A fabricação deplacas de circuito impresso flexíveis rígidasque pode ser dobrado e dobrado é um projeto de engenharia que integra ciência de materiais de precisão e tecnologia de processos complexos. Seu núcleo reside na combinação perfeita de áreas rígidas (como a resina epóxi FR-4) com áreas flexíveis (como o filme de poliimida) por meio de processos especiais, alcançando a função de "rígido onde rígido, flexível onde flexível". A seguir está uma análise detalhada de seu processo de fabricação:
1, Preparação do material: a pedra angular da combinação de rigidez e flexibilidade
Material de área rígida: é selecionada a resina epóxi FR-4, que é dura e estável, fornecendo suporte mecânico para garantir que componentes de precisão como chips e baterias sejam fixados no equipamento. Sua espessura é geralmente de 0,2 a 1,6 mm para atender aos requisitos de resistência de diferentes dispositivos.
Material de área flexível: utilizando filme de poliimida (PI) com espessura entre 0,025-0,1mm, equivalente à espessura de vários papéis A4. O filme PI pode suportar altas temperaturas acima de 260 graus e não quebrará mesmo após dobrar repetidamente 100.000 vezes. Ao mesmo tempo, possui excelente desempenho de isolamento e pode evitar curtos-circuitos no circuito. Este material é a chave para que placas de circuito flexíveis possam dobrar como papel.
Seleção de folha de cobre: A folha de cobre laminada é usada em áreas flexíveis porque tem melhor ductilidade e é menos propensa a quebrar quando dobrada; A região rígida utiliza folha de cobre eletrolítica para atender aos requisitos de condutividade e resistência mecânica.
2, Fluxo do processo central: da separação à fusão
Produza substratos flexíveis e rígidos separadamente:
Produção de substrato flexível: Em primeiro lugar, torne o filme PI áspero para remover manchas de óleo superficiais e camadas de óxido e melhore a adesão com folha de cobre. Em seguida, por meio do processo-de cobre, a folha de cobre laminada é combinada com o filme PI para formar um substrato flexível. Esta etapa requer controle rigoroso de temperatura e tempo para evitar deformação do substrato PI ou efeito de tratamento deficiente.
Produção de substrato rígido: A placa FR-4 tradicional é usada para formar uma estrutura de circuito rígida por meio de processos como perfuração e galvanoplastia. O processo de produção é semelhante ao de uma placa de circuito impresso rígida normal, mas precisa garantir compatibilidade com o design de interface da área flexível.
Processo laminado: A “tecnologia preta” que combina rigidez e flexibilidade:
Esta é a etapa mais crítica na fabricação de placas de circuito impresso rígidas e flexíveis. Pela tecnologia de laminação seletiva, substratos rígidos, substratos flexíveis e folhas adesivas (filmes de resina epóxi) são laminados sob alta temperatura e alta pressão. A temperatura é controlada em 170-180 graus, a pressão é de 2-3MPa e o tempo é de 60-90 minutos. Para evitar que a área flexível seja esmagada, um filme de silicone será colocado sob a parte flexível como uma “almofada amortecedora” durante a laminação.
A placa laminada também precisa passar por um "tratamento de alívio de tensão" - assado em forno a 120 graus por 2 horas para liberar a tensão interna gerada durante o processo de laminação e evitar empenamento durante o processamento subsequente.
Perfuração e fiação:
Perfuração: A perfuração mecânica é usada em áreas rígidas, enquanto a perfuração a laser deve ser usada em áreas flexíveis para evitar danos por estresse mecânico ao substrato flexível. A perfuração a laser pode atingir aberturas menores (até 0,1 mm) para atender aos requisitos de fiação de alta-densidade.
Projeto de fiação: As linhas em áreas flexíveis devem ser colocadas uniformemente e não muito densas, caso contrário, elas podem quebrar quando dobradas. O projeto da fiação precisa equilibrar "flexibilidade" e "condutividade" para garantir um fluxo suave do circuito durante dobragens repetidas.
Tratamento e testes de superfície:
O tratamento de superfície inclui imersão em ouro, pulverização de estanho, etc., para evitar oxidação e ferrugem, ao mesmo tempo que torna os componentes soldados mais seguros.
O processo de teste é crucial e requer testes de desempenho elétrico por meio de testes de pinos voadores ou acessórios especializados para garantir que a mudança de resistência seja inferior a 20% após 150.000 curvas, atendendo ao padrão de testes elétricos IPC-ET-652.
3, Dificuldades técnicas e inovação
Confiabilidade da junta: A ligação entre as áreas flexíveis e rígidas não deve ser frouxa e não deve ser quebrada durante a flexão. Adotar o “processo de prensagem escalonada” é como colocar uma “jaqueta resistente” na conexão entre os dois, garantindo que ela não cairá mesmo depois de dobrar dezenas de milhares de vezes.
Tecnologia de controle de adesivo: Durante a laminação, o adesivo não deve transbordar para a área flexível, caso contrário, endurecerá o substrato flexível e causará falha na flexão. Isto requer precisão de processo extremamente alta e tecnologia de controle de adesivo.
Gerenciamento de diferença CTE: A diferença do coeficiente de expansão térmica entre materiais rígidos (CTE 18ppm/grau C) e materiais flexíveis (CTE 30ppm/grau C) é significativa e precisa ser controlada através de 5-7 ciclos de prensagem para evitar deformação estrutural causada por mudanças de temperatura.
4, Aplicação e Futuro
Placas de circuito impresso rígidas e flexíveis são amplamente utilizadas em áreas que exigem alta integração e flexibilidade, como smartphones dobráveis, smartwatches e dispositivos médicos. A complexidade de seu processo de fabricação pode ser chamada de "teto" da indústria de PCB, mas com o desenvolvimento de dispositivos vestíveis, displays flexíveis e outros campos, o processo de fabricação de placas de circuito impresso rígidas e flexíveis se tornará mais fino (espessura<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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