Жестко-гибкие печатные платы (PCB) популярны благодаря своей универсальности и долговечности в различных электронных приложениях. Эти платы известны своей способностью выдерживать напряжения изгиба и скручивания, сохраняя при этом надежные электрические соединения.В этой статье мы подробно рассмотрим материалы, используемые в жестко-гибких печатных платах, чтобы получить представление об их составе и свойствах. Раскрыв материалы, которые делают жестко-гибкие печатные платы прочным и гибким решением, мы сможем понять, как они способствуют развитию электронных устройств.
1. Поймитежестко-гибкая структура печатной платы:
Жестко-гибкая печатная плата — это печатная плата, которая сочетает в себе жесткую и гибкую подложки, образуя уникальную структуру. Эта комбинация позволяет печатным платам иметь трехмерную схему, обеспечивая гибкость конструкции и оптимизацию пространства для электронных устройств. Структура жестко-гибких плит состоит из трех основных слоев. Первый слой представляет собой жесткий слой, изготовленный из жесткого материала, такого как FR4, или металлического сердечника. Этот слой обеспечивает структурную поддержку и стабильность печатной платы, обеспечивая ее долговечность и устойчивость к механическим воздействиям.
Второй слой представляет собой гибкий слой, изготовленный из таких материалов, как полиимид (PI), жидкокристаллический полимер (LCP) или полиэстер (PET). Этот слой позволяет печатной плате сгибаться, скручиваться и сгибаться, не влияя на ее электрические характеристики. Гибкость этого слоя имеет решающее значение для приложений, требующих размещения печатной платы в нестандартных или ограниченных пространствах. Третий слой — это клейкий слой, который скрепляет жесткий и гибкий слои вместе. Этот слой обычно изготавливается из эпоксидных или акриловых материалов, выбранных из-за их способности обеспечивать прочное соединение между слоями, а также обеспечивать хорошие электроизоляционные свойства. Клеевой слой играет важнейшую роль в обеспечении надежности и срока службы жестко-гибких плит.
Каждый слой жестко-гибкой структуры печатной платы тщательно отбирается и разрабатывается с учетом конкретных требований к механическим и электрическим характеристикам. Это позволяет печатным платам эффективно работать в широком спектре приложений: от бытовой электроники до медицинских приборов и аэрокосмических систем.
2. Материалы, используемые в жестких слоях:
В конструкции жесткого слоя жестко-гибких печатных плат часто используются несколько материалов для обеспечения необходимой структурной поддержки и целостности. Эти материалы тщательно отбираются с учетом их конкретных характеристик и требований к производительности. Некоторые из наиболее часто используемых материалов для жестких слоев в жестко-гибких печатных платах включают:
A. FR4: FR4 — это материал жесткого слоя, широко используемый в печатных платах. Это армированный стекловолокном эпоксидный ламинат с превосходными термическими и механическими свойствами. FR4 обладает высокой жесткостью, низким водопоглощением и хорошей химической стойкостью. Эти свойства делают его идеальным в качестве жесткого слоя, поскольку он обеспечивает превосходную структурную целостность и стабильность печатной платы.
B. Полиимид (PI): Полиимид — это гибкий термостойкий материал, который часто используется в жестко-гибких плитах из-за его устойчивости к высоким температурам. Полиимид известен своими превосходными электроизоляционными свойствами и механической стабильностью, что делает его пригодным для использования в качестве жестких слоев в печатных платах. Он сохраняет свои механические и электрические свойства даже при воздействии экстремальных температур, что делает его пригодным для широкого спектра применений.
C. Металлический сердечник. В некоторых случаях, когда требуется превосходное управление температурным режимом, материалы металлического сердечника, такие как алюминий или медь, могут использоваться в качестве жесткого слоя в жестко-гибких печатных платах. Эти материалы обладают превосходной теплопроводностью и могут эффективно рассеивать тепло, выделяемое цепями. Благодаря использованию металлического сердечника жестко-гибкие платы могут эффективно управлять теплом и предотвращать перегрев, обеспечивая надежность и производительность схемы.
Каждый из этих материалов имеет свои преимущества и выбирается исходя из конкретных требований конструкции печатной платы. Такие факторы, как рабочая температура, механическое напряжение и необходимые возможности терморегулирования, играют важную роль в выборе подходящих материалов для объединения жестких и гибких слоев печатной платы.
Важно отметить, что выбор материалов для жестких слоев жестко-гибких печатных плат является критическим аспектом процесса проектирования. Правильный выбор материала обеспечивает структурную целостность, управление температурным режимом и общую надежность печатной платы. Выбирая правильные материалы, дизайнеры могут создавать жестко-гибкие печатные платы, отвечающие строгим требованиям различных отраслей промышленности, включая автомобильную, аэрокосмическую, медицинскую и телекоммуникационную.
3.Материалы, используемые в гибком слое:
Гибкие слои в жестко-гибких печатных платах облегчают изгиб и складывание этих плат. Материал, используемый для гибкого слоя, должен обладать высокой гибкостью, эластичностью и устойчивостью к многократному изгибу. Общие материалы, используемые для гибких слоев, включают:
А. Полиимид (PI): Как упоминалось ранее, полиимид — это универсальный материал, который служит двойному назначению при изготовлении жестко-гибких печатных плат. В гибком слое он позволяет плате сгибаться и сгибаться, не теряя при этом своих электрических свойств.
B. Жидкокристаллический полимер (ЖКП): ЖКП — это высокоэффективный термопластичный материал, известный своими превосходными механическими свойствами и устойчивостью к экстремальным температурам. Он обеспечивает превосходную гибкость, стабильность размеров и влагостойкость для жестко-гибких конструкций печатных плат.
C. Полиэстер (ПЭТ): Полиэстер — недорогой, легкий материал с хорошей гибкостью и изоляционными свойствами. Он обычно используется для жестко-гибких печатных плат, где решающее значение имеют экономическая эффективность и умеренная способность к изгибу.
D. Полиимид (PI): Полиимид — это широко используемый материал в гибких жестко-гибких слоях печатных плат. Он обладает превосходной гибкостью, устойчивостью к высоким температурам и хорошими электроизоляционными свойствами. Полиимидную пленку можно легко ламинировать, травить и приклеивать к другим слоям печатной платы. Они могут выдерживать многократные изгибы, не теряя при этом своих электрических свойств, что делает их идеальными для гибких слоев.
E. Жидкокристаллический полимер (LCP). LCP — это высокоэффективный термопластичный материал, который все чаще используется в качестве гибкого слоя в жестко-гибких печатных платах. Он обладает превосходными механическими свойствами, включая высокую гибкость, стабильность размеров и отличную устойчивость к экстремальным температурам. Пленки LCP обладают низкой гигроскопичностью и подходят для применения во влажных средах. Они также обладают хорошей химической стойкостью и низкой диэлектрической проницаемостью, что обеспечивает надежную работу в суровых условиях.
F. Полиэстер (ПЭТ): Полиэстер, также известный как полиэтилентерефталат (ПЭТ), представляет собой легкий и экономичный материал, используемый в гибких слоях жестко-гибких печатных плат. ПЭТ-пленка обладает хорошей гибкостью, высокой прочностью на разрыв и превосходной термической стабильностью. Эти пленки имеют низкое влагопоглощение и обладают хорошими электроизоляционными свойствами. ПЭТ часто выбирают, когда ключевыми факторами при проектировании печатных плат являются экономическая эффективность и умеренная способность к изгибу.
G. Полиэфиримид (PEI): PEI — это высокоэффективный инженерный термопласт, используемый для изготовления гибкого слоя мягких и твердых печатных плат. Он обладает превосходными механическими свойствами, включая высокую гибкость, стабильность размеров и устойчивость к экстремальным температурам. Пленка PEI имеет низкое влагопоглощение и хорошую химическую стойкость. Они также обладают высокой диэлектрической прочностью и электроизоляционными свойствами, что делает их пригодными для применения в сложных условиях.
H. Полиэтиленнафталат (ПЭН): ПЭН — это высокотермостойкий и гибкий материал, используемый для изготовления гибкого слоя жестко-гибких печатных плат. Он обладает хорошей термической стабильностью, низким поглощением влаги и отличными механическими свойствами. Пленки PEN обладают высокой устойчивостью к УФ-излучению и химическим веществам. Они также имеют низкую диэлектрическую проницаемость и отличные электроизоляционные свойства. Пленка PEN выдерживает многократные изгибы и складывания, не влияя на ее электрические свойства.
I. Полидиметилсилоксан (ПДМС): ПДМС — это гибкий эластичный материал, используемый для изготовления гибкого слоя мягких и твердых комбинированных печатных плат. Он обладает превосходными механическими свойствами, в том числе высокой гибкостью, эластичностью и устойчивостью к многократному изгибу. Пленки ПДМС также обладают хорошей термостабильностью и электроизоляционными свойствами. PDMS обычно используется в приложениях, требующих мягких, эластичных и удобных материалов, таких как носимая электроника и медицинские устройства.
Каждый из этих материалов имеет свои преимущества, и выбор материала гибкого слоя зависит от конкретных требований конструкции печатной платы. Такие факторы, как гибкость, термостойкость, влагостойкость, экономичность и способность к изгибу, играют важную роль в выборе подходящего материала для гибкого слоя в жестко-гибкой печатной плате. Тщательный учет этих факторов обеспечивает надежность, долговечность и производительность печатных плат в различных приложениях и отраслях.
4. Клейкие материалы в жестко-гибких печатных платах:
Для скрепления жестких и гибких слоев вместе в конструкции жестко-гибких печатных плат используются клеевые материалы. Эти связующие материалы обеспечивают надежное электрическое соединение между слоями и обеспечивают необходимую механическую поддержку. Два наиболее часто используемых связующих материала:
А. Эпоксидная смола. Клеи на основе эпоксидной смолы широко используются благодаря своей высокой прочности соединения и отличным электроизоляционным свойствам. Они обеспечивают хорошую термическую стабильность и повышают общую жесткость печатной платы.
б. Акрил: Клеи на акриловой основе предпочтительны в тех случаях, когда гибкость и влагостойкость имеют решающее значение. Эти клеи имеют хорошую прочность сцепления и более короткое время отверждения, чем эпоксидные смолы.
C. Силикон. Клеи на основе силикона обычно используются в жестко-гибких плитах из-за их гибкости, превосходной термостойкости и устойчивости к влаге и химикатам. Силиконовые клеи выдерживают широкий диапазон температур, что делает их пригодными для применений, требующих как гибкости, так и устойчивости к высоким температурам. Они обеспечивают эффективное соединение между жесткими и гибкими слоями, сохраняя при этом необходимые электрические свойства.
D. Полиуретан. Полиуретановые клеи обеспечивают баланс гибкости и прочности соединения в жестко-гибких печатных платах. Они обладают хорошей адгезией к различным основаниям и обладают превосходной устойчивостью к химическим веществам и изменениям температуры. Полиуретановые клеи также поглощают вибрацию и обеспечивают механическую устойчивость печатной платы. Они часто используются в приложениях, требующих гибкости и надежности.
E. Смола, отверждаемая УФ-излучением. Смола, отверждаемая УФ-излучением, представляет собой клей, который быстро отверждается под воздействием ультрафиолетового (УФ) света. Они обеспечивают быстрое время склеивания и отверждения, что делает их пригодными для крупносерийного производства. УФ-отверждаемые смолы обеспечивают превосходную адгезию к различным материалам, включая жесткие и гибкие подложки. Они также обладают превосходной химической стойкостью и электрическими свойствами. УФ-отверждаемые смолы обычно используются для изготовления жестко-гибких печатных плат, где решающее значение имеют быстрое время обработки и надежное соединение.
F. Чувствительный к давлению клей (PSA): PSA — это клейкий материал, который образует связь при приложении давления. Они обеспечивают удобное и простое решение для склеивания жестко-гибких печатных плат. PSA обеспечивает хорошую адгезию к различным поверхностям, включая жесткие и гибкие. Их можно перемещать во время сборки, и при необходимости их можно легко снять. PSA также обеспечивает превосходную гибкость и стабильность, что делает его подходящим для приложений, требующих изгибания и сгибания печатных плат.
Заключение:
Жестко-гибкие печатные платы являются неотъемлемой частью современных электронных устройств, позволяя создавать сложные схемы в компактных и универсальных корпусах. Для инженеров и дизайнеров, стремящихся оптимизировать производительность и надежность электронных продуктов, крайне важно понимать материалы, используемые в их конструкции. В этой статье основное внимание уделяется материалам, обычно используемым в конструкции жестко-гибких печатных плат, включая жесткие и гибкие слои и клейкие материалы. Принимая во внимание такие факторы, как жесткость, гибкость, термостойкость и стоимость, производители электроники могут выбирать подходящие материалы в соответствии с конкретными требованиями их применения. Будь то FR4 для жестких слоев, полиимид для гибких слоев или эпоксидная смола для склеивания, каждый материал играет жизненно важную роль в обеспечении долговечности и функциональности жестко-гибких печатных плат в современной электронной промышленности.
Время публикации: 16 сентября 2023 г.
Назад
