Como componente chave dos dispositivos eletrônicos, a melhoria do desempenho das placas de circuito impresso desempenha um papel crucial na promoção do progresso de toda a indústria eletrônica. Com o desenvolvimento contínuo de produtos eletrônicos em direção à miniaturização, leveza, alto desempenho e alta confiabilidade, os requisitos para materiais de placas de circuito impresso estão se tornando cada vez mais rigorosos. A poliimida, como material polimérico orgânico de alto-desempenho, está sendo cada vez mais usada no campo de placas de circuito impresso devido ao seu desempenho abrangente superior e está gradualmente se tornando um material chave para a produção de circuitos eletrônicos na nova era.
Características dos materiais de poliimida
A poliimida é um tipo de composto polimérico heterocíclico aromático com unidades repetidas de acil imina, que contém um grande número de anéis aromáticos e grupos acil imina em sua estrutura molecular, dotando o material de muitas propriedades únicas.
Excelente resistência ao calor
A poliimida tem estabilidade térmica extremamente alta e sua temperatura de transição vítrea geralmente está entre 250 graus e 350 graus. A Tg de algumas poliimidas de alto{3}}desempenho pode até exceder 400 graus. Isso significa que as placas de circuito impresso de poliimida podem manter propriedades físicas e químicas estáveis em ambientes-de alta temperatura e não são propensas a deformação, degradação ou degradação de desempenho, o que pode atender às necessidades de dispositivos eletrônicos em ambientes de trabalho de alta-temperatura, como aeroespacial, periféricos de motores eletrônicos automotivos, etc.
Excelente desempenho mecânico
Os materiais de poliimida têm alta resistência e módulo, com resistência à tração geralmente entre 100-300MPa e módulo de flexão de até 2-5GPa. Este excelente desempenho mecânico torna as placas de circuito impresso de poliimida menos propensas a trincas, quebras e outras situações quando submetidas a forças externas, proporcionando suporte confiável e proteção para componentes eletrônicos. Ao mesmo tempo, a poliimida também possui um certo grau de flexibilidade, o que dá às placas de circuito impresso de poliimida uma vantagem única em alguns dispositivos eletrônicos que exigem flexibilidade ou ondulação, como placas de circuito impresso flexíveis em dispositivos de exibição flexíveis, que podem ser dobradas várias vezes sem afetar o desempenho do circuito.
Bom desempenho de isolamento elétrico
A poliimida possui excelentes propriedades de isolamento elétrico, com resistividade de volume de até 10 ^ 16-10 ^ 18 Ω· cm, uma constante dielétrica entre 3-4 e uma tangente de baixa perda dielétrica. Isso permite que as placas de circuito impresso de poliimida isolem efetivamente diferentes potenciais nos circuitos, reduzam a interferência de sinal e os fenômenos de vazamento e garantam a operação estável de dispositivos eletrônicos e a transmissão precisa do sinal. No campo da comunicação de alta frequência, como estações base 5G, comunicação por satélite e outras aplicações que exigem qualidade de transmissão de sinal extremamente alta, as características de baixa constante dielétrica e baixa perda dielétrica das placas de circuito impresso de poliimida podem efetivamente reduzir perdas e atrasos durante a transmissão do sinal, melhorar a eficiência e a qualidade da comunicação.
Resistência à corrosão química
A poliimida tem boa tolerância à maioria dos solventes orgânicos, ácidos, bases e outras substâncias químicas e pode manter um desempenho estável em ambientes químicos complexos. Esta característica torna as placas de circuito impresso de poliimida adequadas para dispositivos eletrônicos em ambientes especiais, como sistemas de monitoramento e controle na produção química, dispositivos eletrônicos em ambientes marinhos, etc., o que pode efetivamente prolongar a vida útil do equipamento e melhorar sua confiabilidade.
O processo de fabricação da placa de circuito impresso de poliimida
O processo de produção da placa de circuito impresso de poliimida é semelhante ao processo tradicional de produção de placas de circuito impresso, mas devido à natureza especial do material de poliimida, processos e equipamentos especiais são necessários em alguns elos principais.
Preparação de substrato
A preparação de substratos de poliimida geralmente utiliza métodos de revestimento ou laminação. O método de revestimento consiste em revestir uniformemente uma solução de resina de poliimida em um suporte, formar um filme de poliimida por meio de secagem, cura e outros processos e, em seguida, compô-lo com materiais condutores, como folha de cobre. O método de laminação consiste em laminar filme de poliimida e folha de cobre juntos em alta temperatura e alta pressão para formar um laminado revestido de cobre-flexível com boa resistência de ligação. Neste processo, é necessário um controle preciso de parâmetros como temperatura, pressão e tempo para garantir uma ligação forte entre o filme de poliimida e o material condutor, garantindo ao mesmo tempo que o desempenho do material de poliimida não seja afetado.
Produção em linha
A fabricação de circuitos é o processo central de produção de placas de circuito impresso. Para placas de circuito impresso de poliimida, as técnicas de fabricação de circuitos comumente usadas incluem fotolitografia e gravação. Fotolitografia é o uso da tecnologia de fotolitografia para transferir padrões de circuito pré-fabricados para uma camada fotorresistente em um substrato de poliimida e, em seguida, remover folhas de cobre indesejadas por meio de processos como desenvolvimento e gravação para formar padrões de circuito precisos. O método de gravação envolve revestir diretamente um substrato de poliimida com uma resistência e gravar a folha de cobre desprotegida usando uma solução de gravação para obter o circuito desejado. Com a melhoria contínua dos requisitos dos produtos eletrônicos para a precisão do circuito da placa de circuito impresso, técnicas avançadas de fotolitografia, como litografia ultravioleta extrema e litografia por feixe de elétrons, estão sendo gradualmente aplicadas na produção de placas de circuito impresso de poliimida para obter larguras/espaçamento entre linhas menores e atender à demanda por fiação de alta-densidade.
Perfuração e Metalização
Fazer furos em placas de circuito impresso de poliimida é um passo importante para conseguir conexões elétricas entre diferentes camadas. Devido à alta dureza dos materiais de poliimida, a perfuração mecânica comum pode facilmente levar a problemas como paredes ásperas dos furos e rebarbas, que afetam a qualidade dos furos e o subsequente efeito de metalização. Portanto, técnicas de perfuração a laser, como laser de CO ₂, laser ultravioleta, etc., são frequentemente usadas para obter processamento de perfuração de alta-precisão e alta{4}}qualidade, especialmente adequadas para processar pequenas aberturas (como 0,1 mm ou menos). Após a conclusão da perfuração, a parede do furo precisa ser metalizada para proporcionar boa condutividade. Os métodos de metalização comumente usados incluem revestimento químico de cobre e galvanoplastia de cobre, que depositam uma camada uniforme de cobre metálico na superfície da parede do furo para obter conexões elétricas confiáveis entre diferentes camadas de circuitos.
tratamento de superfície
A fim de melhorar a soldabilidade, a resistência à corrosão e o desempenho elétrico das placas de circuito impresso de poliimida, é necessário tratamento de superfície. Os processos comuns de tratamento de superfície incluem nivelamento com ar quente, revestimento químico de níquel-ouro, película protetora de soldabilidade orgânica, etc. O nivelamento com ar quente é o processo de imersão de uma placa de circuito impresso em solda derretida e, em seguida, usar ar quente para remover o excesso de solda, formando um revestimento de solda uniforme na superfície da placa de circuito impresso e melhorando sua soldabilidade. O revestimento químico de níquel-ouro é o processo de primeiro depositar uma camada de níquel na superfície de uma placa de circuito impresso, seguida por outra camada de revestimento de ouro. A camada de níquel pode impedir a difusão do cobre, enquanto a camada de ouro tem boa condutividade e soldabilidade, e também pode melhorar a resistência à corrosão e à oxidação da placa de circuito impresso. A película protetora de soldabilidade orgânica é uma camada de película protetora orgânica revestida na superfície da placa de circuito impresso, que pode proteger o cobre na superfície da placa de circuito impresso da oxidação por um determinado período de tempo e melhorar sua soldabilidade. Diferentes processos de tratamento de superfície são adequados para diferentes cenários de aplicação e precisam ser selecionados de acordo com necessidades específicas.
Vantagens de desempenho da placa de circuito impresso de poliimida
Leve e miniaturização
Os materiais de poliimida possuem baixa densidade e boa flexibilidade e processabilidade, o que pode proporcionar leveza e miniaturização de placas de circuito impresso. Em alguns dispositivos eletrônicos com requisitos extremamente rigorosos de peso e volume, como produtos eletrônicos portáteis, equipamentos aeroespaciais, etc., a aplicação de placa de circuito impresso de poliimida pode efetivamente reduzir o peso e o volume do equipamento, melhorar a portabilidade e a utilização do espaço do equipamento. Por exemplo, em smartphones, o uso de FPC de poliimida pode proporcionar uma conexão flexível de circuitos internos, reduzir o espaço de fiação e fornecer a possibilidade de um design de aparência mais fino e leve do telefone.
alta confiabilidade
A placa de circuito impresso de poliimida, com sua excelente resistência ao calor, propriedades mecânicas e desempenho de isolamento elétrico, pode manter um desempenho estável em vários ambientes complexos e possui alta confiabilidade. Seja em ambientes agressivos, como alta temperatura, alta umidade, forte interferência eletromagnética ou sob estresse mecânico frequente, como vibração e impacto, as placas de circuito impresso de poliimida podem garantir o funcionamento normal de dispositivos eletrônicos e reduzir a probabilidade de falha. Isto levou à ampla aplicação de placas de circuito impresso de poliimida em áreas médicas e outras que exigem confiabilidade de equipamento extremamente alta. Na área da saúde, os dispositivos eletrônicos precisam funcionar de forma confiável em vários ambientes extremos, e as placas de circuito impresso de poliimida podem atender a esse requisito rigoroso para garantir a execução tranquila das tarefas.
Adapte-se à transmissão de sinais de alta-frequência e{1}}alta velocidade
Com o rápido desenvolvimento de tecnologias como comunicação 5G e transmissão de dados em alta-velocidade, os requisitos de desempenho de transmissão de sinal de alta-frequência e{3}}velocidade de placas de circuito impresso estão se tornando cada vez mais elevados. As características de baixa constante dielétrica e baixa perda dielétrica dos materiais de poliimida proporcionam às placas de circuito impresso de poliimida vantagens significativas na transmissão de sinais de alta-frequência e alta-velocidade. Ele pode efetivamente reduzir perdas e atrasos durante a transmissão do sinal, minimizar a distorção e diafonia do sinal e garantir a integridade e precisão do sinal. Em cenários de aplicações de alta-frequência e{10}}alta{10}}velocidade, como módulos de RF para estações base 5G e placas-mãe para servidores de alta-velocidade, a placa de circuito impresso de poliimida se tornou um dos materiais preferidos, fornecendo forte suporte para alcançar alta-velocidade e transmissão de dados estável.