Жорсткі гнучкі друковані плати (PCB) популярні завдяки своїй універсальності та довговічності в різноманітних електронних додатках. Ці плати відомі своєю здатністю витримувати навантаження на вигин і кручення, зберігаючи при цьому надійні електричні з’єднання.У цій статті ми детально розглянемо матеріали, які використовуються у жорстких і гнучких друкованих платах, щоб отримати уявлення про їхній склад і властивості. Розкриваючи матеріали, які роблять жорсткі гнучкі друковані плати міцним і гнучким рішенням, ми можемо зрозуміти, як вони сприяють розвитку електронних пристроїв.
1. Зрозумійтежорстко-гнучка структура друкованої плати:
Жорстко-гнучка друкована плата — це друкована плата, яка поєднує в собі жорсткі та гнучкі підкладки для створення унікальної структури. Ця комбінація дозволяє друкованим платам мати тривимірну схему, забезпечуючи гнучкість конструкції та оптимізуючи простір для електронних пристроїв. Конструкція плит rigid-flex складається з трьох основних шарів. Перший шар — це жорсткий шар, виготовлений із жорсткого матеріалу, наприклад FR4, або металевого сердечника. Цей шар забезпечує структурну підтримку та стабільність друкованої плати, забезпечуючи її міцність і стійкість до механічних впливів.
Другий шар — це гнучкий шар, виготовлений із таких матеріалів, як поліімід (PI), рідкокристалічний полімер (LCP) або поліестер (PET). Цей шар дозволяє друкованій платі згинатися, скручуватися та згинатися, не впливаючи на її електричні характеристики. Гнучкість цього шару має вирішальне значення для додатків, які вимагають розміщення друкованої плати в нерегулярних або тісних місцях. Третій шар - це клейовий шар, який з'єднує жорсткий і гнучкий шари разом. Цей шар зазвичай виготовляється з епоксидних або акрилових матеріалів, вибраних через їх здатність забезпечувати міцний зв’язок між шарами, а також забезпечувати хороші електроізоляційні властивості. Клейовий шар відіграє важливу роль у забезпеченні надійності та терміну служби плит rigid-flex.
Кожен шар жорстко-гнучкої конструкції друкованої плати ретельно відібрано та розроблено відповідно до конкретних вимог до механічних та електричних характеристик. Це дозволяє друкованим платам ефективно працювати в широкому діапазоні застосувань, від споживчої електроніки до медичних пристроїв і аерокосмічних систем.
2. Матеріали, що використовуються в жорстких шарах:
У жорсткій шаровій конструкції жорстко-гнучких друкованих плат часто використовується кілька матеріалів для забезпечення необхідної структурної підтримки та цілісності. Ці матеріали ретельно відбираються на основі їхніх конкретних характеристик і вимог до продуктивності. Деякі з найбільш часто використовуваних матеріалів для жорстких шарів у жорстко-гнучких друкованих платах включають:
A. FR4: FR4 — це жорсткий шаровий матеріал, який широко використовується в друкованих платах. Це армований склом епоксидний ламінат із відмінними термічними та механічними властивостями. FR4 має високу жорсткість, низьке водопоглинання та хорошу хімічну стійкість. Ці властивості роблять його ідеальним як жорсткий шар, оскільки він забезпечує відмінну структурну цілісність і стабільність друкованої плати.
B. Поліімід (PI): Поліімід — це гнучкий термостійкий матеріал, який часто використовується в жорстко-гнучких плитах через його стійкість до високих температур. Поліімід відомий своїми чудовими електроізоляційними властивостями та механічною стабільністю, що робить його придатним для використання в якості жорстких шарів у друкованих платах. Він зберігає свої механічні та електричні властивості навіть при екстремальних температурах, що робить його придатним для широкого спектру застосувань.
C. Металевий сердечник: у деяких випадках, коли потрібне чудове управління температурою, матеріали металевого сердечника, такі як алюміній або мідь, можна використовувати як жорсткий шар у жорстких гнучких друкованих платах. Ці матеріали мають відмінну теплопровідність і можуть ефективно розсіювати тепло, що виділяється контурами. Завдяки використанню металевого сердечника жорстко-гнучкі плати можуть ефективно управляти теплом і запобігати перегріву, забезпечуючи надійність і продуктивність схеми.
Кожен із цих матеріалів має свої переваги та вибирається з урахуванням конкретних вимог до конструкції друкованої плати. Такі фактори, як робоча температура, механічне навантаження та необхідні можливості керування температурою, відіграють важливу роль у визначенні відповідних матеріалів для поєднання жорстких і гнучких жорстких шарів друкованих плат.
Важливо відзначити, що вибір матеріалів для жорстких шарів у жорстко-гнучких друкованих платах є критичним аспектом процесу проектування. Правильний вибір матеріалу забезпечує структурну цілісність, терморегуляцію та загальну надійність друкованої плати. Вибираючи правильні матеріали, дизайнери можуть створювати жорсткі гнучкі друковані плати, які відповідають суворим вимогам різних галузей промисловості, включаючи автомобільну, аерокосмічну, медичну та телекомунікаційну.
3. Матеріали, що використовуються в гнучкому шарі:
Гнучкі шари в жорстко-гнучких друкованих платах полегшують характеристики згинання та складання цих плат. Матеріал, який використовується для гнучкого шару, повинен демонструвати високу гнучкість, еластичність і стійкість до багаторазового згинання. Загальні матеріали, що використовуються для гнучких шарів, включають:
A. Поліімід (PI): Як згадувалося раніше, поліімід є універсальним матеріалом, який служить подвійним цілям у жорстких і гнучких друкованих платах. У гнучкому шарі він дозволяє дошці згинатися та згинатись без втрати електричних властивостей.
B. Рідкокристалічний полімер (LCP): LCP – це високоефективний термопластичний матеріал, відомий своїми чудовими механічними властивостями та стійкістю до екстремальних температур. Він забезпечує чудову гнучкість, стабільність розмірів і вологостійкість для конструкцій жорстких і гнучких друкованих плат.
C. Поліестер (PET): поліестер є недорогим, легким матеріалом з хорошою гнучкістю та ізоляційними властивостями. Він зазвичай використовується для жорстких і гнучких друкованих плат, де критично важливі економічна ефективність і помірна здатність до згинання.
D. Поліімід (PI): Поліімід є широко використовуваним матеріалом у жорстко-гнучких гнучких шарах друкованих плат. Має відмінну гнучкість, стійкість до високих температур і хороші електроізоляційні властивості. Поліімідна плівка може бути легко ламінована, витравлена та прикріплена до інших шарів друкованої плати. Вони можуть витримувати багаторазове згинання без втрати своїх електричних властивостей, що робить їх ідеальними для гнучких шарів.
E. Рідкокристалічний полімер (LCP): LCP — це високоефективний термопластичний матеріал, який все частіше використовується як гнучкий шар у жорстких і гнучких друкованих платах. Він має відмінні механічні властивості, включаючи високу гнучкість, стабільність розмірів і чудову стійкість до екстремальних температур. Плівки LCP мають низьку гігроскопічність і підходять для застосування у вологому середовищі. Вони також мають гарну хімічну стійкість і низьку діелектричну проникність, що забезпечує надійну роботу в суворих умовах.
F. Поліестер (PET): поліестер, також відомий як поліетилентерефталат (PET), є легким і економічно ефективним матеріалом, який використовується в гнучких шарах жорстких і гнучких друкованих плат. Плівка ПЕТ має хорошу гнучкість, високу міцність на розрив і чудову термічну стабільність. Ці плівки мають низьке вологопоглинання і хороші електроізоляційні властивості. ПЕТ часто обирають, коли економічна ефективність і помірна здатність до згинання є ключовими факторами при проектуванні друкованої плати.
G. Поліефірімід (PEI): PEI — це високоефективний інженерний термопластик, який використовується для гнучкого шару друкованих плат, скріплених м’яким і твердим шаром. Він має відмінні механічні властивості, включаючи високу гнучкість, стабільність розмірів і стійкість до екстремальних температур. Плівка PEI має низьке вологопоглинання та хорошу хімічну стійкість. Вони також мають високу діелектричну міцність і електроізоляційні властивості, що робить їх придатними для вимогливих застосувань.
H. Поліетиленнафталат (PEN): PEN — це високотермостійкий і гнучкий матеріал, який використовується для гнучкого шару жорстких і гнучких друкованих плат. Має хорошу термічну стабільність, низьке вологопоглинання та відмінні механічні властивості. ПЕН-плівки мають високу стійкість до УФ-випромінювання та хімічних речовин. Вони також мають низьку діелектричну проникність і чудові електроізоляційні властивості. Плівка PEN може витримувати багаторазове згинання та згортання, не впливаючи на її електричні властивості.
I. Полідиметилсилоксан (PDMS): PDMS — це гнучкий еластичний матеріал, який використовується для гнучкого шару м’яких і твердих комбінованих друкованих плат. Він має відмінні механічні властивості, включаючи високу гнучкість, еластичність і стійкість до багаторазового згинання. Плівки PDMS також мають гарну термостабільність та електроізоляційні властивості. PDMS зазвичай використовується в додатках, які потребують м’яких, еластичних і зручних матеріалів, таких як переносна електроніка та медичні пристрої.
Кожен із цих матеріалів має свої переваги, і вибір матеріалу гнучкого шару залежить від конкретних вимог до конструкції друкованої плати. Такі фактори, як гнучкість, термостійкість, вологостійкість, економічність і здатність до згинання відіграють важливу роль у визначенні відповідного матеріалу для гнучкого шару в жорстко-гнучкій друкованій платі. Ретельне врахування цих факторів забезпечує надійність, довговічність і ефективність друкованих плат у різноманітних сферах застосування та галузях.
4. Адгезивні матеріали в жорстких гнучких друкованих платах:
Щоб з’єднати жорсткі та гнучкі шари разом, у конструкціях жорстких і гнучких друкованих плат використовуються клейкі матеріали. Ці сполучні матеріали забезпечують надійне електричне з’єднання між шарами та забезпечують необхідну механічну підтримку. Два найпоширеніші сполучні матеріали:
A. Епоксидна смола: Клеї на основі епоксидної смоли широко використовуються через їх високу міцність з’єднання та чудові електроізоляційні властивості. Вони забезпечують хорошу термічну стабільність і підвищують загальну жорсткість друкованої плати.
b. Акрил: Клеї на основі акрилу є кращими в тих випадках, коли гнучкість і вологостійкість є критичними. Ці клеї мають гарну міцність з’єднання та коротший час затвердіння, ніж епоксидні смоли.
C. Силікон: Клеї на силіконовій основі зазвичай використовуються в жорстких гнучких плитах через їхню гнучкість, відмінну термічну стабільність і стійкість до вологи та хімічних речовин. Силіконові клеї можуть витримувати широкий діапазон температур, що робить їх придатними для застосувань, які вимагають як гнучкості, так і стійкості до високих температур. Вони забезпечують ефективне з’єднання між жорсткими та гнучкими шарами, зберігаючи необхідні електричні властивості.
D. Поліуретан: поліуретанові клеї забезпечують баланс гнучкості та міцності з’єднання в жорстко-гнучких друкованих платах. Вони мають хорошу адгезію до різноманітних основ і забезпечують відмінну стійкість до хімічних речовин і перепадів температури. Поліуретанові клеї також поглинають вібрацію та забезпечують механічну стабільність друкованої плати. Вони часто використовуються в програмах, які вимагають гнучкості та надійності.
E. УФ-отверждаемая смола: УФ-отверждаемая смола – це клей, який швидко твердіє під дією ультрафіолетового (УФ) світла. Вони забезпечують швидкий час склеювання та затвердіння, що робить їх придатними для виробництва великих обсягів. УФ-отверджуються смоли забезпечують чудову адгезію до різноманітних матеріалів, включаючи жорсткі та гнучкі основи. Вони також демонструють відмінну хімічну стійкість і електричні властивості. УФ-відверджувані смоли зазвичай використовуються для жорстких гнучких друкованих плат, де швидка обробка та надійне з’єднання є критичними.
F. Клей, чутливий до тиску (PSA): PSA – це клейовий матеріал, який утворює з’єднання під час застосування тиску. Вони забезпечують зручне та просте рішення для склеювання жорстких і гнучких друкованих плат. PSA забезпечує хорошу адгезію до різноманітних поверхонь, включаючи жорсткі та гнучкі основи. Вони дозволяють змінювати положення під час складання та можуть бути легко зняті, якщо це необхідно. PSA також пропонує чудову гнучкість і послідовність, що робить його придатним для застосувань, які вимагають згинання та згинання друкованих плат.
Висновок:
Жорсткі гнучкі друковані плати є невід’ємною частиною сучасних електронних пристроїв, що дозволяє створювати складні схеми в компактних і універсальних корпусах. Для інженерів і дизайнерів, які прагнуть оптимізувати продуктивність і надійність електронних виробів, дуже важливо розуміти матеріали, що використовуються в їх конструкції. Ця стаття присвячена матеріалам, які зазвичай використовуються в конструкціях жорстких і гнучких друкованих плат, включаючи жорсткі та гнучкі шари та клейкі матеріали. Беручи до уваги такі фактори, як жорсткість, гнучкість, термостійкість і вартість, виробники електроніки можуть вибрати правильні матеріали відповідно до своїх конкретних вимог до застосування. Будь то FR4 для жорстких шарів, поліімід для гнучких шарів або епоксидна смола для склеювання, кожен матеріал відіграє важливу роль у забезпеченні довговічності та функціональності жорстко-гнучких друкованих плат у сучасній електронній промисловості.
Час публікації: 16 вересня 2023 р
Назад
