Материалы для гибких печатных плат

Поскольку быстрорастущая область электроники и телекоммуникационной техники требует технологических инноваций, инженеры и ученые постоянно находят новые способы улучшения качества, жизненного цикла и надежности конечного продукта. Для этого материалы для гибких печатных плат сегодня находятся в центре внимания исследований. Гибкая печатная плата присутствует практически в каждом электронном устройстве, которое мы видим вокруг, например, в принтере, сканере, камерах высокой четкости, мобильных телефонах, калькуляторах и т. д. Таким образом, исследование материалов гибкой печатной платы и улучшение процесса производства могут минимизировать производственные затраты и повысить качество плюс надежность конечного продукта. В этой статье мы проанализируем основные типы материалов, которые используются в процессе изготовления гибких печатных плат.

Свойства Flex PCB:

Гибкая печатная плата — это плата, которую можно легко согнуть, и на нее можно установить миниатюрные электронные компоненты. Также гибкая плата очень легкая и ультратонкая, поэтому ее можно разместить в любом небольшом отсеке или корпусе, предназначенном для данного электронного продукта. Гибкая печатная плата лучше всего подходит для приложений, в которых не хватает места в корпусе.

Распространенные типы материалов подложки для гибких печатных плат

 Подложка:

Самый важный материал в гибкой печатной плате или жесткой печатной плате — это базовый материал подложки. Это материал, на котором стоит вся печатная плата. В жестких печатных платах обычно используется материал подложки FR-4. Однако в гибких печатных платах обычно используемые материалы подложки — это полиимидная (PI) пленка и полиэтилентерефталатная (полиэфирная) пленка, кроме того, доступна полимерная пленка, такая как PEN (полиэтиленфталат), PTFE, арамид и т. д.

Полиимид (PI), «термореактивная смола», по-прежнему является наиболее часто используемым материалом для гибких печатных плат. Он имеет высокую прочность на растяжение, очень стабильные эксплуатации в широком диапазоне температуры от -200 ^оC до 300 ^оС, устойчивы к воздействию химических веществам, хорошие электрические свойства, высокая прочность и устойчивость к высокой температуре. В отличие от других термореактивных смол, он может сохранять свою эластичность даже после термической полимеризации. Однако недостатками смолы PI является низкая прочность на разрыв и высокое влагопоглощение. С другой стороны, смола ПЭТ (полиэстер) имеет плохую термостойкость, «что делает ее непригодной для прямой пайки», но имеет хорошие электрические и механические характеристики. Другой субстрат PEN имеет средние характеристики лучше, чем PET, но не лучше, чем PI.

Жидкокристаллический полимер (LCP) Подложка:

Быстро набирающим популярность материалом подложки в печатных платах Flex является LCP, поскольку LCP лишен недостатков субстрата PI, сохраняя при этом все свойства PI. LCP обладает высокой устойчивостью к влаге и влажности, которая составляет 0,04%, а диэлектрическая проницаемость на частоте 1 ГГц составляет 2,85. Это делает его применимым в высокоскоростных цифровых схемах и высокочастотных радиочастотных схемах. Расплав LCP, называемая TLCP, может быть подвергнут литью под давлением и прессованию для образования гибкой подложки для печатной платы, а также, подлежит переработке.

Смола:

Другой материал — это смола, которая связывает медную фольгу и материал подложки. Смола может быть PI, смолой ПЭТ, модифицированной эпоксидной смолой и акриловой смолой. Смола, медная фольга (верхняя и нижняя) и материалы основы образуют сэндвич, называемый «ламинатом». Этот ламинат, называемый FCCL (гибкий ламинат с медным покрытием), формируется путем приложения высокой температуры и давления к «стопке» с помощью автоматического пресса в контролируемой среде. Среди этих упомянутых типов смол модифицированная эпоксидная смола и акриловая смола обладают сильными адгезионными свойствами.

Адгезивные смолы плохо влияют на электрические и тепловые характеристики печатной платы Flex и снижают стабильность размеров. Эти клеи могут также содержать галоген, который опасен для окружающей среды и ограничен в соответствии с правилами ЕС (Европейского Союза). В соответствии с этим регламентом по защите окружающей среды, 7 опасных материалов имеют ограниченные наименования, из которых: свинец (Pb), ртуть (Hg), кадмий (Cd), шестивалентный хром (Cr 6+ ), полибромированные бифенилы (PBB), полибромированный дифениловый эфир (PBDE). ), Бис (2-этилгексил) фталат (DEHP) и бутилбензилфталат (BBP).

Таким образом, решение этой проблемы — использовать 2 слоя FCCL без клея. Два слоя FCCL обладает хорошими электрическими свойствами, высокой термостойкостью и хорошей стабильностью размеров, но его производство сложно и намного дороже.

Медная фольга:

Еще один первоклассный материал в гибких печатных платах — медь. Дорожки на печатной плате, контактные площадки, переходные отверстия заполнены медью в качестве проводящего материала. Все мы знаем об электропроводящих свойствах меди, но то, как напечатать эти медные трассы на печатной плате, является предметом обсуждения. Существует 2 способа осаждения меди на подложку 2L-FCCL (двухслойный гибкий ламинат с медным покрытием). 1- Гальваника 2- Ламинирование. Гальваника менее устойчивая, в то время как ламинация включает клей.

Гальваника:

Обычный метод ламинирования медной фольги на подложке из полимера с помощью полимерного клея не подходит там, где требуются ультратонкие печатные платы Flex. Это связано с трехслойной структурой процесса ламинирования, то есть (Cu-Adhesive-PI) делает стек толще, поэтому не рекомендуется для двусторонней FCCL. Следовательно, используется другой метод, называемый «напыление», при котором медь напыляется на слой PI посредством мокрого или сухого процесса через «химическое» покрытие. Это химическое покрытие наносит очень тонкий слой (затравочный слой) меди, в то время как другой слой меди наносится на следующем этапе, называемом «гальваника», когда относительно более толстый слой меди наносится на тонкий слой (затравочный слой) меди. Этот метод обеспечивает прочную адгезию между PI и медью без использования полимерных клеев.

Ламинирование:

В этом методе подложка из PI ламинируется ультратонкой медной фольгой с помощью покровного слоя. Покровный слой представляет собой сложную пленку, в которой термореактивный эпоксидный клей нанесен на полиимидную пленку. Этот покровный клей имеет отличную термостойкость и хорошие свойства электрической изоляции, обладающий свойствами изгиба, огнестойкости и заполнения зазоров. Особый тип покрытия, называемый «Photo Imageable Coverlay (PIC)», имеет отличные свойства связывания, хорошую устойчивость при изгибании и безопасность для окружающей среды. Однако недостатком PIC является меньшее термическое сопротивление и низкая температура стеклования (Tg).

Прокатанная отожженная (RA) и электроосажденной (ED) медной фольги:

Основное различие между ними заключается в процессе производства. Фольга из ED-меди производится из раствора CuSO₄ методом электролиза, при котором Cu₂ + погружается в вращающиеся катодные валки и снимается, а затем превращается в ED-медь. В то время как медь RA разной толщины изготавливается из меди высокой чистоты (> 99,98%) с помощью процесса прессования.

На приведенной ниже диаграмме показано различие поверхности двух типов медной фольги.

Электроосажденная (ED) медь имеет хорошую проводимость, чем прокатанная отожженная (RA) медь, в то время как RA имеет гораздо лучшую растяжимость, чем ED. Для Flex PCB RA — лучший выбор с точки зрения гибкости, а ED — лучший выбор с точки зрения электропроводности.

 

Источники: www.rigiflex.com