Rigid-Flex PCB | PCB medžiagos | Standžios Flex PCB gamyba

Standžios lanksčios spausdintinės plokštės (PCB) yra populiarios dėl savo universalumo ir ilgaamžiškumo įvairiose elektroninėse programose. Šios plokštės yra žinomos dėl savo gebėjimo atlaikyti lenkimo ir sukimo įtempius, išlaikant patikimas elektros jungtis.Šiame straipsnyje bus nuodugniai apžvelgtos medžiagos, naudojamos standžiojo lankstumo PCB, kad būtų galima suprasti jų sudėtį ir savybes. Atskleidę medžiagas, dėl kurių standžiai lankstūs PCB yra tvirtas ir lankstus sprendimas, galime suprasti, kaip jos prisideda prie elektroninių prietaisų tobulinimo.

1. Supraskitestandžios lanksčios PCB struktūra：

Standžios lanksčios PCB yra spausdintinė plokštė, kuri sujungia standžius ir lanksčius substratus, kad sudarytų unikalią struktūrą. Šis derinys leidžia plokštėms turėti trimatę grandinę, kuri suteikia dizaino lankstumo ir erdvės optimizavimą elektroniniams įrenginiams. Rigid-flex lentų struktūra susideda iš trijų pagrindinių sluoksnių. Pirmasis sluoksnis yra standus sluoksnis, pagamintas iš standžios medžiagos, pvz., FR4 arba metalinės šerdies. Šis sluoksnis suteikia PCB struktūrinę atramą ir stabilumą, užtikrina jo ilgaamžiškumą ir atsparumą mechaniniam poveikiui.
Antrasis sluoksnis yra lankstus sluoksnis, pagamintas iš tokių medžiagų kaip poliimidas (PI), skystųjų kristalų polimeras (LCP) arba poliesteris (PET). Šis sluoksnis leidžia PCB sulenkti, pasukti ir sulenkti nepažeidžiant jo elektrinių savybių. Šio sluoksnio lankstumas yra labai svarbus programoms, kurioms reikalinga, kad PCB tilptų netaisyklingose ​​ar ankštose vietose. Trečiasis sluoksnis yra lipnus sluoksnis, kuris sujungia standųjį ir lanksčią sluoksnius. Šis sluoksnis dažniausiai gaminamas iš epoksidinių arba akrilinių medžiagų, parenkamų dėl jų gebėjimo užtikrinti tvirtą ryšį tarp sluoksnių, kartu užtikrinant geras elektros izoliacijos savybes. Lipnus sluoksnis atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį užtikrinant standžių lanksčių plokščių patikimumą ir tarnavimo laiką.
Kiekvienas standžios lanksčios PCB struktūros sluoksnis yra kruopščiai parinktas ir suprojektuotas taip, kad atitiktų specifinius mechaninio ir elektrinio veikimo reikalavimus. Tai leidžia PCB efektyviai veikti įvairiose srityse – nuo ​​plataus vartojimo elektronikos iki medicinos prietaisų ir kosmoso sistemų.

2. Medžiagos, naudojamos standžiuose sluoksniuose:

Standaus lankstaus PCB sluoksnio konstrukcijoje dažnai naudojamos kelios medžiagos, kad būtų užtikrinta būtina struktūrinė atrama ir vientisumas. Šios medžiagos yra kruopščiai atrenkamos atsižvelgiant į jų specifines savybes ir eksploatacinius reikalavimus. Kai kurios iš dažniausiai naudojamų standžiųjų sluoksnių standžiųjų lanksčių PCB medžiagų yra:
A. FR4: FR4 yra standaus sluoksnio medžiaga, plačiai naudojama PCB. Tai stiklu sustiprintas epoksidinis laminatas, pasižymintis puikiomis šiluminėmis ir mechaninėmis savybėmis. FR4 turi didelį standumą, mažą vandens sugėrimą ir gerą cheminį atsparumą. Dėl šių savybių jis idealiai tinka kaip standus sluoksnis, nes užtikrina puikų PCB struktūrinį vientisumą ir stabilumą.
B. Poliimidas (PI): Poliimidas yra lanksti karščiui atspari medžiaga, kuri dėl atsparumo aukštai temperatūrai dažnai naudojama standžiosiose lanksčiose plokštėse. Poliimidas yra žinomas dėl savo puikių elektros izoliacijos savybių ir mechaninio stabilumo, todėl tinkamas naudoti kaip standus PCB sluoksnis. Jis išlaiko savo mechanines ir elektrines savybes net esant ekstremalioms temperatūroms, todėl tinka įvairioms reikmėms.
C. Metalinė šerdis: Kai kuriais atvejais, kai reikalingas puikus šilumos valdymas, metalinės šerdies medžiagos, tokios kaip aliuminis arba varis, gali būti naudojamos kaip standus sluoksnis standžiojo lankstaus PCB. Šios medžiagos turi puikų šilumos laidumą ir gali efektyviai išsklaidyti grandinių generuojamą šilumą. Naudojant metalinę šerdį, standžios lanksčios plokštės gali veiksmingai valdyti šilumą ir užkirsti kelią perkaitimui, užtikrindamos grandinės patikimumą ir veikimą.
Kiekviena iš šių medžiagų turi savo privalumų ir yra parenkama atsižvelgiant į specifinius PCB dizaino reikalavimus. Tokie veiksniai kaip darbinė temperatūra, mechaninis įtempis ir reikalingos šilumos valdymo galimybės atlieka svarbų vaidmenį nustatant tinkamas medžiagas, skirtas derinti standžius ir lanksčius PCB standžius sluoksnius.
Svarbu pažymėti, kad medžiagų parinkimas standžiųjų lanksčių PCB standžiųjų sluoksnių gamybai yra esminis projektavimo proceso aspektas. Tinkamas medžiagų pasirinkimas užtikrina konstrukcinį vientisumą, šilumos valdymą ir bendrą PCB patikimumą. Pasirinkę tinkamas medžiagas, dizaineriai gali sukurti standžiojo lankstumo PCB, atitinkančius griežtus įvairių pramonės šakų, įskaitant automobilių, aviacijos, medicinos ir telekomunikacijų, reikalavimus.

3. Lanksčiame sluoksnyje naudojamos medžiagos:

Lankstūs standžiojo lankstumo PCB sluoksniai palengvina šių plokščių lenkimo ir lankstymo savybes. Medžiaga, naudojama lanksčiam sluoksniui, turi pasižymėti dideliu lankstumu, elastingumu ir atsparumu pakartotiniam lenkimui. Įprastos medžiagos, naudojamos lankstiems sluoksniams, yra šios:
A. Poliimidas (PI): Kaip minėta anksčiau, poliimidas yra universali medžiaga, kuri naudojama dviem tikslams standžiojo lankstumo PCB. Lanksčiame sluoksnyje leidžia plokštei lenkti ir lenktis neprarandant elektrinių savybių.
B. Skystųjų kristalų polimeras (LCP): LCP yra didelio našumo termoplastinė medžiaga, žinoma dėl puikių mechaninių savybių ir atsparumo ekstremalioms temperatūroms. Tai užtikrina puikų lankstumą, matmenų stabilumą ir atsparumą drėgmei standžiojo lankstaus PCB konstrukcijoms.
C. Poliesteris (PET): poliesteris yra nebrangi, lengva medžiaga, pasižyminti geromis lankstumo ir izoliacinėmis savybėmis. Jis dažniausiai naudojamas standžiojo lankstumo PCB, kur ekonomiškumas ir vidutinės lenkimo galimybės yra labai svarbūs.
D. Poliimidas (PI): Poliimidas yra dažniausiai naudojama standžiųjų ir lanksčių PCB lanksčių sluoksnių medžiaga. Jis pasižymi puikiu lankstumu, atsparumu aukštai temperatūrai ir geromis elektros izoliacinėmis savybėmis. Poliimido plėvelę galima lengvai laminuoti, išgraviruoti ir sujungti su kitais PCB sluoksniais. Jie gali atlaikyti pakartotinį lenkimą neprarasdami savo elektrinių savybių, todėl puikiai tinka lankstiems sluoksniams.
E. Skystųjų kristalų polimeras (LCP): LCP yra didelio našumo termoplastinė medžiaga, kuri vis dažniau naudojama kaip lankstus sluoksnis standžiojo lankstaus PCB. Jis pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, įskaitant didelį lankstumą, matmenų stabilumą ir puikų atsparumą ekstremalioms temperatūroms. LCP plėvelės turi mažą higroskopiškumą ir yra tinkamos naudoti drėgnoje aplinkoje. Jie taip pat turi gerą cheminį atsparumą ir mažą dielektrinę konstantą, todėl užtikrina patikimą veikimą atšiauriomis sąlygomis.
F. Poliesteris (PET): poliesteris, dar žinomas kaip polietileno tereftalatas (PET), yra lengva ir ekonomiška medžiaga, naudojama lanksčiuose standžiųjų PCB sluoksniuose. PET plėvelė turi gerą lankstumą, didelį tempimo stiprumą ir puikų terminį stabilumą. Šios plėvelės mažai sugeria drėgmę ir pasižymi geromis elektros izoliacinėmis savybėmis. PET dažnai pasirenkamas, kai ekonomiškumas ir vidutinės lenkimo galimybės yra pagrindiniai PCB projektavimo veiksniai.
G. Polieterimidas (PEI): PEI yra didelio našumo inžinerinis termoplastikas, naudojamas lanksčiam minkštai kietai sujungtų PCB sluoksniui. Jis pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, įskaitant didelį lankstumą, matmenų stabilumą ir atsparumą ekstremalioms temperatūroms. PEI plėvelė turi mažą drėgmės sugėrimą ir gerą cheminį atsparumą. Jie taip pat pasižymi dideliu dielektriniu stiprumu ir elektros izoliacinėmis savybėmis, todėl tinkami reiklesnėms reikmėms.
H. Polietileno naftalatas (PEN): PEN yra labai karščiui atspari ir lanksti medžiaga, naudojama lanksčiam standžiojo lankstaus PCB sluoksniui. Jis turi gerą terminį stabilumą, mažą drėgmės sugėrimą ir puikias mechanines savybes. PEN plėvelės yra labai atsparios UV spinduliuotei ir cheminėms medžiagoms. Jie taip pat turi mažą dielektrinę konstantą ir puikias elektros izoliacijos savybes. PEN plėvelė gali atlaikyti pakartotinį lenkimą ir lankstymą, nepaveikdama jos elektrinių savybių.
I. Polidimetilsiloksanas (PDMS): PDMS yra lanksti elastinga medžiaga, naudojama lanksčiam minkštų ir kietų kombinuotų PCB sluoksniui gaminti. Jis pasižymi puikiomis mechaninėmis savybėmis, įskaitant didelį lankstumą, elastingumą ir atsparumą pakartotiniam lenkimui. PDMS plėvelės taip pat turi gerą terminį stabilumą ir elektros izoliacijos savybes. PDMS dažniausiai naudojamas tais atvejais, kai reikalingos minkštos, tamprios ir patogios medžiagos, pavyzdžiui, nešiojama elektronika ir medicinos prietaisai.
Kiekviena iš šių medžiagų turi savų privalumų, o lankstaus sluoksnio medžiagos pasirinkimas priklauso nuo specifinių PCB dizaino reikalavimų. Tokie veiksniai kaip lankstumas, atsparumas temperatūrai, atsparumas drėgmei, ekonomiškumas ir gebėjimas lenkti vaidina svarbų vaidmenį nustatant tinkamą lankstaus sluoksnio medžiagą standžiojo lankstaus PCB. Kruopštus šių veiksnių įvertinimas užtikrina PCB patikimumą, ilgaamžiškumą ir našumą įvairiose srityse ir pramonės šakose.

4. Lipniosios medžiagos standžiosiose lanksčiose PCB:

Norint sujungti standųjį ir lanksčią sluoksnius, standžiojo lankstaus PCB konstrukcijoje naudojamos lipnios medžiagos. Šios jungiamosios medžiagos užtikrina patikimą elektros jungtį tarp sluoksnių ir suteikia reikiamą mechaninę atramą. Dvi dažniausiai naudojamos klijavimo medžiagos yra:
A. Epoksidinė derva: Epoksidinės dervos pagrindu pagaminti klijai yra plačiai naudojami dėl didelio sukibimo stiprumo ir puikių elektros izoliacijos savybių. Jie užtikrina gerą šiluminį stabilumą ir padidina bendrą plokštės standumą.
b. Akrilas: Akrilo pagrindo klijai yra pirmenybę teikiantys tais atvejais, kai lankstumas ir atsparumas drėgmei yra labai svarbūs. Šie klijai turi gerą sukibimo stiprumą ir trumpesnį kietėjimo laiką nei epoksidiniai klijai.
C. Silikonas: Silikoniniai klijai dažniausiai naudojami standžiosiose lanksčiose plokštėse dėl jų lankstumo, puikaus terminio stabilumo ir atsparumo drėgmei bei cheminėms medžiagoms. Silikoniniai klijai gali atlaikyti platų temperatūrų diapazoną, todėl jie tinka naudoti, kai reikalingas lankstumas ir atsparumas aukštai temperatūrai. Jie užtikrina efektyvų standžių ir lanksčių sluoksnių sujungimą, išlaikant reikiamas elektrines savybes.
D. Poliuretanas: poliuretano klijai užtikrina lankstumo ir sukibimo stiprumo pusiausvyrą standžiojo lankstumo PCB. Jie gerai sukimba su įvairiais pagrindais ir pasižymi puikiu atsparumu chemikalams ir temperatūros pokyčiams. Poliuretano klijai taip pat sugeria vibraciją ir užtikrina mechaninį PCB stabilumą. Jie dažnai naudojami programose, kurioms reikalingas lankstumas ir tvirtumas.
E. UV kietėja derva: UV kietėja derva yra klijai, kurie greitai sukietėja veikiami ultravioletinių (UV) spindulių. Jie pasižymi greitu sukibimo ir kietėjimo laiku, todėl yra tinkami didelės apimties gamybai. UV kietėjančios dervos puikiai sukimba su įvairiomis medžiagomis, įskaitant standžius ir lanksčius pagrindus. Jie taip pat pasižymi puikiu cheminiu atsparumu ir elektrinėmis savybėmis. UV spinduliuose kietėjančios dervos dažniausiai naudojamos standžiojo lankstumo PCB, kur labai svarbus greitas apdorojimo laikas ir patikimas sujungimas.
F. Slėgiui jautrūs klijai (PSA): PSA yra lipni medžiaga, kuri spaudžiant sudaro ryšį. Jie yra patogus ir paprastas tvirto lankstaus PCB sujungimo sprendimas. PSA užtikrina gerą sukibimą su įvairiais paviršiais, įskaitant standžius ir lanksčius pagrindus. Jie leidžia pakeisti padėtį surinkimo metu ir, jei reikia, gali būti lengvai nuimami. PSA taip pat pasižymi puikiu lankstumu ir nuoseklumu, todėl tinka naudoti, kai reikalingas PCB lenkimas ir lenkimas.

Išvada:

Standžios lanksčios PCB yra neatsiejama šiuolaikinių elektroninių prietaisų dalis, leidžianti kurti sudėtingas grandines kompaktiškuose ir universaliuose paketuose. Inžinieriams ir dizaineriams, siekiantiems optimizuoti elektroninių gaminių veikimą ir patikimumą, labai svarbu suprasti jų gamyboje naudojamas medžiagas. Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio skiriama medžiagoms, dažniausiai naudojamoms standžiojo lankstaus PCB konstrukcijoje, įskaitant standžius ir lanksčius sluoksnius ir lipnias medžiagas. Atsižvelgdami į tokius veiksnius kaip standumas, lankstumas, atsparumas karščiui ir kaina, elektronikos gamintojai gali pasirinkti tinkamas medžiagas pagal konkrečius taikymo reikalavimus. Nesvarbu, ar tai FR4 kietiems sluoksniams, poliimidas lankstiems sluoksniams, ar epoksidinė medžiaga klijavimui, kiekviena medžiaga atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant standžių lanksčių PCB ilgaamžiškumą ir funkcionalumą šiuolaikinėje elektronikos pramonėje.