>
 

Сегодня требования к радиоэлектронным изделиям постоянно повышаются как с точки зрения сложности и надежности, так и миниатюрности и  веса конструкции. Для того  чтобы изготовить печатную плату которая будет использоваться в конечном изделии требуется значительно больше усилий, необходимо использовать совершенно другие технологии и материалы, нежели те, которые использовались во второй половине 20 века. Одним из решений этих задач является применение в конструкции радиоэлектронного изделия гибких и гибко - жестких печатных плат.

На сегодняшний день гибкие платы встречаются в каждом электронном устройстве: если говорить о потребительской электронике- это мобильные телефоны, компьютеры, фотоаппараты и т.д., если речь идет о специализированной электронике -  самолеты, спутники, ракеты, автомобили. Гибкие и гибко-жесткие печатные платы везде находят свое применение.  Существует несколько причин, почему гибкие и гибко-жесткие печатные платы имеют ряд преимуществ  по сравнению со стандартными конструктивами, где используются провода, коннекторы. Мы можем уменьшить вес и габариты наших изделий, можем упростить монтаж изделий и увеличить надежность соединений, наконец имеется возможность изготовить платы в 3D исполнении. 

 

 Однако основное преимущество гибких и гибко-жестких плат - динамическая гибкость, которая позволяет разным частям конечного изделия многократно перемещаться относительно других его частей в процессе эксплуатации изделия (складные мобильные телефоны, дисплеи ноутбуков, головки оптических дисков и т.д.). Рассматривая разные типы гибких и гибко-жестких печатных плат можно выделить несколько их  основных типов:

 - односторонняя печатная плата                                   

 -двусторонняя печатная плата                                      

 - многослойная печатная плата                                   

 -гибко-жесткая печатная плата                                     

 Кроме различных типов конструкции гибких и гибко-жестких печатных плат эти платы отличаются и по применению:

- платы гибкие при установке

- платы гибкие при использовании для заданного в конструкторской документации количестве циклов перегиба, так называемая динамическая гибкость.

- специализированные гибкие и гибко-жесткие печатные платы (платы для высокотемпературных применений)

- платы,  соответствующие сертификату  UL  с повышенной огнестойкостью

Для изготовления всех этих разнообразных печатных плат необходимо использовать специализированные базовые материалы, которые обеспечат нам требуемые характеристики готового изделия.

За долгий период истории производства гибких печатных плат, которая началась в 1903 году, было опробовано большое количество материалов для их изготовления. Однако на сегодняшний день широко используются только несколько различных типов базовых материалов.

Основными элементами гибких и гибко-жестких печатных плат являются: 

 Гибкий фольгированный диэлектрик, состоящий из тонкой полиимидной пленки толщиной от 50 до 125 мкм, с медью от 18 до 70 мкм, со слоем адгезива или без него. Это базовый материал для изготовления гибких и гибко-жестких печатных плат.

 Адгезивы - обычно применяются для прикрепления упрочнителя  на края гибких шлейфов в районе разъемов.

2.      Покрывные пленки - двухслойные конструкции, состоящие из слоя гибкого полиимида, на который нанесен слой адгезива. Покрывные пленки обеспечивают для защиту поверхности гибкой печатной платы от внешних воздействий.

3.      Скрепляющие пленки - трехслойные конструкции, состоящие из слоя гибкого полиимида, на который с двух сторон нанесен слой адгезива. Скрепляющие пленки служат для формирования многослойной гибкой конструкции (при скреплении слоев гибких фольгированных диэлектриков слоев платы).

4.      Кроме этого при изготовлении гибких и гибко-жестких печатных плат могут использоваться упрочнители и специализированные препреги. Использование специализированных (нетекучих) препрегов при изготовлении гибко-жестких печатных плат обусловлено необходимостью предотвратить вытекание смолы из жесткой части на поверхность гибкой части при прессовании.

 

Несомненным лидером в производстве гибких композитов для индустрии  гибких и гибко-жестких печатных плат является компания  DuPont. Производители гибких печатных плат по всему миру неизменно выбирают продукцию DuPont Pyralux, включающую в себя  целый спектр материалов для изготовления гибких печатных плат. Основными достоинствами  продукции DuPont Pyralux  являются:

- неизменно высокая прочность на отрыв

- контролируемая низкая текучесть адгезива

-отличная химическая стойкость

-отличная термостойкость при пайке и оплавлении

-хорошая размерная стабильность

-широкие возможности по обработке материалов

- длительный срок хранения при комнатной температуре

- повторяемость характеристик от партии к  партии.

Рассмотрим более подробно материалы DuPont Pyralux для изготовления гибких печатных плат.

1.     Гибкий фольгированный диэлектрик, который является базовым материалом для производства гибких печатных плат. Среди базовых материалов DuPont  наиболее распространенным является Pyralux LF(Таблица.1), этот материал состоит из диэлектрика Kapton (полиимидной пленки DuPont), акрилового адгезива и медной фольги.  Эти материалы производятся с различными толщинами полиимида, адгезивного слоя и медной фольги.

 Таблица 1

PYRALUX  LF. Свойства

Параметр

Значение

Полиимид

12,5-125мкм

Адгезив

12,5-100мкм

Медь (RA)

18,35,70,105,140мкм

или Медь (ED)

18,35,70мкм

Усилие на отрыв, кг/см

1,8

Размерная стабильность, макс,%

0,10

Диэлектрическая постоянная,макс, 1МГц

3,6

Коэффициент рассеивания,макс,1МГц

0,02

Объемное сопротивление, мин, МОМ/cv

109

Поверхностное сопротивление,мин,МОм

108

2.      Для промышленных, коммуникационных применений, а также для  направлений, требующих повышенной огнестойкости, компания DuPont  выпускает материалы серии Pyralux FR (Таблица 2) (как фольгированные диэлектрики, так и скрепляющие и  покрывные  пленки). Материалы этой серии имеют огнестойкость по сертификату UL 94 V-0. Фольгированные диэлектрики серии FR, как и  материалы LF  доступны  с разными толщинами полиимида, адгезива и меди.

Таблица 2

PYRALUX  FR. Свойства 

Параметр

Значение

Полиимид

12,5-125 мкм

Адгезив

12,5-100 мкм

Медь (RA)

18,35,70,105,140 мкм

или Медь (ED)

18,35,70 мкм

Усилие на отрыв, Н/мм

2,1

Размерная стабильность,макс,%

- 0,10

Диэлектрическая постоянная,макс,1МГц

3,5

Коэфициент рассеивания,макс,1 МГц

0,02

Диэлектрическая прочнаость,кВ/мм

137

Обьемное сопротивление, мин, Мом/см

109

Поверхностное сопротивление, мин, Мом

107

3.      Кроме фольгированных адгезивных диэлектриков, компания DuPont  выпускает безадгезивные диэлектрики:  материалы Pyralux серии АC и материалы Pyralux серии AP. Материалы серии AC (Таблица 3)  это  односторонние безадгезивные фольгированные диэлектрики, материалы серии  AP (Таблица 4)  это двусторонние безадгезивные диэлектрики. Эти диэлектрики идеально подходят для производства плат с высокой гибкостью. Материалы серии АР отлично подходят для применения в производстве высоконадежных гибко-жестких и многослойных гибких печатных платах. Толщины этих материалов тоже могут быть различными в зависимости от требований заказчика.

Таблица 3

PYRALUX  AC. Свойства

Параметр

Значение

Полиимид

12,20,25,45 мкм

Медь (RA)

18, 35 мкм

Медь (ED)

9,12,18,35 мкм

Усилие на отрыв, H/мм

1,19

Размерная стабильность, макс, %

-0,04

Диэлектрическая постоянная, кВ/мм

3,7

Коэффициент рассеивания, макс, 1МГц

0,0014

Диэлектрическая прочность,кВ/мм

200

Обьемное сопротивление, мин, Мом/см

1010

Поверхностное сопротивление,мин,МОм

106

 

Таблица 4

PYRALUX  AP. Свойства

Параметр

Значение

Полиимид

25-175 мкм

Медь (RA)

18,35,70,105,140 мкм

Медь (ED)

9,12,18,35,70 мкм

Усилие на отрыв,Н/мм

1,6

Размерная стабильность, макс,%

-0,04

Диэлектрическая постоянная,макс,1 МГц

3,4

Коэффициент рассеивания,макс,1МГц

0,003

Диэлектрическая прочность, кВ/мм

270

Объемное сопротивление,мин, Мом/см

106

Поверностное сопротивление

106

 

4.      Покрывные пленки

Компания DuPont выпускает покрывные пленки серий LF и FR (Таблица 5) состоящие из полиимидной пленки Kapton  и акрилового адгезива в B- стадии.

Таблица 5

Покровные слои DuPont
PYRALUX  LF и FR. Свойства

Параметр

Значение LF

Значение FR

Полиимид

12,5-125 мкм

Адгезив

12,5 -100 мкм

Усилие на отрыв,Н/мм

1,8

1,6

Размерная стабильность, макс, %

+0,07

-0,03

Текучесть адгезива, макс, мкм/мкм

107

102

Диэлектр. Постоянная, макс,1МГц

3,6

3,5

Коэф. Рассеивания,макс, 1МГц

0,02

0,02

Обьемное сопротивл.,мин,МОм

109

109

Поверхностное сопротивление.,мин,МОм

108

107

 

5.      Скрепляющие пленки

Данные материалы используются как конструкционные элементы при изготовлении многослойных гибких и гибко-жестких печатных плат. Скрепляющие пленки состоят из слоя полиимидной пленки Kapton  и нанесенного с двух сторон акрилового адгезива в B-стадии. Так же выпускаются двух типов LF и FR. (Таблица 6)

Таблица 6

Покровные слои DuPont
PYRALUX  LF и FR. Свойства

Параметр

Значение LF

Значение FR

Полиимид

12,5-125 мкм

Адгезив

12,5-100 мкм

Усилие на отрыв, Н/мм

1,8

1,6

Размерная стабильность,макс,%

+0.03

-0,03

Текучесть адгезива, макс, мкм/мкм

51-102

102

Диэлектр. постоянная, макс, 1МГц

3,6

3,5

Коэф. рассеивания ,макс, 1МГц

0,02

0,02

Обьемное сопротивление ,мин, Мом/cv

109

109

Поверхностное сопротивление,мин, МОм

108

107

6.      Акриловые адгезивы

Используются при присоединении к гибкой плате усиления из жестких материалов, а также иногда используется вместо скрепляющих пленок. Основные свойства акриловые адгезивов Pyralux LF и FR (Таблица 7), выпускаемых компанией DuPont приведены ниже:

Таблица 7

Листовые адгезивы DuPont
PYRALUX  LF и FR. Свойства 

Параметр

Значение LF

Значение FR

Адгезив

12,5,25,50,75,100 мкм

Усилие на отрыв, Н/мм

1,8

1,6

Текучесть адгезива, макс,мкм/мкм

51-102

102

Диэлектр. постоянная, макс, 1МГц

3,6-4.0

3.5

Коэф.рассеивания,макс,1 МГц

0,02-0,03

0,02

Обьмное сопротивление мин,Мом/см

109

109

Поверхностное сопротивление.,мин, МОм

108

107

 

При изготовлении гибко-жестких печатных плат в качестве связующего материала жесткой части используется специализированный препрег - так называемый нетекучий препрег. Использование не текучих препрегов необходимо для того, чтобы избежать вытекания смолы из жесткой части на поверхность гибкую части печатной платы. Одними из лучших представленных на рынке нетекучих препрегов являются препреги компании Arlon,  которые бывают как эпоксидные (серии 47N и  49N), так и полиимидные  (серии 37N  и 38N).

При изготовлении гибких печатных плат важно не только выбрать производителя  качественных базовых материалов, но и правильно подобрать толщины используемых в конструкции материалов. Компания DuPont   советует придерживаться следующих рекомендаций:

·        В качестве фольгированного основания гибкой печатной платы предпочтительно использовать гибкую полиимидную пленку толщиной 50 мкм. Она обеспечивает значительно лучшую стабильность и прочность в использовании.

·        Для обеспечения лучшей разрешающей способности и гибкости следует выбирать наименьшую толщину медной фольги, удовлетворяющую  электрическим требованиям схемы. Это позволяет получить более качественное травление и потребует меньше адгезива,  который используется  в скрепляющих и покрывных пленках.

·        При выборе покрывной пленки рекомендуется использовать для односторонних и двухсторонних плат 25 мкм адгезива на каждые 35 мкм меди, а для внутренних слоев МПП обычно используют 50 мкм адгезива на каждые 35 мкм меди. Что касается полиимидной пленки, предпочтительно использовать пленку 25 мкм или 50  мкм, чтобы обеспечить лучшее  облегание проводников. Возможно использование более  толстой пленки, однако это требует увеличения величины давления при прессовании.

·        При выборе адгезива соединительной пленки для производства многослойной гибкой платы следует пользоваться следующим правилом: 25 мкм адгезива для высоты профиля меди 18 мкм, 50 мкм адгезива для высоты профиля меди 35 мкм, и 100 мкм адгезива для высоты меди 70 мкм. Можно использовать и меньшую толщину адгезива, но  для этого требуется прилагать большее давление при прессовании и это не всегда возможно, особенно если проводники расположены слишком близко друг к другу. 

На протяжении десятилетий DuPont  выпускает материалы для изготовления печатных плат. Эти материалы давно пользуются устойчивым спросом у ведущих производителей печатных плат во всем мире и все больше становятся востребованными на российском рынке. По нашему мнению на сегодняшний день сложно найти достойный аналог этим материалам, отвечающий большинству требований заказчика.

 

 

Автор статьи:

Дмитрий Колпаков

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. 

 

 

ГЛАВНАЯ   НОВОСТИ   КОНТАКТЫ   ВАКАНСИИ   АКЦИИ  СТАРТ  

 

(812) 380-95-97

zapros@absolutelectronics.ru

Skype: info.absolutelectronics 

Яндекс.Метрика