۱. مقدمه: ظهور و ارزش بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر و صلب

۲. ترکیب ساختاری و ویژگی‌های هسته بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر و صلب

ترکیب ساختاری

• مناطق صلبساخته شده از زیرلایه‌های سنتی PCB سفت و سخت، مانند زیرلایه‌های پارچه‌ای اپوکسی شیشه‌ای FR-4، با ضخامتی معمولاً بین 0.4 تا 2.0 میلی‌متر. این ناحیه به عنوان حامل اصلی قطعات (مانند تراشه‌ها، کانکتورها، مقاومت‌ها، خازن‌ها) عمل می‌کند و پشتیبانی مکانیکی پایدار و عملکرد اتلاف حرارت خوبی را فراهم می‌کند.
• مناطق انعطاف‌پذیر: استفاده از پلی‌آمید (PI) به عنوان زیرلایه هسته، با ضخامتی عموماً بین 0.1 تا 0.3 میلی‌متر. مس روی سطح پوشش داده می‌شود تا مسیرهای رسانا ایجاد کند. نواحی انعطاف‌پذیر می‌توانند بارها خم، تا یا پیچانده شوند و به عنوان یک "پل" عمل کنند که نواحی سفت و سخت مختلف را به هم متصل می‌کند. شعاع خمش آنها معمولاً می‌تواند 5 تا 10 برابر ضخامت خودشان باشد (بسته به مواد و طراحی).
• مناطق گذار: بخش اتصال بین نواحی صلب و انعطاف‌پذیر. برای جلوگیری از شکستگی ناشی از تمرکز تنش، باید یک ساختار انتقالی گرادیانی در طراحی اتخاذ شود. فویل مسی در ناحیه انتقالی معمولاً تقویت می‌شود، مانند اضافه کردن یک لایه پوششی یا استفاده از یک فرآیند حکاکی ویژه.
• لایه‌های اتصال رساناسوراخ‌های سرتاسری متالیزه (PTH) برای دستیابی به اتصالات الکتریکی بین نواحی صلب و انعطاف‌پذیر و همچنین بین لایه‌های مختلف استفاده می‌شوند. طراحی سوراخ‌های سرتاسری باید ویژگی‌های خمشی نواحی انعطاف‌پذیر را در نظر بگیرد تا از تأثیر ترک خوردگی سوراخ سرتاسری بر رسانایی جلوگیری شود.
• لایه‌های محافظپوشش لحیم (روغن سبز) برای محافظت از نواحی سفت و سخت استفاده می‌شود؛ در نواحی انعطاف‌پذیر از پوشش پلی‌آمید یا پوشش لحیم انعطاف‌پذیر برای جلوگیری از اکسیداسیون جزئی و آسیب مکانیکی ضمن حفظ انعطاف‌پذیری استفاده می‌شود.

ویژگی‌های اصلی

۳. طبقه‌بندی بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر و صلب

طبقه بندی بر اساس تعداد لایه ها

• بردهای مدار چاپی دو لایه صلب-انعطاف‌پذیر: از دو لایه رسانا (بالا و پایین) تشکیل شده است. نواحی سفت و سخت از زیرلایه‌های FR-4 و نواحی انعطاف‌پذیر از زیرلایه‌های PI استفاده می‌کنند. با ساختار نسبتاً ساده و هزینه کم، برای سناریوهای اتصال ساده با توان متوسط ​​تا کم، مانند ماژول‌های دوربین تلفن همراه و حسگرهای کوچک مناسب هستند.
• بردهای مدار چاپی انعطاف پذیر و صلب چند لایهشامل ۳ یا بیشتر لایه رسانا، با زیرلایه‌های سفت و انعطاف‌پذیر که به طور متناوب از طریق لایه‌بندی با هم ترکیب شده‌اند. آن‌ها می‌توانند مسیریابی سیگنال پیچیده و توزیع توان را انجام دهند، که برای دستگاه‌های الکترونیکی پیشرفته مانند لپ‌تاپ‌ها و قطعات الکترونیکی هوافضا مناسب است. تعداد لایه‌ها معمولاً ۴ تا ۱۲ است و در سناریوهای خاص می‌تواند به بیش از ۲۰ برسد.

طبقه‌بندی بر اساس ویژگی‌های مناطق انعطاف‌پذیر

• بردهای مدار چاپی انعطاف پذیر تک قسمتی Rigid-Flexفقط شامل یک قطعه انعطاف‌پذیر هستند که دو ناحیه سفت و سخت را به هم متصل می‌کند، مانند برد مدار که صفحه و حسگر بند را در ساعت‌های هوشمند به هم متصل می‌کند.
• بردهای مدار چاپی انعطاف پذیر و صلب چند بخشیشامل چندین بخش انعطاف‌پذیر است که امکان اتصالات پیچیده بین چندین ناحیه سفت و سخت را فراهم می‌کند، مانند برد مدار چاپی انعطاف‌پذیر و سفت چند لایه که صفحه نمایش، مادربرد و باتری را در تلفن‌های تاشو به هم متصل می‌کند.
• بردهای مدار چاپی انعطاف پذیر و انعطاف پذیرنواحی انعطاف‌پذیر به طور ویژه برای مقاومت در برابر هزاران تا شدن بدون آسیب طراحی شده‌اند و به عنوان اجزای اصلی در تلفن‌های همراه با صفحه نمایش تاشو و دستگاه‌های پوشیدنی عمل می‌کنند.

۴. فرآیند تولید بردهای مدار چاپی انعطاف پذیر و صلب

1. آماده سازی بسترزیرلایه‌های سفت و سخت (FR-4) و زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر (PI) را جداگانه آماده کنید و آنها را طبق الزامات طراحی به اندازه‌های مربوطه برش دهید. زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر برای افزایش نیروی پیوند با چسب‌ها، نیاز به تمیز کردن سطح و عملیات زبرسازی دارند.
2. ساخت لایه داخلیانجام فتولیتوگرافی و حکاکی روی فویل مسی داخلی زیرلایه‌های صلب و انعطاف‌پذیر برای ایجاد الگوهای رسانای داخلی. یک فیلم پشتیبان موقت باید به سطح لایه‌های داخلی انعطاف‌پذیر متصل شود تا از تغییر شکل در طول پردازش‌های بعدی جلوگیری شود.
3. مونتاژ لمینتبه طور متناوب، زیرلایه‌های سفت، زیرلایه‌های انعطاف‌پذیر و پیش‌پرگ (PP) را طبق ساختار لمینت طراحی شده روی هم قرار دهید و آنها را در یک لمینتاتور برای پرس تحت دما و فشار بالا قرار دهید. فرآیند پرس نیاز به کنترل دقیق دما (180-220 درجه سانتیگراد)، فشار (20-40 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع) و زمان (60-90 دقیقه) دارد تا از اتصال محکم همه لایه‌ها بدون آسیب رساندن به نواحی انعطاف‌پذیر اطمینان حاصل شود.
4. حفاری و فلزکاریاز تجهیزات حفاری لیزری یا مکانیکی برای ایجاد سوراخ‌های سرتاسری در برد مدار استفاده کنید، سپس سوراخ‌های سرتاسری را از طریق آبکاری مس بدون برق و آبکاری مس الکترولیتی فلزی کنید تا اتصالات الکتریکی بین لایه‌ها برقرار شود. سوراخ‌های سرتاسری در نواحی انعطاف‌پذیر نیاز به تقویت دارند، مانند پر کردن با رزین یا اضافه کردن حلقه‌های مسی.
5. ساخت لایه بیرونی: فتورزیست را روی فویل مسی بیرونی اعمال کنید، سپس نوردهی، ظهور و حکاکی را برای تشکیل الگوهای رسانای بیرونی انجام دهید و در نهایت فتورزیست را بردارید.
6. پوشش لایه محافظروی نواحی سفت و سخت، پوشش لحیم اعمال کرده و آن را خشک کنید؛ روی نواحی انعطاف‌پذیر، پوشش پلی‌آمید قرار دهید یا پوشش لحیم انعطاف‌پذیر اعمال کنید و از طریق پرس گرم یا خشک کردن با اشعه ماوراء بنفش، اتصال را برقرار کنید.
7. پردازش شکلاز تجهیزات پانچ CNC یا برش لیزری برای پردازش برد مدار به شکل دلخواه، جداسازی نواحی سفت و انعطاف‌پذیر و صیقل دادن لبه‌ها استفاده کنید.
8. تست و بازرسیانجام آزمایش‌های عملکرد الکتریکی (مانند آزمایش‌های پیوستگی، عایق‌بندی و امپدانس) و آزمایش‌های عملکرد مکانیکی (مانند آزمایش عمر خمشی نواحی انعطاف‌پذیر) و بررسی عیوب مدار و کیفیت ظاهری از طریق AOI (بازرسی نوری خودکار).

۵. زمینه‌های کاربرد بردهای مدار چاپی انعطاف‌پذیر و صلب

لوازم الکترونیکی مصرفی

الکترونیک خودرو

هوافضا و دفاع

تجهیزات پزشکی

صنعتی و اینترنت اشیا