تعرف على تكنولوجيا تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة الصلبة المرنة

الكلمات المفتاحية: لوحة دارات مطبوعة مرنة صلبة، مصنع لوحات دارات مطبوعة مرنة صلبة

شهدت السنوات الأخيرة ارتفاعًا ملحوظًا في انتشار لوحات الدوائر المطبوعة المرنة وتقنية لوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة. ويرجع ذلك إلى مزاياها في صناعة الإلكترونيات القابلة للارتداء المتنامية.

توفر تقنية لوحات الدوائر المطبوعة المرنة واللوحات المرنة الصلبة توفيرًا في المساحة وتقليلًا في الوزن. باستخدام تقنية اللوحات المرنة الصلبة، غالبًا ما تُصنع اليوم الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية الصغيرة خفيفة الوزن. ومع ذلك، يمكن أن يكون هناك العديد من التحديات في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة الناجح. تلعب كل من لوحات الدوائر المطبوعة المرنة والمرنة الصلبة دورًا رئيسيًا في توصيل المكونات الإلكترونية في مختلف الأجهزة الاستهلاكية وغير الاستهلاكية. وفقًا للاسم، لوحة الدوائر المطبوعة الصلبة ليست سوى لوحة دوائر مبنية على طبقة من قاعدة صلبة غير قابلة للانحناء. أما لوحة الدوائر المطبوعة المرنة، والمعروفة أيضًا باسم الدائرة المرنة، فتُبنى على قاعدة مرنة قابلة للطي والالتواء والانحناء. توفر لوحة الدوائر المطبوعة الصلبة دعمًا ممتازًا للمكونات والمقاومة الحرارية المناسبة.

يتجه التطور الرئيسي للمنتجات الإلكترونية المطورة حديثًا نحو الموثوقية العالية والتجميع ثلاثي الأبعاد والتصغير وفقًا لاتجاه تطور المنتجات الإلكترونية الحديثة. من حيث الحجم والتقنية، تتطور لوحات الدوائر المطبوعة عالميًا باستمرار. ويرجع ذلك إلى توسع سوق الإلكترونيات. بعد ذلك، سعى مصنعو لوحات الدوائر المطبوعة إلى استكشاف العديد من التقنيات المتوافقة مع اتجاه التطور المذكور أعلاه. ظهر تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المرنة بسبب القيود المفروضة على التطبيقات والبيئة. وهكذا، وُلدت لوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة لتعزيز قدرة التجميع ثلاثي الأبعاد وقابلية اللحام للمنتجات الإلكترونية.

تحافظ تقنية تصنيع لوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة على تقدم مستمر للمنتجات والتحديث مع تطور التقنية. يُعتبر تصنيع النوافذ جوهرًا فيما يتعلق بتقنية التصنيع الرئيسية للوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة. بما في ذلك طرق اللاصق المقاوم، والقطع بالليزر، ونقش رقائق النحاس، وفتح النوافذ، والتحكم في العمق السلبي والإيجابي، وطريقة الملء، تشرح هذه المقالة تقنيات تصنيع النوافذ الرائدة للوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة.

طريقة فتح النافذة للوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة

العملية التي تستفيد فيها لوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة من مصنع اللوحات المرنة الصلبة من ميزة الطحن الميكانيكي أو الثقب بالقالب مع هيكل اللب لإزالة اللب الصلب في مادة ما قبل التشريب غير المتدفقة والجزء المرن هي طريقة فتح النافذة. وذلك لتسهيل توليد لوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة من خلال التصفيح.

طلاء طبقة التغطية

بعد الطلاء الكلي والمحلي، يتم إجراء تحليل المقطع العرضي على الفتحات المخفية العابرة. وبالتالي، يُستنتج أن تقنية الطلاء المحلي يمكنها التغلب على مشاكل التفكك بسبب فشل التوصيل الكهربائي والتأثير الحراري، مما يعزز موثوقية المنتج.

ثقب البولي إيثيلين للجزء المرن

بعد تصنيع طبقة التغطية، يجب إجراء ثقب البولي إيثيلين حيث ستحدث تعديلات على حجم اللوحة المرنة أثناء تصفية طبقة التغطية لتحسين محاذاة الطبقات.

تصنيع نافذة ما قبل التشريب غير المتدفق

من حيث عدد القطع المختلفة والمصنعين المختلفين، يمكن اختبار كمية فائض لاصق ما قبل التشريب غير المتدفق مع مراعاة عملية التصفيح العملية وبناءً على مبادئ اختبار IPC-TM-650. يمكن ضمان التسطح في واجهة لوحة الدوائر المطبوعة المرنة الصلبة بعد إجراء تصميم التعويض على نافذة العميل الأصلية.

تصنيع النافذة في الجزء الصلب

لإزالة اللب الصلب المتوافق مع الجزء المرن، يجب استخدام الثقب بالقالب أو الطحن الميكانيكي. بينما يعمل الطحن الميكانيكي على الإنتاج منخفض أو متوسط الحجم، يعمل الثقب بالقالب بشكل أفضل على الإنتاج بكميات كبيرة.

طريقة حفر رقائق النحاس للوحة دارات مطبوعة مرنة صلبة (Rigid Flex PCB)

العملية التي يتم فيها الاستفادة من مزايا المحاليل بواسطة لوحة الدارات المطبوعة المرنة الصلبة ذات هيكل رقائق النحاس هي حفر رقائق النحاس. في هذه العملية، يتم كشف النافذة في الجزء المرن.

التصفيح (Lamination)

أثناء التصفيح، يتم إجهاد الشد على رقائق النحاس الخارجية على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) من خلال تطبيق هيكل تخطيط تصفيح خاص. يحدث هذا بناءً على معاملات التمدد الحراري المختلفة للمواد المختلفة. وبالتالي، يمكن التغلب على بعض المشكلات مثل سوء تسطح سطح اللوحة، وتلف رقائق النحاس بالإضافة إلى التجاعيد، وسوء تعبئة المادة اللاصقة (PP).

حفر النافذة (Window Etching)

بعد اكتمال تغذية التيار الكهربائي للوحة المطلية بالنحاس، يتم إجراء الحفر السلبي (Negative etching). مع كشف اللوحة المرنة، يجب حفر رقائق النحاس في الجزء المرن وإزالتها.

طريقة التعبئة (Filling Method) للوحة دارات مطبوعة مرنة صلبة (Rigid Flex PCB)

العملية التي يتم فيها إزالة الأجزاء السطحية وكذلك المواد المالئة (fillers) من خلال الطحن الأعمى (blind milling) ويتم وضع المواد المالئة في نافذة لوحة الدارات المطبوعة المرنة الصلبة (flex-rigid PCB) هي طريقة التعبئة.

ما قبل التجميع الطبقي (Pre-stackup)

يتم وضع المادة المالئة في النافذة المجوفة أثناء عملية التجميع الطبقي (stackup) بشرط تلبية المتطلبات التالية:

• يجب أن يكون سمك المادة المالئة مساويًا لسمك مادة التعبئة
• يجب أن تكون المادة المالئة مقاومة لدرجات الحرارة العالية
• يجب أن تكون المادة المالئة ناعمة ولينة على السطح
• مساوية للنافذة ذات الاستقرار العالي، يجب أن يكون شكل المادة المالئة مطابقًا
• يجب أن يكون معامل التمدد الحراري (CTE) أقل من أو مساويًا لمادة الركيزة (substrate material)

التشكيل (Molding)

من خلال تطبيق الطحن الميكانيكي، يتم تصنيع النافذة في الموضع المنفصل عند لوحة الدارات المطبوعة المرنة الصلبة (flex-rigid PCB) ويتم استخدام التحكم في العمق الميكانيكي لتصنيع النافذة في الموضع المتصل. ستكون المنطقة المرنة مكشوفة فورًا عند إخراج المادة المالئة.

طريقة التحكم في العمق الإيجابي والسلبي (Positive and Negative Depth Control Method) للوحة دارات مطبوعة مرنة صلبة (Rigid Flex PCB)

العملية التي يتم فيها تصنيع أخدود أعمى (blind groove) مسبقًا على اللوحة الصلبة هي طريقة التحكم في العمق الإيجابي والسلبي. تكون اللوحة الصلبة مجاورة للوحة المرنة. بالاقتران مع الأخدود الأعمى، يتم استخدام طريقة التحكم في العمق الميكانيكي أثناء التشكيل (molding) بعد التصفيح والتجميع الطبقي. لكشف الجزء المرن، سيتم بعد ذلك إزالة اللوحة الصلبة في موضع النافذة.

تصنيع الأخدود الأعمى (Blind Groove Fabrication) للوحة دارات مطبوعة مرنة صلبة (Rigid Flex PCB Board)

عادةً ما يتم استخدام نطاق يتراوح من ثلث إلى ثلثي سمك اللب الصلب (rigid core board) للتحكم في عمق الأخدود الأعمى الصلب. لمنع الطحن من إتلاف اللوحة المرنة، يجب ألا يتجاوز نطاق قدرة التحكم في العمق الميكانيكي العملي. يمكن تصنيع أخدود أعمى بالطرق التالية:

• الأخدود الأعمى بالأشعة السينية (X-ray Blind groove): لتصنيع أخاديد عمياء في الفتحات المتصلة، يتم استخدام جهاز أشعة سينية بثاني أكسيد الكربون.
• الأخدود الأعمى بالطحن الميكانيكي (Mechanical milling blind groove): عن طريق تطبيق ماكينة طحن رقمية (CNC)، يتم تصنيع أخدود أعمى.
• الأخدود الأعمى بالقطع على شكل V (V-cut blind groove): عن طريق تطبيق ماكينة القطع على شكل V، يتم تصنيع أخدود أعمى على شكل V.
• الأخدود الأعمى بالقطع بالليزر (Blind groove by laser cutting): عن طريق تطبيق ماكينة قطع ليزر بالأشعة فوق البنفسجية (UV laser cutting machine)، يتم قطع الأخدود الأعمى.

تم تقديم التقنيات الرئيسية لتصنيع لوحة الدارات المطبوعة المرنة الصلبة (Rigid Flex PCB) في هذه المقالة. بالنسبة للعديد من أنواع لوحات الدارات المطبوعة المرنة الصلبة، تعمل طرق مختلفة لتصنيع النوافذ. للمساهمة في الأداء الممتاز والموثوقية العالية للوحة الدارات المطبوعة المرنة الصلبة (flex-rigid PCB)، يمكن تطبيق جميع هذه الطرق بشكل تعاوني.