挠性PI 基材上镂空板用开窗口工艺研究

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　　1 前言
　　挠性印制电路板通常是一种以聚酰亚胺（PI ）为基材的印制电路板，挠性印制电路板通常具有三层（单面板）或五层（双面板）结构，最大的特点就是具有挠性，可以轻易地弯曲，特别适于多层刚性电路板之间的互连和许多数据接口电路用。目前，挠性印制电路板在手机、数码相机、摄像机、笔记本电脑、航空电子设备等许多电子设备当中已得到广泛应用。
　　挠性印制电路板生产中经常需要在特定的区域开出设计要求大小的窗口。如图1 所示两款挠性FPC 窗口板，在标示出的区域开出预定大小的窗口，在单层的基础上实现双面导通的功能，且由于镂空处没有PI ，只有一层铜箔，没有PI ，其耐高温性能跟PI 无关，所以在焊接时具有好的耐高温性能。

                               
　　本文分析了目前的在挠性印制电路板特定的区域开窗口的方法。并介绍一种采用化学蚀刻法，在挠性聚酰亚胺基材上开窗口的新工艺。结合镂空板工艺实例，本文详细论述了开窗口工艺过程，并取得理想效果。
　　2 目前的开窗口方法
　　现有的在挠性印制电路板特定的区域开窗口的方法主要有机械加工和化学蚀刻两大类。其中机械加工又有机械冲切、数控铣等；化学蚀刻有等离子蚀刻、激光烧蚀等。
　　（1）机械冲切
　　机械冲切主要采用20 吨的冲床，使用模具进行冲切。该项工艺的优点有：生产批量大，先期投入成本低，生产消耗成本低；缺点主要是：由于受冲模精度的限制，产品加工精度低，并且窗口尺寸越小，所需模具的成本就越高，生产就越困难。
　　（2）数控铣
　　数控铣采用的设备是单轴或者多轴数控铣床，配合各种尺寸的硬质合金铣刀进行加工。其特点是：生产周期短，批量大，加工精度适中，先期投入成本高，生产消耗成本低。但是对于挠性印制板的生产，由于基材质地柔软，刚性不足，加工之后往往在窗口的边缘产生大量的毛刺，甚至是撕裂扭曲的情况。不适合现在对挠性板所提出的小型化，高密度的要求。
　　（3）等离子蚀刻
　　等离子蚀刻采用专门的生产设备，针对不同的基材加入不同的反应气体进行生长。该项工艺生产批量小，先期投入和维护成本高，加工精度高。
　　（4）激光烧蚀
　　激光烧蚀主要采用的是CO2 红外激光或者是UV 激光器等。该工艺几乎适合所有的有机绝缘基材。所加工出来的窗口精度高，但是生产批量小，投入和维护成本高。不适合一般的中小型挠性印制电路板企业。
　　3 PI 基材上开窗口工艺
　　3.1 工艺流程图
　　目前该类型挠性印制电路板窗口板的传统制造工艺采用的是以光铜箔、PI 包封材料为主要材料。传统工艺中镂空的金手指部分的包封窗口，必须再冲切时即将它冲去，然后贴在光铜箔上压实。压实之后贴双面干膜制备铜层的电路图形。在这几步工艺中，对最终产品质量有较大影响的是：底包冲孔、贴压底包；并且流程的连续性差；人为介入的因素较多造成产品合格率很难得以提高。
　　世纪芯先研发一种新工艺，采用的是无胶铜箔、PI 包封为主要材料。两种工艺流程对比如图2。

       
　　新工艺改进的流程是：化学蚀刻前处理（对不开窗口区域的基材进行保护）→进入PI 蚀刻槽→ 双水洗→脱除保护层→水洗→烘干。示意图如图3-7 所示。
　　图3：预处理后的需开窗口的挠性印制电路板结构示意图，其中，1 为PI 基材层，2 为铜箔层（电路层）。图4：贴膜后、曝光前的需开窗口的挠性印制电路板结构示意图，其中，1 为PI 基材层，2 为铜箔层（电路层），4 为保护膜。图5：显影后的需开窗口的挠性印制电路板结构示意图，其中，1 为PI 基材层，2 为铜箔层（电路层），4 为保护膜。图6：刻蚀后的挠性印制电路板结构示意图，其中，1 为PI 基材层，2 为铜箔层（电路层），4 为保护膜。图7：开好窗口的挠性印制电路板结构示意图，其中，1 为PI 基材层，2 为铜箔层（电路层）。

        
　　3.2 蚀刻液配方及蚀刻工艺条件
　　（1）蚀刻液配方及蚀刻工艺条件见表1 所示：
　　表1 蚀刻液配方及工艺条件
　　蚀刻液成分及工艺条件 配方1  配方2  配方3