、脱膜工艺，将客户需要的布线线路以外的金属铜层除去，在产品上形成客户设计好的导电金属铜层及产品制作过程中需要的辅助图形，其中关键区域的弹性铜箔开窗区域不蚀刻。
进一步地，在S5中，可导电的石墨层采用等离子蚀刻工艺除去；以及化学沉积铜层采用快速蚀刻工艺除去。
进一步地，在S7中，表面处理采用电镀厚直金、电镀薄镍金、化学薄镍金、OSP、化锡或化银工艺。
根据本发明的另一方面，还提供了一种双面FPC，该双面FPC在关键区域仅有一层铜箔，其中，所述双面FPC采用如上所述的方法制成。
本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是：
1.本发明采用非柔性线路板材料的紫铜或磷铜材质，利用紫铜或磷铜的高弹性，可以避开纯压延铜或电解铜在生产及使用过程中褶皱断裂风险，产品使用寿命长。
2.本发明采用组合开窗工艺和单纯孔镀工艺，将产品关键区域的铜层保护，避免二次电镀对铜层厚度的影响，确保铜层厚度均匀性可以有效保持在原铜箔的公差范围内，满足客户端的±1.0μm的管控要求，产品良率高。
附图说明
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。
图1是本发明的双面FPC的示意图；
图2是本发明的双面FPC制作方法的流程图；
图3是备胶后的产品示意图；
图4是开窗后的产品示意图；
图5是贴合弹性铜箔后的产品示意图；
图6是钻孔后的产品示意图；
图7是孔金属化后的产品示意图；
图8是孔镀图形后的产品示意图；
图9是孔镀脱膜后的产品示意图；
图10是完成线路制作后的产品示意图；
图11是去除导电层后的产品示意图；
图12是贴合覆盖膜后的产品示意图；
图13是表面处理后的产品示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
图1示出了一种用于超声波探头的双面FPC 100，该双面FPC 100在关键区域(即，发射和接收超声波的位置)仅有一层铜层101。该铜层101的厚度公差为±1.0μm。下面参照图2描述本双面FPC 100的制作方法。该制作方法可包括以下步骤：
S1.裁切单面FCCL并将粘结层贴合在单面FCCL的PI基材上，如图3所示。材料主要有单面FCCL；单面FCCL与弹性铜箔结合用的粘结层和弹性铜箔；其中单面FCCL的铜厚度要求参考客户线路铜层要求的厚度降低到4-6μm，PI厚度要求参考客户要求，本发明采用的铜厚度12μm，PI厚度13μm；其中粘结层材质是环氧系列热固胶或亚克力系列热固胶或丙烯酸热固胶，粘结层的厚度参考客户需要的介质层厚度减去PI厚度，本发明采用的粘结层材质是环氧系列热固胶，粘结层厚度是15μm；其中弹性铜箔采用高延展高弹性的紫铜箔或磷铜箔，弹性铜箔厚度参考客户要求，本发明采用的是20μm的磷铜箔。单面FCCL卷材通过激光裁切成所需大小的单面FCCL片；然后将粘结层高温过塑到单面FCCL上，过塑的温度、压力和速度需参考粘结层的材料特性，本发明采用的是110±10℃、5kg/cm2和0.8m/min。
S2.开窗：采用CNC或激光设备在产品设计需要保留单铜的关键位置开窗，同时将产品制作过程中的辅助销钉孔制作完成，如图4所示。
S3.将弹性铜箔贴合在粘结层上，如图5所示。具体地，将弹性铜箔通过过塑机贴合在粘结胶层上；其中，过塑的温度、压力和速度参考粘结层的材料特性，本发明采用的是110±10℃、5kg/cm2和0.8m/min；过塑后通过高温烘烤固化胶层粘结，本发明高温烘烤采用160℃烘烤1小时。
S4.依次完成钻孔、孔金属化、孔镀和双面线路制作。具体地包括以下步骤：
S41.钻孔：采用CNC或激光设备在固化后的产品上钻出客户需要的导通孔和产品制作过程中的辅助孔，钻孔位置参考开窗预留的销钉孔位对位，如图6所示。
S42.孔金属化：在完成钻孔的产品材料上通过黑孔工艺、沉铜工艺或黑影工艺在孔内壁上沉积一层可导电的石墨层或化学沉积铜层，关键区域的弹性铜箔开窗区域也沉积一层可导电的石墨层或化学沉积铜层，如图7所示。
S43.孔镀图形：在完成孔金属化的产品两面贴合感光型抗电镀干膜，通过菲林曝光或直接成像工艺，将孔及孔环图形以外的干膜曝光，再通过显影工艺，将孔及孔环的没有曝光的干膜显影除去，露出孔及孔环区域；孔环尺寸的根据客户图形或工厂制程能力设计，其中关键区域的弹性铜箔开窗区域两面均保留抗电镀干膜层，本发明采用孔环尺寸为0.035～0.075mm；孔镀图形设计除孔及孔环外，还可以在产品有效区域外增加辅助的陪镀Pad、电镀夹点位及其他辅助图形，如图8所示。
S44.电镀铜：将完成孔镀图形的产品在电镀铜槽内电镀，在已显影除去抗电镀干膜的区域电镀一层铜，关键区域的弹性铜箔开窗区域不镀铜，铜层厚度根据客户要求定义，本发明采用的是管控铜厚度是6～10μm。
S45.脱膜：将产品在50℃的3～5％碱性溶液中浸泡冲洗，以除去产品表面的抗电镀干膜，如图9所示。
S46.线路制作：通过贴抗蚀刻感光干膜、曝光、显影、蚀刻、脱膜工艺，将客户需要的布线线路以外的铜层除去，在产品上形成客户设计好的导电铜层及产品制作过程中需要的辅助图形，其中关键区域单铜开窗位置不蚀刻，如图10所示。
S5.将关键区域的弹性铜箔在S4过程中附着的导电层除去，如图11所示。具体地，将完成线路制作的产品经过等离子蚀刻或快速蚀刻工艺将产品关键区域的弹性铜箔附着的可导电的石墨层或化学沉积铜层除去，其中可导电的石墨层采用等离子蚀刻工艺除去，化学沉积铜层采用快速蚀刻工艺除去。本发明采用等离子蚀刻工艺除去可导电的石墨层，等离子蚀刻采用氧气或氧气与四氟化碳10：1混合气体蚀刻。
S6.贴覆盖膜，在完成线路制作的产品的上下表面贴合一层对焊接区域让位开窗的覆盖膜(CVL)，其中关键区域的弹性开窗区域也需要两面开窗让位，如图12所示。
S7.对覆盖膜让位的铜表面及关键区域的弹性铜箔进行表面处理，具体地，在覆盖膜让位的弹性铜箔表面进行表面处理加工，表面处理工艺根据客户端的需求，可以采用电镀厚直金、电镀薄镍金、化学薄镍金、OSP、化锡或化银等工艺，如图13所示。
S8.产品成型，将完成表面处理的产品根据客户设计的外形图采用激光切割和/或CNC钻铣等工艺加工成成品，如图1所示。
本发明采用非柔性线路板材料的紫铜或磷铜材质，利用紫铜或磷铜的高弹性，可以避开纯压延铜或电解铜在生产及使用过程中褶皱断裂风险，提高了产品使用寿命。同时，本发明采用组合开窗工艺和单纯孔镀工艺，将产品关键区域的铜层保护，避免二次电镀对铜层厚度的影响，确保铜层厚度均匀性可以有效保持在原铜箔的公差范围内，满足客户端的±1.0μm的管控要求，产品良率高。
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)
1.一种双面FPC的制作方法，该双面FPC在关键区域仅有一层铜层，该关键区域是信号发射及接收的部件位置，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：
S1.裁切单面FCCL并将粘结层贴合在单面FCCL的PI基材上；
S2.采用CNC或激光设备在关键区域开窗并制作辅助销钉孔；
S3.将弹性铜箔贴合在粘结层上，弹性铜箔为紫铜箔或磷铜箔；
S4.依次完成钻孔、孔金属化、孔镀和双面线路制作，其中，关键区域的弹性铜箔在孔镀时遮蔽不电镀铜并且在双面线路制作时不蚀刻图形；
S5.将关键区域的弹性铜箔在S4过程中附着的导电层除去；
S6.贴覆盖膜，其中，焊接区域和关键区域对应的覆盖膜开窗；
S7.对覆盖膜让位的铜表面及关键区域的弹性铜箔进行表面处理；
S8.产品成型，将完成表面处理的产品根据客户设计的外形图采用激光切割和/或CNC钻铣工艺加工成成品。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在S1中，单面FCCL的PI厚度和铜厚度分别为13微米和12微米，以及粘结层为环氧系列热固胶或亚克力系列热固胶或丙烯酸热固胶并且厚度为15微米。
3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在S1中，将粘结层在110±10℃的温度和5kg/cm2的压力下以0.8m/min的速度用过塑机贴合在单面FCCL上。
4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在S3中，将弹性铜箔在110±10℃的温度和5kg/cm2的压力下以0.8m/min的速度用过塑机贴合在粘结层上并在160℃的温度下烘烤1小时，其中，弹性铜箔为厚度20微米的紫铜箔或磷铜箔。
5.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在S4中，通过黑孔工艺、沉铜工艺或黑影工艺在导通孔的内壁上沉积一层可导电的石墨层或化学沉积铜层，同时关键区域的铜箔开窗区域也沉积一层可导电的石墨层或化学沉积铜层。
6.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在S4中，在完成孔金属化的产品两面贴合感光型抗电镀干膜，通过菲林曝光或直接成像工艺，将导通孔及孔环图形以外的干膜曝光，再通过显影工艺，将导通孔及孔环的没有曝光的干膜显影除去，露出导通孔及孔环区域，其中，孔环尺寸为0.035～0.075毫米。
7.如权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在S4中，将完成孔镀图形的产品在电镀铜槽内电镀，在已显影除去抗电镀干膜的区域电镀一层铜，其中关键区域的铜箔开窗区域不镀铜；然后将产品在50℃的3～5％碱性溶液中浸泡冲洗，以除去产品表面的抗电镀干膜；再通过贴抗蚀刻感光干膜、曝光、显影、蚀刻、脱膜工艺，将客户需要的布线线路以外的铜层除去，在产品上形成客户设计好的铜层及产品制作过程中需要的辅助图形，其中关键区域的铜箔开窗区域不蚀刻。
8.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在S5中，可导电的石墨层采用等离子蚀刻工艺除去；以及化学沉积铜层采用快速蚀刻工艺除去。
9.如权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在S7中，表面处理采用电镀厚直金、电镀薄镍金、化学薄镍金、OSP、化锡或化银工艺。
10.一种双面FPC，该双面FPC在关键区域仅有一层铜层，其特征在于，所述双面FPC采用如权利要求1-9中的任一项所述的方法制成。
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