Rigid-flex-painetut piirilevyt (PCB:t) ovat suosittuja monipuolisuutensa ja kestävyytensä vuoksi monissa elektronisissa sovelluksissa. Nämä levyt tunnetaan kyvystään kestää taivutus- ja vääntörasituksia säilyttäen samalla luotettavat sähköliitännät.Tässä artikkelissa tarkastellaan perusteellisesti jäykissä joustavissa piirilevyissä käytettyjä materiaaleja saadakseen käsityksen niiden koostumuksesta ja ominaisuuksista. Kun paljastamme materiaalit, jotka tekevät jäykistä joustavista piirilevyistä vahvan ja joustavan ratkaisun, voimme ymmärtää, kuinka ne edistävät elektronisten laitteiden kehitystä.
1.Ymmärräjäykkä-flex PCB-rakenne：
Rigid-flex PCB on painettu piirilevy, joka yhdistää jäykät ja joustavat substraatit muodostaen ainutlaatuisen rakenteen. Tämä yhdistelmä mahdollistaa piirilevyjen kolmiulotteisen piirin, joka tarjoaa suunnittelun joustavuutta ja tilan optimointia elektronisille laitteille. Rigid-flex -levyjen rakenne koostuu kolmesta pääkerroksesta. Ensimmäinen kerros on jäykkä kerros, joka on valmistettu jäykästä materiaalista, kuten FR4 tai metalliytimestä. Tämä kerros antaa PCB:lle rakenteellista tukea ja vakautta varmistaen sen kestävyyden ja mekaanisen rasituksen kestävyyden.
Toinen kerros on joustava kerros, joka on valmistettu materiaaleista, kuten polyimidistä (PI), nestekidepolymeeristä (LCP) tai polyesteristä (PET). Tämä kerros sallii piirilevyn taipumisen, vääntymisen ja taipumisen vaikuttamatta sen sähköiseen suorituskykyyn. Tämän kerroksen joustavuus on kriittinen sovelluksissa, joissa piirilevyn on sovittava epäsäännöllisiin tai ahtaisiin tiloihin. Kolmas kerros on liimakerros, joka liittää jäykät ja joustavat kerrokset yhteen. Tämä kerros on yleensä valmistettu epoksi- tai akryylimateriaaleista, jotka on valittu niiden kyvyn vuoksi luoda vahva sidos kerrosten välille ja samalla tarjota hyvät sähköeristysominaisuudet. Liimakerroksella on keskeinen rooli jäykkien flex-levyjen luotettavuuden ja käyttöiän varmistamisessa.
Jokainen kiinteän joustavan piirilevyrakenteen kerros on huolellisesti valittu ja suunniteltu vastaamaan erityisiä mekaanisia ja sähköisiä suorituskykyvaatimuksia. Tämän ansiosta piirilevyt voivat toimia tehokkaasti monissa sovelluksissa kulutuselektroniikasta lääketieteellisiin laitteisiin ja ilmailujärjestelmiin.
2. Jäykissä kerroksissa käytetyt materiaalit:
Jäykkien joustavien piirilevyjen jäykän kerroksen rakenteessa käytetään usein useita materiaaleja tarvittavan rakenteellisen tuen ja eheyden aikaansaamiseksi. Nämä materiaalit valitaan huolellisesti niiden erityisominaisuuksien ja suorituskykyvaatimusten perusteella. Joitakin yleisimmin käytettyjä materiaaleja jäykille kerroksille jäykissä joustavissa piirilevyissä ovat:
V. FR4: FR4 on jäykkä kerrosmateriaali, jota käytetään laajalti piirilevyissä. Se on lasivahvistettu epoksilaminaatti, jolla on erinomaiset lämpö- ja mekaaniset ominaisuudet. FR4:llä on korkea jäykkyys, alhainen veden imeytyminen ja hyvä kemikaalinkestävyys. Nämä ominaisuudet tekevät siitä ihanteellisen jäykkänä kerroksena, koska se tarjoaa erinomaisen rakenteellisen eheyden ja vakauden piirilevylle.
B. Polyimidi (PI): Polyimidi on joustava lämmönkestävä materiaali, jota käytetään usein jäykissä flex-levyissä sen korkean lämpötilan kestävyyden vuoksi. Polyimidi tunnetaan erinomaisista sähköeristysominaisuuksistaan ja mekaanisesta stabiilisuudestaan, joten se soveltuu käytettäväksi jäykinä kerroksina piirilevyissä. Se säilyttää mekaaniset ja sähköiset ominaisuutensa jopa äärimmäisissä lämpötiloissa, joten se sopii monenlaisiin sovelluksiin.
C. Metalliydin: Joissakin tapauksissa, kun vaaditaan erinomaista lämmönhallintaa, metallisydänmateriaaleja, kuten alumiinia tai kuparia, voidaan käyttää jäykänä kerroksena jäykissä joustavissa piirilevyissä. Näillä materiaaleilla on erinomainen lämmönjohtavuus ja ne voivat tehokkaasti haihduttaa piirien tuottamaa lämpöä. Metalliytimen avulla jäykät-flex-levyt hallitsevat tehokkaasti lämpöä ja estävät ylikuumenemisen, mikä varmistaa piirin luotettavuuden ja suorituskyvyn.
Jokaisella näistä materiaaleista on omat etunsa, ja ne valitaan piirilevysuunnittelun erityisvaatimusten perusteella. Tekijät, kuten käyttölämpötila, mekaaninen rasitus ja vaaditut lämmönhallintaominaisuudet, ovat kaikki tärkeitä määritettäessä sopivia materiaaleja jäykkien ja taipuisten PCB-jäykkien kerrosten yhdistämiseen.
On tärkeää huomata, että materiaalien valinta jäykille kerroksille jäykissä joustavissa piirilevyissä on kriittinen näkökohta suunnitteluprosessissa. Oikea materiaalivalinta varmistaa piirilevyn rakenteellisen eheyden, lämmönhallinnan ja yleisen luotettavuuden. Valitsemalla oikeat materiaalit suunnittelijat voivat luoda jäykkiä joustavia piirilevyjä, jotka täyttävät eri teollisuudenalojen tiukat vaatimukset, mukaan lukien autoteollisuus, ilmailu, lääketiede ja tietoliikenne.
3. Joustavassa kerroksessa käytetyt materiaalit:
Joustavat kerrokset jäykissä joustavissa piirilevyissä helpottavat näiden levyjen taivutus- ja taittoominaisuuksia. Joustavassa kerroksessa käytetyn materiaalin on oltava erittäin joustava, joustava ja kestettävä toistuvaa taivutusta. Yleisiä joustaviin kerroksiin käytettyjä materiaaleja ovat:
A. Polyimidi (PI): Kuten aiemmin mainittiin, polyimidi on monipuolinen materiaali, joka palvelee kahta tarkoitusta jäykissä joustavissa piirilevyissä. Joustavassa kerroksessa se mahdollistaa levyn taipumisen ja taipumisen menettämättä sähköisiä ominaisuuksiaan.
B. Liquid Crystal Polymer (LCP): LCP on korkean suorituskyvyn kestomuovimateriaali, joka tunnetaan erinomaisista mekaanisista ominaisuuksistaan ja kestävyydestään äärimmäisiä lämpötiloja vastaan. Se tarjoaa erinomaisen joustavuuden, mittavakauden ja kosteudenkestävyyden jäykille joustaville piirilevymalleille.
C. Polyesteri (PET): Polyesteri on edullinen, kevyt materiaali, jolla on hyvä joustavuus ja eristysominaisuudet. Sitä käytetään yleisesti jäykissä joustavissa piirilevyissä, joissa kustannustehokkuus ja kohtalainen taivutuskyky ovat kriittisiä.
D. Polyimidi (PI): Polyimidi on yleisesti käytetty materiaali jäykä-joustavissa PCB-joustavissa kerroksissa. Sillä on erinomainen joustavuus, korkean lämpötilan kestävyys ja hyvät sähköeristysominaisuudet. Polyimidikalvo voidaan helposti laminoida, syövyttää ja liimata muihin piirilevyn kerroksiin. Ne kestävät toistuvaa taivutusta menettämättä sähköisiä ominaisuuksiaan, joten ne sopivat ihanteellisesti joustaville kerroksille.
E. Nestekidepolymeeri (LCP): LCP on korkean suorituskyvyn kestomuovimateriaali, jota käytetään yhä enemmän joustavana kerroksena jäykissä joustavissa piirilevyissä. Sillä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, mukaan lukien suuri joustavuus, mittastabiilius ja erinomainen kestävyys äärimmäisiä lämpötiloja vastaan. LCP-kalvoilla on alhainen hygroskooppisuus ja ne soveltuvat käytettäväksi kosteissa ympäristöissä. Niillä on myös hyvä kemiallinen kestävyys ja alhainen dielektrisyysvakio, mikä takaa luotettavan suorituskyvyn ankarissa olosuhteissa.
F. Polyesteri (PET): Polyesteri, joka tunnetaan myös nimellä polyeteenitereftalaatti (PET), on kevyt ja kustannustehokas materiaali, jota käytetään jäykän joustavien PCB-levyjen joustavissa kerroksissa. PET-kalvolla on hyvä joustavuus, korkea vetolujuus ja erinomainen lämmönkestävyys. Näillä kalvoilla on alhainen kosteuden imeytyminen ja hyvät sähköeristysominaisuudet. PET valitaan usein, kun kustannustehokkuus ja kohtalainen taivutuskyky ovat avaintekijöitä piirilevyjen suunnittelussa.
G. Polyeetteri-imidi (PEI): PEI on korkean suorituskyvyn tekninen kestomuovi, jota käytetään pehmeä-kovasidosten PCB-levyjen joustavaan kerrokseen. Sillä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, mukaan lukien suuri joustavuus, mittastabiilius ja kestävyys äärimmäisiä lämpötiloja vastaan. PEI-kalvolla on alhainen kosteuden imeytyminen ja hyvä kemiallinen kestävyys. Niillä on myös korkea dielektrinen lujuus ja sähköä eristävät ominaisuudet, joten ne sopivat vaativiin sovelluksiin.
H. Polyeteeninaftalaatti (PEN): PEN on erittäin lämmönkestävä ja joustava materiaali, jota käytetään jäykän joustavien PCB-levyjen joustavaan kerrokseen. Sillä on hyvä lämmönkestävyys, alhainen kosteuden imeytyminen ja erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. PEN-kalvot kestävät erittäin hyvin UV-säteilyä ja kemikaaleja. Niillä on myös alhainen dielektrisyysvakio ja erinomaiset sähköeristysominaisuudet. PEN-kalvo kestää toistuvan taivutuksen ja taittamisen vaikuttamatta sen sähköisiin ominaisuuksiin.
I. Polydimetyylisiloksaani (PDMS): PDMS on joustava elastinen materiaali, jota käytetään pehmeiden ja kovien yhdistettyjen PCB-levyjen joustavaan kerrokseen. Sillä on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, mukaan lukien korkea joustavuus, elastisuus ja kestävyys toistuvaa taivutusta vastaan. PDMS-kalvoilla on myös hyvä lämmönkestävyys ja sähköeristysominaisuudet. PDMS:ää käytetään yleisesti sovelluksissa, jotka vaativat pehmeitä, joustavia ja miellyttäviä materiaaleja, kuten puettavaa elektroniikkaa ja lääketieteellisiä laitteita.
Jokaisella näistä materiaaleista on omat etunsa, ja joustavan kerroksen materiaalin valinta riippuu piirilevyn suunnittelun erityisvaatimuksista. Sellaiset tekijät kuin joustavuus, lämpötilankesto, kosteudenkestävyys, kustannustehokkuus ja taivutuskyky ovat tärkeitä määritettäessä sopivaa materiaalia jäykän flex-piirilevyn joustavalle kerrokselle. Näiden tekijöiden huolellinen huomioon ottaminen varmistaa piirilevyjen luotettavuuden, kestävyyden ja suorituskyvyn useilla eri sovelluksilla ja aloilla.
4. Liimamateriaalit jäykissä joustavissa piirilevyissä:
Jäykkien ja taipuisten kerrosten yhdistämiseksi toisiinsa käytetään liimamateriaaleja jäykkä-flex-piirilevyrakenteessa. Nämä sidosmateriaalit varmistavat luotettavan sähköisen yhteyden kerrosten välillä ja antavat tarvittavan mekaanisen tuen. Kaksi yleisesti käytettyä liimamateriaalia ovat:
A. Epoksihartsi: Epoksihartsipohjaisia liimoja käytetään laajalti niiden korkean tarttumislujuuden ja erinomaisten sähköeristysominaisuuksien vuoksi. Ne tarjoavat hyvän lämpöstabiilisuuden ja parantavat piirilevyn yleistä jäykkyyttä.
b. Akryyli: Akryylipohjaisia liimoja suositellaan sovelluksissa, joissa joustavuus ja kosteudenkestävyys ovat kriittisiä. Näillä liimoilla on hyvä sidoslujuus ja lyhyemmät kovettumisajat kuin epokseilla.
C. Silikoni: Silikonipohjaisia liimoja käytetään yleisesti jäykissä flex-levyissä niiden joustavuuden, erinomaisen lämpöstabiilisuuden sekä kosteuden ja kemikaalien kestävyyden vuoksi. Silikoniliimat kestävät laajan lämpötila-alueen, joten ne sopivat sovelluksiin, jotka vaativat sekä joustavuutta että korkeita lämpötiloja. Ne tarjoavat tehokkaan sidoksen jäykkien ja joustavien kerrosten välillä säilyttäen samalla vaaditut sähköiset ominaisuudet.
D. Polyuretaani: Polyuretaaniliimat tarjoavat tasapainon joustavuuden ja sidoslujuuden välillä jäykissä joustavissa piirilevyissä. Niillä on hyvä tarttuvuus erilaisiin alustoihin ja ne kestävät erinomaisesti kemikaaleja ja lämpötilan muutoksia. Polyuretaaniliimat myös vaimentavat tärinää ja antavat PCB:lle mekaanista vakautta. Niitä käytetään usein sovelluksissa, jotka vaativat joustavuutta ja kestävyyttä.
E. UV-kovettuva hartsi: UV-kovettuva hartsi on liima, joka kovettuu nopeasti altistuessaan ultraviolettivalolle (UV-valolle). Ne tarjoavat nopeat sidos- ja kovettumisajat, joten ne soveltuvat suuriin tuotantomääriin. UV-kovettuvat hartsit tarjoavat erinomaisen tarttuvuuden useisiin materiaaleihin, mukaan lukien jäykät ja joustavat alustat. Niillä on myös erinomainen kemiallinen kestävyys ja sähköiset ominaisuudet. UV-kovettuvia hartseja käytetään yleisesti jäykissä joustavissa piirilevyissä, joissa nopeat käsittelyajat ja luotettava sidos ovat kriittisiä.
F. Paineherkkä liima (PSA): PSA on liimamateriaali, joka muodostaa sidoksen painettaessa. Ne tarjoavat kätevän ja yksinkertaisen liitosratkaisun jäykille joustaville piirilevyille. PSA tarjoaa hyvän tarttuvuuden useille pinnoille, mukaan lukien jäykät ja joustavat alustat. Ne mahdollistavat siirtämisen asennuksen aikana ja ne voidaan helposti poistaa tarvittaessa. PSA tarjoaa myös erinomaisen joustavuuden ja johdonmukaisuuden, joten se sopii sovelluksiin, jotka vaativat piirilevyn taivutusta ja taivutusta.
Johtopäätös:
Rigid-flex piirilevyt ovat olennainen osa nykyaikaisia elektroniikkalaitteita, mikä mahdollistaa monimutkaiset piirisuunnittelut pienikokoisissa ja monipuolisissa pakkauksissa. Insinööreille ja suunnittelijoille, jotka pyrkivät optimoimaan elektroniikkatuotteiden suorituskykyä ja luotettavuutta, on tärkeää ymmärtää niiden valmistuksessa käytetyt materiaalit. Tämä artikkeli keskittyy materiaaleihin, joita käytetään yleisesti jäykän joustavien piirilevyjen rakentamisessa, mukaan lukien jäykät ja joustavat kerrokset ja liimamateriaalit. Ottaen huomioon sellaiset tekijät kuin jäykkyys, joustavuus, lämmönkestävyys ja hinta, elektroniikkavalmistajat voivat valita oikeat materiaalit omien sovellusvaatimustensa perusteella. Olipa kyseessä FR4 jäykille kerroksille, polyimidi joustaville kerroksille tai epoksi liimaukseen, jokaisella materiaalilla on tärkeä rooli jäykkien joustavien piirilevyjen kestävyyden ja toimivuuden varmistamisessa nykypäivän elektroniikkateollisuudessa.
Postitusaika: 16.9.2023
Takaisin
