Desarrollo de la tecnología de fabricación de PCB flexibles

Tecnología de grabado de PI

Ya en 2005, las PCB flexibles que dependían de CCL flexible de 2 capas (laminado recubierto de cobre) para su aplicación en teléfonos móviles registraron más de 15.000 m²salida. Por lo general, la formación de orificios y ranuras en el material de sustrato de PI (poliimida) utilizado en CCL flexible depende de procesos mecánicos como el punzonado o el taladrado, o de nuevos procesos láser. Teniendo en cuenta la alta densidad del circuito de PCB (placa de circuito impreso) flexible y el sustrato más delgado, es mejor implementar tecnología de tratamiento húmedo para ser compatible con la producción en volumen y la reducción de costos, y para abrir vías y ranuras en el material de sustrato de PI mediante grabado.

El mecanismo de grabado del PI (Kapton) se discutirá en esta parte. El Kapton se genera mediante una reacción compuesta entre dianhídrido de piromelítico (PMDA) y DADPE más imida. El hidroxilo en la solución de grabado reaccionará con la imida, haciendo que el PMDA y el DADPE se disuelvan, lo que conduce a un grabado exitoso.

Durante el proceso de grabado, hay dos tipos de resinas resistentes al grabado disponibles para proteger las imágenes. Una es la resina resistente al grabado de cobre, que hace que la imagen del conductor de cobre proteja la película de PI, mientras que la otra es la película de resina resistente al grabado imagenable, que protege los gráficos mediante película, exposición e imagen. La comparación entre los dos tipos de resina resistente al grabado se resume en la tabla siguiente.

Proceso sustractivo, proceso totalmente aditivo y proceso semi-aditivo

PCB, incluyendoPCB flexibletiende a desarrollarse hacia la interconexión de alta densidad (HDI), caracterizada por líneas finas, microvías y múltiples capas. Las líneas finas se refieren a aquellas cuyo ancho de traza y espacio son inferiores a 0,1 mm y cuyo paso fino es menor de 0,2 mm.

Cuando se considera la generación de gráficos de líneas finas de alta densidad, los métodos tecnológicos incluyen los siguientes tres métodos.

• Proceso sustractivo

Como un método de grabado de lámina de cobre de uso común, el proceso sustractivo se ha considerado una tecnología madura que se ha utilizado durante décadas. Sin embargo, todavía se está mejorando gradualmente debido a sus limitaciones en lo que respecta a los circuitos de líneas finas de alta densidad. Entre los procesos sustractivos, la serigrafía para resistir el grabado es la más utilizada debido a su compatibilidad con la producción en grandes volúmenes, la alta comodidad de operación y el bajo costo. El ejemplo más típico es la película seca imagenable como máscara resistente al grabado.

Para lograr el objetivo de líneas finas y mejorar la resolución del resist de grabado, el primer método radica en la aplicación de una capa delgada de resist de grabado en película seca, de 35 μm, 25 μm, 15 μm a 10 μm. El segundo método radica en la aplicación de película húmeda (resist de grabado líquido imagenable) y el espesor de la capa de recubrimiento se sitúa en el rango de 10 μm a 6 μm. Además, se debe mejorar la capacidad de grabado. Por un lado, se busca mantener la estabilidad de la resolución de grabado y, por otro lado, se busca mejorar el equipo de grabado. Asimismo, se debe aplicar lámina de cobre delgada cuyo rango de espesor va de 18 μm, 12 μm, 9 μm a 5 μm para reducir el grabado lateral y garantizar la precisión del grabado.

• Proceso totalmente aditivo

El proceso totalmente aditivo contiene los siguientes elementos:
a. Sustrato aislante;
b. Capa de siembra que se genera en la superficie del material del sustrato;
c. Resistencia de grabado imagenable;
d. Gráficos de galvanoplastia;
e. Capa aislante y fabricación de vías;
f. Cobre por inmersión

Con película de PI como material de sustrato para PCB flexibles, la capa aislante es resina de PI fotosensible. Hasta ahora, se han generado líneas finas con ancho de traza y separación de 5 μm cada uno, y la abertura de los orificios pasantes puede ser de 20 μm o incluso de 10 μm.

• Proceso semi-aditivo

El proceso semi-aditivo se sitúa entre el proceso sustractivo y el proceso totalmente aditivo, e incluye los siguientes procedimientos y elementos:
a. Se puede utilizar CCL delgado o un sustrato aislante;
b. Se puede implementar perforación mecánica o perforación láser y luego el cobre químico sin corriente hace que se convierta en un orificio metalizado;
c. Se forma un patrón negativo en la superficie;
d. A continuación se realiza el recubrimiento de cobre sobre los gráficos;
e. Se elimina la resina de grabado imagenable;
f. Se debe grabar el cobre.

La comparación entre el proceso sustractivo, el proceso totalmente aditivo y el proceso semiaditivo puede resumirse en la siguiente tabla.

Tecnología de acumulación

La tecnología de fabricación de PCB HDI rígidas se basa principalmente en la construcción por capas, que resulta igualmente adecuada para PCB flexibles multicapa y PCB rígido-flexibles.

Los principales métodos de la tecnología de construcción incluyen la construcción capa por capa, la interconexión bumed, la conexión de microvías completas y PALAP (proceso de apilado de preimpregnado estampado). Los métodos de fabricación de vías pueden clasificarse en perforación mecánica, punzonado mecánico, perforación láser, vía grabada por plasma, fabricación de vías fotosensibles y grabado químico.

La fabricación de PCB flexibles también depende de la tecnología de acumulación, lo que conduce a la generación devía ciega y vía enterraday se logra una microvía apilada con alta densidad. La fabricación de PCB rígido-flexible depende más de la tecnología de construcción por capas, y una de las típicas se denomina PCB rígido-flexible desprendible (snap-off). El PCB rígido-flexible tradicional se fabrica colocando la capa flexible en el medio y luego aplicando el proceso de fabricación por construcción, lo cual se considera poco práctico. El PCB rígido-flexible desprendible, sin embargo, se obtiene primero fabricando el núcleo rígido multicapa, luego el circuito superficial flexible en la capa de construcción y, finalmente, eliminando la parte rígida después del montaje de los componentes.

Generación de Coverlay

En cuanto al proceso de generación del recubrimiento de imagen para circuitos flexibles, el PIC (coverlay fotoimagenable) se lamina sobre la superficie de la placa y luego se expone la almohadilla de interconexión del conductor mediante exposición y revelado. Este método no requiere que el coverlay sea perforado de antemano ni la apertura de ventanas mediante taladrado de vías, por lo que la posición del gráfico presenta una alta precisión. Otra tecnología nueva es el grabado del poliimida, mediante el cual se taladran vías en el coverlay de poliimida o en el material del sustrato.

Modificaciones del equipo de fabricación de PCB flexibles

Según los diferentes modos de fabricación de PCB flexibles, el equipo de fabricación de PCB flexibles se clasifica en dos categorías: hoja única y rollo a rollo. La fabricación de hoja única para PCB flexibles funciona de la misma manera que para PCB rígidos. Primero se corta la placa base en piezas individuales que se fabricarán una por una. Para mejorar la eficiencia de fabricación, se recurre más a la producción rollo a rollo. Además de la línea de fabricación totalmente automática rollo a rollo para placas de circuito flexible de una sola cara, están disponibles numerosos dispositivos de fabricación rollo a rollo que abarcan una sola fase, a fin de ser compatibles con los requisitos de fabricación de PCB de doble cara y PCB multicapa.

En lo que respecta al grado de libertad de fabricación, la fabricación de una sola lámina es más conveniente. Por lo tanto, se debe prestar atención y optimizar el equipo de fabricación de PCB flexibles de una sola lámina. La tarea clave radica en la mejora del dispositivo de transmisión, que es más adecuada para la fabricación de PCB flexibles más delgadas.

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