Η κατασκευή τουάκαμπτες εύκαμπτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτωνπου μπορεί να λυγίσει και να διπλωθεί είναι ένα έργο μηχανικής που ενσωματώνει την επιστήμη των υλικών ακριβείας και την πολύπλοκη τεχνολογία διεργασιών. Ο πυρήνας του έγκειται στον απρόσκοπτο συνδυασμό άκαμπτων περιοχών (όπως η εποξειδική ρητίνη FR-4) με εύκαμπτες περιοχές (όπως το φιλμ πολυιμιδίου) μέσω ειδικών διεργασιών, επιτυγχάνοντας τη λειτουργία "άκαμπτο όπου άκαμπτο, εύκαμπτο όπου είναι εύκαμπτο". Ακολουθεί μια λεπτομερής ανάλυση της διαδικασίας κατασκευής του:
1, Προετοιμασία υλικού: ο ακρογωνιαίος λίθος του συνδυασμού ακαμψίας και ευελιξίας
Υλικό άκαμπτης περιοχής: Επιλέγεται η εποξειδική ρητίνη FR-4, η οποία είναι σκληρή και σταθερή, παρέχοντας μηχανική υποστήριξη για να διασφαλιστεί ότι τα εξαρτήματα ακριβείας όπως τα τσιπ και οι μπαταρίες είναι στερεωμένα στον εξοπλισμό. Το πάχος του είναι συνήθως 0,2-1,6 mm για να καλύψει τις απαιτήσεις αντοχής διαφορετικών συσκευών.
Υλικό εύκαμπτης περιοχής: χρήση φιλμ πολυιμιδίου (PI) με πάχος μεταξύ 0,025-0,1 mm, ισοδύναμο με το πάχος πολλών χαρτιών Α4. Το φιλμ PI μπορεί να αντέξει υψηλές θερμοκρασίες πάνω από 260 βαθμούς και δεν θα σπάσει ακόμη και μετά από επαναλαμβανόμενη κάμψη για 100000 φορές. Ταυτόχρονα, έχει εξαιρετική απόδοση μόνωσης και μπορεί να αποτρέψει βραχυκυκλώματα στο κύκλωμα. Αυτό το υλικό είναι το κλειδί για να μπορούν οι εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων να λυγίζουν σαν χαρτί.
Επιλογή φύλλου χαλκού: Το φύλλο χαλκού σε έλαση χρησιμοποιείται σε εύκαμπτες περιοχές επειδή έχει καλύτερη ολκιμότητα και είναι λιγότερο επιρρεπές σε θραύση όταν λυγίζει. Η άκαμπτη περιοχή χρησιμοποιεί ηλεκτρολυτικό φύλλο χαλκού για να καλύψει τις απαιτήσεις αγωγιμότητας και μηχανικής αντοχής.
2, Ροή βασικής διαδικασίας: από το διαχωρισμό στη σύντηξη
Δημιουργήστε εύκαμπτα και άκαμπτα υποστρώματα ξεχωριστά:
Παραγωγή εύκαμπτου υποστρώματος: Αρχικά, τραχύνετε το φιλμ PI για να αφαιρέσετε τους επιφανειακούς λεκέδες από λάδι και τα στρώματα οξειδίου και να ενισχύσετε την πρόσφυση με φύλλο χαλκού. Στη συνέχεια, μέσω της διαδικασίας επένδυσης με χαλκό-, το φύλλο χαλκού σε έλαση συνδυάζεται με το φιλμ PI για να σχηματιστεί ένα εύκαμπτο υπόστρωμα. Αυτό το βήμα απαιτεί αυστηρό έλεγχο της θερμοκρασίας και του χρόνου για την αποφυγή παραμόρφωσης του υποστρώματος PI ή κακής επίδρασης επεξεργασίας.
Παραγωγή άκαμπτου υποστρώματος: Η παραδοσιακή πλακέτα FR-4 χρησιμοποιείται για να σχηματίσει μια άκαμπτη δομή κυκλώματος μέσω διαδικασιών όπως η διάτρηση και η ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση. Η διαδικασία παραγωγής είναι παρόμοια με αυτή ενός κανονικού άκαμπτου PCB, αλλά πρέπει να διασφαλίζει τη συμβατότητα με τη σχεδίαση διεπαφής της ευέλικτης περιοχής.
Laminated διαδικασία: Η «μαύρη τεχνολογία» που συνδυάζει ακαμψία και ευελιξία:
Αυτό είναι το πιο κρίσιμο βήμα στην κατασκευή άκαμπτων flex τυπωμένων κυκλωμάτων. Με την τεχνολογία επιλεκτικής πλαστικοποίησης, άκαμπτα υποστρώματα, εύκαμπτα υποστρώματα και συγκολλητικά φύλλα (μεμβράνες εποξειδικής ρητίνης) πλαστικοποιούνται υπό υψηλή θερμοκρασία και υψηλή πίεση. Η θερμοκρασία ελέγχεται στους 170-180 βαθμούς, η πίεση είναι 2-3MPa και ο χρόνος είναι 60-90 λεπτά. Για να αποφευχθεί η σύνθλιψη της εύκαμπτης περιοχής, μια μεμβράνη σιλικόνης θα τοποθετηθεί κάτω από το εύκαμπτο μέρος ως "μαξιλαράκι ασφαλείας" κατά τη διάρκεια της πλαστικοποίησης.
Το πλαστικοποιημένο pcb πρέπει επίσης να υποβληθεί σε "επεξεργασία ανακούφισης από το στρες" - ψήσιμο σε φούρνο 120 βαθμών για 2 ώρες για να απελευθερωθεί η εσωτερική πίεση που δημιουργείται κατά τη διαδικασία πλαστικοποίησης και να αποφευχθεί η παραμόρφωση κατά την επακόλουθη επεξεργασία.
Διάτρηση και καλωδίωση:
Διάτρηση: Η μηχανική διάτρηση χρησιμοποιείται σε άκαμπτες περιοχές, ενώ η διάτρηση με λέιζερ πρέπει να χρησιμοποιείται σε εύκαμπτες περιοχές για να αποφευχθεί η βλάβη από μηχανική καταπόνηση στο εύκαμπτο υπόστρωμα. Η διάτρηση με λέιζερ μπορεί να επιτύχει μικρότερα ανοίγματα (μέχρι 0,1 mm) για να καλύψει τις απαιτήσεις καλωδίωσης υψηλής πυκνότητας-.
Σχεδιασμός καλωδίωσης: Οι γραμμές σε εύκαμπτες περιοχές πρέπει να τοποθετούνται ομοιόμορφα και όχι πολύ πυκνά, διαφορετικά είναι επιρρεπείς σε σπάσιμο όταν λυγίζουν. Ο σχεδιασμός της καλωδίωσης πρέπει να εξισορροπεί την «ευελιξία» και την «αγωγιμότητα» για να διασφαλίζει την ομαλή ροή του κυκλώματος κατά την επαναλαμβανόμενη αναδίπλωση.
Επιφανειακή επεξεργασία και δοκιμή:
Η επιφανειακή επεξεργασία περιλαμβάνει χρυσό εμβάπτισης, ψεκασμό κασσίτερου κ.λπ., για την πρόληψη της οξείδωσης και της σκουριάς, ενώ παράλληλα καθιστούν τα συγκολλημένα εξαρτήματα πιο ασφαλή.
Η διαδικασία δοκιμής είναι ζωτικής σημασίας και απαιτεί δοκιμή ηλεκτρικής απόδοσης μέσω δοκιμής ιπτάμενων πείρων ή εξειδικευμένων εξαρτημάτων για να διασφαλιστεί ότι η αλλαγή αντίστασης είναι μικρότερη από 20% μετά από 150000 στροφές, πληρώντας το πρότυπο ηλεκτρικών δοκιμών IPC-ET-652.
3, Τεχνικές δυσκολίες και καινοτομία
Αξιοπιστία της άρθρωσης: Η σύνδεση μεταξύ των εύκαμπτων και των άκαμπτων περιοχών δεν πρέπει να είναι χαλαρή και δεν πρέπει να σπάει κατά την κάμψη. Η υιοθέτηση της «διαδικασίας πίεσης με βήμα» είναι σαν να βάζεις ένα «στιβαρό μπουφάν» στη σύνδεση μεταξύ των δύο, διασφαλίζοντας ότι δεν θα πέσει ακόμη και μετά από δεκάδες χιλιάδες λυγίσεις.
Τεχνολογία ελέγχου κόλλας: Κατά τη διάρκεια της πλαστικοποίησης, η κόλλα δεν πρέπει να ξεχειλίζει στην εύκαμπτη περιοχή, διαφορετικά θα σκληρύνει το εύκαμπτο υπόστρωμα και θα προκαλέσει αστοχία κάμψης. Αυτό απαιτεί εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια διαδικασίας και τεχνολογία ελέγχου κόλλας.
Διαχείριση διαφορών CTE: Η διαφορά του συντελεστή θερμικής διαστολής μεταξύ άκαμπτων υλικών (CTE 18ppm/βαθμός C) και εύκαμπτων υλικών (CTE 30ppm/βαθμός C) είναι σημαντική και πρέπει να ελέγχεται μέσω 5-7 κύκλων πίεσης για να αποφευχθεί η δομική παραμόρφωση που προκαλείται από αλλαγές θερμοκρασίας.
4, Εφαρμογή και Μέλλον
Οι άκαμπτες ευέλικτες πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων χρησιμοποιούνται ευρέως σε τομείς που απαιτούν υψηλή ενοποίηση και ευελιξία, όπως πτυσσόμενα smartphone, smartwatches και ιατρικές συσκευές. Η πολυπλοκότητα της διαδικασίας κατασκευής του μπορεί να ονομαστεί το "οροφή" της βιομηχανίας PCB, αλλά με την ανάπτυξη φορητών συσκευών, ευέλικτων οθονών και άλλων τομέων, η διαδικασία κατασκευής των άκαμπτων flex πλακών τυπωμένων κυκλωμάτων θα προχωρήσει προς το λεπτότερο (πάχος<0.05mm), more bending resistant (more than 500000 times), and may even achieve circuits that can be woven like fabric, making electronic devices truly "ubiquitous".
άκαμπτη ευέλικτη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, FR-4 pcb, εύκαμπτες πλακέτες κυκλωμάτων