Технология PCB - Технологии и материалы и технологические тенденции

Технология FPC относится к монтажным платам, изготовленным из гибких материалов путем печати, гальванизации и других процессов. По сравнению с традиционными жесткими платами, FPC может свободно изгибаться и складываться в определенном диапазоне, поэтому он идеально подходит для электронных устройств с ограниченным пространством. Из - за его легкого веса, небольшого размера, складных и других преимуществ, FPC широко используется в различных электронных продуктах, таких как смартфоны, планшеты, носимые устройства и так далее.

В случае традиционного FPC проводник медной фольги закрепляется на основной пленке, такой как полиамид, вставляется в середине связующего вещества, такого как эпоксидная смола, а затем покрывается защитной пленкой цепи, образованной травлением. Эта структура использует связующие вещества, такие как эпоксидная смола. Благодаря высокой механической надежности состава этого слоя, он по - прежнему является одной из часто используемых стандартных структур даже сейчас. Тем не менее, клеи, такие как эпоксидная или акриловая смола, менее термостойкие, чем мембрана матрицы полиамидной смолы, поэтому она становится узким местом, определяющим верхний предел температуры использования всего FPC (узкое место).

В этом случае необходимо исключить структуру FPC из клея с низкой термостойкостью. Эта конфигурация не только минимизирует толщину всего FPC, значительно улучшает механические характеристики, такие как сопротивление изгибу, но и способствует формированию тонких или многослойных схем. На практике используются материалы из медной пластины без клея, состоящие только из полиамидных и проводниковых слоев, что расширяет выбор материалов, подходящих для различных целей.

В FPC также есть FPC с двойной сквозной или многослойной структурой. Основная структура двухсторонних схем FPC примерно такая же, как и у жестких PCB. Клей используется для межслойного склеивания. Тем не менее, недавние высокопроизводительные FPC не включают в себя клей и используют только полиамидные смолы для формирования покрытой медью пластины. Есть много примеров. Слойной состав многослойных схем FPC намного сложнее, чем слоевой состав печатных PCB. Они называются многослойной жесткостью или многослойной гибкостью. Увеличение количества слоев снижает гибкость, уменьшает количество слоев, используемых в деталях для изгиба, или устраняет адгезию между слоями, увеличивая свободу механического движения. Для изготовления многослойных жестких гибких пластин требуется много процессов нагрева, поэтому используемый материал должен обладать высокой термостойкостью. Растет использование медных листов без клея.

ТЕНДЕНЦИИ В ОБЛАСТИ ТЕХНОЛОГИЙ

По мере диверсификации и компактности использования FPC, используемые в электронных устройствах, требуют высокой плотности цепей и высокой производительности в качественном смысле. Последние изменения плотности схемы FPC. Метод вычитания (травление) может быть использован для формирования односторонних схем с интервалом между проводниками 30um или меньше, а двухсторонние схемы с интервалом между проводниками 50um или меньше уже используются. Диаметр сквозных отверстий между слоями проводников, соединяющими двухсторонние или многослойные схемы, также становится все меньше и меньше, и в настоящее время отверстия диаметром отверстия менее 100 м достигли масштабов массового производства.

С точки зрения технологии изготовления, возможный диапазон изготовления схем высокой плотности. В зависимости от расстояния между цепями и диаметра сквозного отверстия схемы высокой плотности примерно делятся на три типа: (1) традиционный FPC; (2) Высокая плотность FPC; (3) Сверхвысокая плотность FPC.

В традиционном методе вычитания КПК с интервалом 150um и диаметром отверстия 15um уже производятся в больших количествах. Благодаря усовершенствованию материалов или технологического оборудования расстояние между цепями 30um может быть обработано даже методом вычитания. Кроме того, благодаря внедрению таких процессов, как лазерное или химическое травление CO2, которые могут обеспечить массовое производство и обработку сквозных отверстий диаметром 50um, большинство FPC высокой плотности, которые в настоящее время производятся серийно, обрабатываются с помощью этих технологий.

Однако, если интервал менее 25 м, а диаметр отверстия менее 50 м, даже при улучшении традиционных технологий, трудно повысить хороший коэффициент, необходимо ввести новый процесс или новый материал. Предлагается несколько методов обработки, но наиболее подходящим методом является полусложение с использованием технологии электролитического литья (распыления). Различаются не только основные процессы, но и используемые материалы и вспомогательные материалы.

С другой стороны, достижения в технологии подключения FPC требуют от FPC более высокой надежности. По мере увеличения плотности цепи предъявляются разнообразные и высокопроизводительные требования к производительности FPC. Эти требования к производительности в значительной степени зависят от технологии обработки цепей или используемых материалов.

Основные компоненты FPC

Основной состав гибких печатных плат (FPC)

1.Фундамент

Базовая плата гибкой платы в основном изготовлена из полиамида (PI) или полиэфирной пленки (ПЭТ), обеспечивая структурную основу для платы. Полиамид обладает отличной термостойкостью и изгибными свойствами, что делает его предпочтительным материалом для многих применений. С другой стороны, полиэфирные пленки относительно экономичны, но менее гибки и устойчивы к высокой температуре, чем PI.

2. Проводящий слой

Проводящий слой в основном изготовлен из медной фольги и отвечает за передачу электронных сигналов. Поверхностная обработка медной фольги влияет на ее адгезионные свойства, например, путем гальванизации, чтобы сформировать блестящие или матовые поверхности, которые напрямую влияют на надежность и производительность линии.

3. Термоизоляция

Изоляционный слой обычно изготовлен из полиэфирной или полиамидной пленки, основной функцией которой является изоляция и защита проводящего слоя. Изоляция не только обеспечивает электрическую изоляцию между различными схемами, но и предотвращает влияние влаги и пыли на схемы и играет важную защитную роль в многослойной конструкции.

4. Покрытая мембрана

Покрывающая пленка является важной частью защиты поверхности гибкой платы с общей толщиной 1 и 1 / 2. Эта пленка повышает долговечность схемы, обеспечивая дополнительную изоляционную защиту, чтобы уменьшить влияние внешних факторов окружающей среды.

5. Клей

Роль клея заключается в обеспечении сцепления между изоляционным и проводящим слоями. Он используется не только для склеивания изоляционных пленок к проводящим материалам, но и для покрытия, обеспечивающего защиту и изоляцию. Клей обычно наносится с помощью технологии шелковой печати.

6. Другие элементы

Кроме того, гибкие платы могут содержать усиленные платы для повышения их механической прочности и облегчения их использования на практике. Усиленные пластины обычно расположены между другими материалами, чтобы обеспечить дополнительную поддержку.

ламинат

Многие производители FPC часто покупают ламинат в виде ламината, который затем перерабатывается в продукт FPC с использованием ламината в качестве исходного материала. Слоистые пластины FPC или защитные пленки (покрывающие пленки), использующие полиамидные пленки первого поколения, изготовлены из таких клеев, как эпоксидная или акриловая смола. Термостойкость клея, используемого здесь, ниже, чем у полиамида, и термостойкость или другие физические свойства FPC ограничены.

Чтобы избежать недостатков медных покрытий с использованием традиционных клеев, высокопроизводительные FPC, включая схемы высокой плотности, используют медную фольгу без клея. На сегодняшний день существует множество методов изготовления, но в настоящее время доступны следующие три способа:

1) Литейный процесс

Процесс литья основан на медной фольге. Жидкие полиамидные смолы наносятся непосредственно на поверхностно - активированную медную фольгу и термически обрабатываются для образования пленки. Полиамидная смола, используемая здесь, должна обладать отличной адгезией и отличной размерной стабильностью для медной фольги, но ни одна полиамидная смола не может удовлетворить этим двум требованиям. Сначала на поверхность активированной медной фольги наносится хорошо прилипающий слой полиамидной смолы (склеивающий слой), затем на склеивающий слой (стержневой слой) наносится хорошо устойчивая полиамидная смола определенной толщины. Поскольку термофизические свойства этих полиамидных смол различны, в случае травления медной фольги в основной мембране появляются большие ямы. Чтобы предотвратить это явление, слой клея наносится на слой сердечника, чтобы получить хорошую симметрию на низовом уровне.

Для изготовления двухсторонней медной пластины в склеенном слое используется термопластичная (термоплавленная) полиамидная смола, а затем слой медной фольги прижимается к склеенному слою методом горячего прессования.

2) Процесс распыления / гальванического покрытия

Начальным материалом процесса распыления / покрытия является термостойкая пленка с хорошей стабильностью размера. Первым шагом является формирование кристаллического слоя на поверхности активированной полиамидной пленки с использованием процесса распыления. Этот слой семян обеспечивает прочность соединения с низовым слоем проводника и в то же время выполняет роль гальванического слоя проводника. Обычно используется никель или никель. Для обеспечения электропроводности тонкий слой меди распыляется на слой никеля или никелевого сплава, а затем медь гальванизируется до указанной толщины.

3) Термодавление

Термопрессионный метод состоит в том, чтобы покрыть термопластичную смолу (термопластичную склеивающую смолу) поверхностью термостойкой полиамидной пленки с хорошей стабильностью размера, а затем слой медной фольги при высоких температурах на термоплавленную смолу. Здесь используется полиамидная пленка.

Эта композитная полиамидная пленка может быть приобретена у профессиональных производителей, процесс изготовления относительно прост. При изготовлении пластин с медным покрытием композитная пленка и медная фольга прессуются вместе и нагреваются при высоких температурах. Инвестиции в оборудование относительно невелики и подходят для мелкосерийного, многопрофильного производства. Также легче изготовить двустороннюю медную пластину.

Другим важным материалом, составляющим FPC, является защитный слой (покрытие), который теперь предлагает различные защитные материалы. Первым практическим защитным слоем является покрытие той же термостойкой пленки, что и основной материал, и использование того же клея, что и покрытый медью слой. Эта структура характеризуется хорошей симметрией и по - прежнему занимает основную часть рынка, часто называемую « тонкопленочным покрытием». Тем не менее, этот тонкопленочный защитный слой затрудняет автоматизацию процесса обработки, что увеличивает общие производственные затраты и не может удовлетворить спрос на SMT высокой плотности, который стал доминирующим в последние годы из - за сложности тонкой оконной обработки.