La fabbricazione dicircuiti stampati rigidi e flessibiliche può essere piegato e piegato è un progetto ingegneristico che integra la scienza dei materiali di precisione e la complessa tecnologia di processo. Il suo nucleo risiede nel combinare perfettamente aree rigide (come la resina epossidica FR-4) con aree flessibili (come la pellicola di poliimmide) attraverso processi speciali, ottenendo la funzione di "rigido dove rigido, flessibile dove flessibile". Quella che segue è un'analisi dettagliata del suo processo produttivo:
1, Preparazione del materiale: la pietra angolare della combinazione di rigidità e flessibilità
Materiale dell'area rigida: viene selezionata la resina epossidica FR-4, che è dura e stabile, fornendo supporto meccanico per garantire che componenti di precisione come chip e batterie siano fissati nell'apparecchiatura. Il suo spessore è solitamente compreso tra 0,2 e 1,6 mm per soddisfare i requisiti di resistenza di diversi dispositivi.
Materiale con area flessibile: utilizzando una pellicola di poliimmide (PI) con uno spessore compreso tra 0,025 e 0,1 mm, equivalente allo spessore di diversi fogli A4. La pellicola PI può resistere a temperature elevate superiori a 260 gradi e non si romperà nemmeno dopo ripetute piegature per 100.000 volte. Allo stesso tempo, ha eccellenti prestazioni di isolamento e può prevenire cortocircuiti nel circuito. Questo materiale è la chiave affinché i circuiti stampati flessibili siano in grado di piegarsi come la carta.
Selezione del foglio di rame: il foglio di rame laminato viene utilizzato in aree flessibili perché ha una migliore duttilità ed è meno soggetto a rotture quando piegato; La regione rigida utilizza un foglio di rame elettrolitico per soddisfare i requisiti di conduttività e resistenza meccanica.
2, Flusso del processo principale: dalla separazione alla fusione
Produrre separatamente substrati flessibili e rigidi:
Produzione di substrati flessibili: in primo luogo, irruvidire la pellicola PI per rimuovere macchie superficiali di olio e strati di ossido e migliorare l'adesione con un foglio di rame. Quindi, attraverso il processo di rivestimento in rame-, il foglio di rame laminato viene combinato con la pellicola PI per formare un substrato flessibile. Questa fase richiede un controllo rigoroso della temperatura e del tempo per evitare la deformazione del substrato PI o uno scarso effetto del trattamento.
Produzione di substrati rigidi: la tradizionale scheda FR-4 viene utilizzata per formare una struttura circuitale rigida attraverso processi quali foratura e galvanica. Il processo di produzione è simile a quello di un normale circuito stampato rigido, ma deve garantire la compatibilità con il design dell'interfaccia dell'area flessibile.
Processo laminato: La "tecnologia nera" che unisce rigidità e flessibilità:
Questa è la fase più critica nella produzione di circuiti stampati rigidi e flessibili. Mediante la tecnologia di laminazione selettiva, i substrati rigidi, i substrati flessibili e i fogli adesivi (film di resina epossidica) vengono laminati ad alta temperatura e alta pressione. La temperatura è controllata a 170-180 gradi, la pressione è 2-3MPa e il tempo è 60-90 minuti. Per evitare che l'area flessibile venga schiacciata, una pellicola di silicone verrà posizionata sotto la parte flessibile come "cuscinetto tampone" durante la laminazione.
Il PCB laminato deve inoltre essere sottoposto a un "trattamento antistress" - cotto in un forno a 120 gradi per 2 ore per rilasciare lo stress interno generato durante il processo di laminazione ed evitare deformazioni durante la lavorazione successiva.
Foratura e cablaggio:
Perforazione: la perforazione meccanica viene utilizzata nelle aree rigide, mentre la perforazione laser deve essere utilizzata nelle aree flessibili per evitare danni da stress meccanico al substrato flessibile. La perforazione laser può raggiungere aperture più piccole (fino a 0,1 mm) per soddisfare i requisiti di cablaggio ad alta-densità.
Progettazione del cablaggio: le linee nelle aree flessibili devono essere posate in modo uniforme e non troppo fitte, altrimenti tendono a rompersi se piegate. La progettazione del cablaggio deve bilanciare "flessibilità" e "conduttività" per garantire un flusso regolare del circuito durante le piegature ripetute.
Trattamenti superficiali e test:
Il trattamento superficiale comprende doratura per immersione, spruzzatura di stagno, ecc., per prevenire l'ossidazione e la ruggine, rendendo allo stesso tempo più sicuri i componenti saldati.
Il processo di test è fondamentale e richiede test delle prestazioni elettriche tramite test dei perni volanti o dispositivi specializzati per garantire che la variazione di resistenza sia inferiore al 20% dopo 150.000 piegature, rispettando lo standard di test elettrico IPC-ET-652.
3, Difficoltà tecniche e innovazione
Affidabilità del giunto: Il collegamento tra la zona flessibile e quella rigida non deve essere allentato e non deve rompersi durante la flessione. Adottare il "processo di pressatura a gradini" è come mettere una "giacca robusta" sulla connessione tra i due, assicurandosi che non cada anche dopo averla piegata decine di migliaia di volte.
Tecnologia di controllo dell'adesivo: durante la laminazione, l'adesivo non deve fuoriuscire nell'area flessibile, altrimenti indurirà il substrato flessibile e causerà problemi di piegatura. Ciò richiede una precisione di processo estremamente elevata e una tecnologia di controllo dell'adesivo.
Gestione della differenza CTE: la differenza del coefficiente di dilatazione termica tra materiali rigidi (CTE 18 ppm/grado C) e materiali flessibili (CTE 30 ppm/grado C) è significativa e deve essere controllata attraverso 5-7 cicli di pressatura per evitare la deformazione strutturale causata dalle variazioni di temperatura.
4, Applicazione e futuro
I circuiti stampati rigidi e flessibili sono ampiamente utilizzati in campi che richiedono elevata integrazione e flessibilità, come smartphone pieghevoli, smartwatch e dispositivi medici. La complessità del processo di produzione può essere definita il "tetto" dell'industria dei circuiti stampati, ma con lo sviluppo di dispositivi indossabili, display flessibili e altri campi, il processo di produzione dei circuiti stampati rigidi e flessibili si sposterà verso circuiti stampati più sottili (spessore<0.05mm), more bending resistant (more than 500000 times), and may even achieve circuits that can be woven like fabric, making electronic devices truly "ubiquitous".
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