A causa della tendenza di sviluppo dei prodotti aerospaziali, che include leggerezza, miniaturizzazione, multifunzionalità e densificazione dell’assemblaggio, sono stati posti requisiti più elevati per la tecnologia dei circuiti stampati (PCB) e per il processo di produzione.PCB flessibilisono un tipo di circuiti stampati realizzati con materiale di substrato flessibile e presentano più vantaggi rispetto ai normali PCB rigidi:
• Spessore inferiore
• Più leggero
• Dinamicamente pieghevole
• Accessibile per l'assemblaggio di interconnessioni 3D
• Maggiore libertà nella progettazione elettronica e meccanica
• Maggiore risparmio di spazio
Inoltre, i segnali elettromagnetici possono propagarsi in modo rapido e fluido nei PCB flessibili grazie all’eccellente prestazione elettrica e termica del materiale del substrato flessibile, così che i PCB flessibili sono ampiamente utilizzati in molti settori come strumenti, automotive, assistenza medica, ambito militare e aerospaziale.
Sulla base dell’ulteriore sviluppo e ottimizzazione dei PCB flessibili, il loro prossimo passo dovrebbe essere i PCB rigido-flessibili, i circuiti flessibili integrati e i PCB flessibili HDI, tra i qualiPCB flessibili-rigidiattirano la maggiore attenzione e il maggior numero di candidature. Pertanto, questo articolo discuterà le proprietà e i campi di applicazione dei PCB rigido-flessibili in base ai loro materiali e alle tecnologie di produzione.
Materiale dei PCB flessibili-rigidi
Le prestazioni dei PCB flessibili-rigidi dipendono da quelle del loro materiale di substrato, che contiene principalmente film dielettrico flessibile e film adesivo flessibile. In quanto principale tipo di materiale di substrato flessibile, il film dielettrico flessibile include principalmente il poliestere (Mylar), solitamente utilizzato nei prodotti di fascia bassa, il poliimmide (Kapton), che è il tipo più comune, e il fluoropolimero (PTFE), solitamente impiegato nei prodotti militari e aerospaziali.
Confrontando questi tre tipi di materiali flessibili, il poliimmide presenta la costante dielettrica più elevata, con eccellenti proprietà elettriche e meccaniche e resistenza alle alte temperature, ma è costoso e tende ad assorbire facilmente l’umidità. Simile al poliimmide in termini di prestazioni, il poliestere presenta tuttavia una scarsa resistenza alle alte temperature. Il politetrafluoroetilene è utilizzato principalmente in prodotti ad alta frequenza con bassa costante dielettrica. La tabella seguente mostra il confronto delle prestazioni tra i tre tipi di film dielettrico flessibile sopra menzionati.
|
Voce di prestazione
|
Poliestere
|
Poliimmide
|
Politetrafluoroetilene
|
| Limitare Tensione/N*mm-2
|
172 |
172 |
20,7 |
| Allungamento limite/% |
120 |
70 |
300 |
| Variazione delle dimensioni dopo l’incisione/mm*m-1
|
5,0 |
2,5 |
5,0 |
| Costante dielettrica relativa/103Hz |
3,2 |
3,5 |
22,1 |
| Tangente dell'angolo di perdita/103Hz |
0,005 |
0,0025 |
0,0001 |
| Resistenza di volume/MΩ*cm-1
|
1012 |
1012 |
1012 |
| Infiammabilità |
Infiammabile |
Autoestinguente |
Infiammabile |
| Rigidità dielettrica/mV*m |
300 |
275 |
17 |
| Assorbimento di umidità/% |
<0,8 |
2,7 |
0,01 |
| Resistenza al calore/°C |
150 |
400 |
260 |
| Test di saldatura |
Pass |
Pass |
Passare |
Il principale materiale che contribuisce al film adesivo flessibile contiene acido acrilico, epossidico e poliestere. L’acido acrilico e il poliesterimmide presentano un’eccellente adesione, un’elevata flessibilità e una resistenza chimica e al calore relativamente alta. Tuttavia, presentano un coefficiente di dilatazione termica relativamente elevato, per cui il loro spessore interno non dovrebbe superare 0,05 mm. La resina epossidica presenta una scarsa adesione ed è utilizzata principalmente per incollare lo strato di copertura e lo strato interno. Inoltre, presenta un coefficiente di dilatazione termica così basso da risultare vantaggioso per il miglioramento della resistenza agli shock termici dei fori metallizzati passanti.
Tecnologia di produzione dei PCB flessibili-rigidi
Le tecnologie di produzione dei PCB flessibili-rigidi differiscono tra loro in base ai diversi tipi di schede PCB e la tecnologia fondamentale che porta a queste differenze è la tecnologia di produzione di circuiti fini e la tecnologia di produzione di microvia. Poiché i prodotti elettronici tendono a svilupparsi verso leggerezza e miniaturizzazione, multifunzione e densificazione dell’assemblaggio, le schede PCB avanzate che attirano maggiormente l’attenzione includono i PCB flessibili-rigidi HDI e i PCB flessibili-rigidi incorporati.
• Tecnologia di produzione di PCB flessibili-rigidi
I PCB flessibili-rigidi sono realizzati attraverso processi ordinati e selettiviimpilamento degli stratidi PCB rigidi e flessibili con fori metallizzati responsabili della connessione tra gli strati. La figura seguente indica la struttura di base del PCB rigido-flessibile.
L’avvento dei circuiti stampati rigido-flessibili può ridurre efficacemente il volume e il peso dei prodotti elettronici sostituendo i cablaggi e i connettori che venivano solitamente utilizzati nei prodotti elettronici. Inoltre, i circuiti stampati rigido-flessibili sono in grado di risolvere i problemi di contatto e di forte riscaldamento causati da cablaggi e connettori, migliorando drasticamente l’affidabilità dei dispositivi.
Già negli anni ’70, i PCB rigido-flessibili venivano prodotti impilando una scheda rigida su una scheda flessibile. Il progresso costante e l’ottimizzazione hanno portato alla nascita di numerosi nuovi tipi di rigido-flessibileProduzione di PCBtecnologie. Fino ad ora, la tecnologia di produzione di PCB flessibili-rigidi più matura e pratica è quella in cui la resina epossidica in fibra di vetro (FR4) viene utilizzata come scheda rigida esterna emaschera di saldaturaviene applicato per proteggere il circuito rigido. Quando si tratta di materiale di substrato flessibile, una scheda a doppio strato in poliimmide (PI) rivestita di rame viene utilizzata come anima flessibile e un film in poliimmide/acrilico viene usato per proteggere il circuito flessibile. L’adesione dipende dal preimpregnato a basso flusso. Tutti questi elementi vengono laminati in modo che i PCB rigido-flessibili siano realizzati. La figura sottostante mostra il processo di produzione di un PCB rigido-flessibile a 6 strati.
I PCB rigido-flessibili possono risolvere i problemi di contatto lasco e di dissipazione termica sostituendo cablaggi e connettori, in modo da migliorare l’affidabilità del dispositivo. La parte flessibile può essere liberamente piegata a qualsiasi angolo e l’intera scheda PCB offre prestazioni eccellenti in termini di prestazioni elettriche e proprietà meccaniche. Pertanto, i PCB rigido-flessibili sono adatti all’assemblaggio 3D e il grado di libertà del prodotto può essere aumentato, con riduzione del volume e della massa dell’apparecchiatura, risultando così ampiamente utilizzati nei dispositivi elettronici che devono essere piegati ripetutamente. Il materiale del substrato flessibile presenta una stabilità dielettrica così eccellente da renderlo idoneo alla trasmissione di segnali ad alta frequenza e al controllo dell’impedenza, e può resistere a radiazioni, shock termici e ambienti estremi, garantendo il regolare funzionamento dei dispositivi elettronici.
I tradizionali PCB rigido-flessibili sono difficili da produrre, con un tasso di rendimento relativamente basso e un’elevata densità, e sono difficili da riparare dopo un guasto. DuranteProcesso di produzione dei PCB, la base rigida deve essere incorporata in un costoso materiale di substrato flessibile in modo che il tasso di scarto della materia prima rimanga elevato, così come la difficoltà della tecnologia di produzione. Il materiale di substrato flessibile presenta un coefficiente di dilatazione termica relativamente elevato e un alto tasso di assorbimento di umidità, tali per cui un materiale di substrato flessibile di grande area porterà all’accumulo delle tolleranze dimensionali, il che influenzerà ulteriormente il pattern del circuito, l’impilamento degli strati, la foratura, la placcatura e la pulizia dei via, causando un basso rendimento. I circuiti flessibili incorporati, tuttavia, sono in grado di ridurre ed evitare efficacemente tali problemi.
• Tecnologia di produzione di PCB flessibili incorporati
I PCB flessibili integrati vengono realizzati incorporando unità di circuiti flessibili all'interno di schede rigide interne, quindi sottoponendole al processo di costruzione a strati (Building Up Process). Le interconnessioni non sono disponibili tra il circuito flessibile e il circuito rigido nello stesso strato equivalente e il loro collegamento dipende davias cieche e vias sepolteI circuiti stampati flessibili-rigidi incorporati possono ridurre in modo significativo i circuiti flessibili e presentano i vantaggi degli HDI e dei PCB rigidi, con un tasso di scarto del materiale del substrato ridotto.
Rispetto ai tradizionali PCB rigido-flessibili, i PCB flessibili integrati vengono realizzati incorporando il circuito flessibile nella scheda rigida e quindi stratificandolo. L’area flessibile è più grande di quella dell’unità di circuito flessibile, aumentando così il tasso di utilizzo del materiale del substrato flessibile. Poiché non è disponibile alcuna connessione elettrica tra il circuito flessibile e il circuito rigido nello stesso strato, alcune tecnologie di produzione avanzate possono essere facilmente ottenute tramite la connessione tra i fori metallizzati passanti e il circuito rigido.
In una certa misura, i PCB flessibili incorporati riescono a risolvere molti problemi nella tecnologia di produzione dei PCB rigido-flessibili. Le unità incorporate riducono drasticamente il tasso di spreco del materiale del substrato e aumentano in modo efficace il tasso di utilizzo del substrato flessibile. I problemi di prestazione del materiale del substrato flessibile possono essere trascurati e le tecnologie di produzione mature dei circuiti rigidi possono essere applicate direttamente, in modo che la tecnologia HDI possa essere ulteriormente sviluppata nella produzione di PCB rigido-flessibili.
PCBCart fornisce PCB flessibili e rigido-flessibili di alta qualità ma a basso costo
Con oltre 20 anni di impegno in questo settore, PCBCart si è concentrata sulla produzione avanzata di PCB, inclusi PCB flessibili, PCB rigido-flessibili, PCB HDI, MCPCB ecc., con volumi misti che vanno dal prototipo, ai volumi bassi e medi fino alla produzione ad alto volume, al fine di soddisfare le vostre esigenze diversificate.Contattaciora con le tue esigenze specifiche e ti metteremo a portata di mano i prodotti ottimali.
Risorse utili
•Processo di fabbricazione PCB multistrato flessibile-rigido
•Materiale e struttura costruttiva del PCB flessibile-rigido
•Ottimizza l’assemblaggio e migliora l’affidabilità con PCB flessibili e rigido‑flessibili
