كيف تصنع لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة : طبقات خطوة بخطوة

الطلب على الصلبة لوحة دارات مطبوعة مرنة وقد زادت الحلول في صناعة الإلكترونيات بشكل هائل وتتوقع أبحاث الصناعة أن تصل السوق العالمية إلى حوالي 2.3 مليار دولار بحلول عام 2027. توفر هذه اللوحات الدائرية عالية الأداء مزيجًا من استقرار اللوحات الصلبة وقوتها مع تنوع ومرونة الدوائر المرنة ، وبالتالي يمكن العثور عليها في التطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتراوح من الهواتف المحمولة إلى تطبيقات الطيران.
لمعرفة كيفية صنع لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة تحتاج إلى فهم التقنيات المتطورة القائمة على العديد من العمليات المختلفة ، وعملية الإنتاج تختلف بشكل كبير عن تلك القياسية لوحة الدوائر المطبوعة الإنتاج. وذكروا أن "كل مصنع يشارك في هذه التكنولوجيا المتخصصة يجب أن يطور عمليات فريدة لإنتاج منتجاته الخاصة التي يمكن أن تلبي متطلبات الأداء الصعبة مع كونها فعالة من حيث التكلفة.

لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة مفاهيم التصميم المبسطة

لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة التكنولوجيا هي طريقة هجينة تحتفظ فيها المناطق الصلبة بخصائص اللوح القياسية مع الدعم الميكانيكي وتعبئة المكونات في حين تسمح المناطق المرنة بالتعبئة ثلاثية الأبعاد والانحناء الديناميكي. يتيح هذا التصميم الخاص للمهندسين تجنب الموصلات تماماً، وتقليل وقت التجميع وتعزيز الأداء على نطاق النظام.
التحدي في التصنيع يكمن في التكامل الوثيق للمواد الأساسية المختلفة وظروف العملية داخل لوحة واحدة. وفقا للبيانات التي تم جمعها من الصناعة ، فإن تطبيقات لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة كانت تزداد بمعدل 15 في المائة سنوياً، والتي كانت تقودها أساساً مصغرة التكنولوجيا في صناعات الإلكترونيات الاستهلاكية وصناعات السيارات.

اختيار وإعداد المواد لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة

يعتمد اختيار المواد على الخصائص الرئيسية. بسبب استقرارها الحراري الاستثنائي وخصائصها الميكانيكية ، يتم استخدام أفلام البوليميد ذات سمك 12.5-125 ميكرومتر كركيزة مرنة. بالنسبة للطبقات الصلبة ، عادة ما تكون المادة المفضلة هي الراتنج الإيبوكسي FR-4 الذي هو المادة القياسية المستخدمة في معظم PCBs.
اختيار رقائق النحاس يؤثر على الأداء. ولكن ، ما الذي يعنيه حقاً أن رقائق النحاس الناعمة والقاسرة تعني أن النحاس المتداول والتداول ورقة رقائق النحاس ذات السمك من 9 إلى 70 ميكرون تجعلها أكثر ناعمة وأكثر مرونة متفوقة على نظرائها الكهربائيين. تطبيقات الرصاص الكهربائية والألومنيوم القياسية.

نظام اللاصقات لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة

تطبق المواد اللاصقة المثبتة الحرارية على طبقات الربط وتبقى غير متأثرة خلال دورات درجات الحرارة من -55 درجة مئوية إلى +200 درجة مئوية. تستخدم المواد اللاصقة الأكريليكية والإيبوكسي المعدلة على نطاق واسع وتقوم شركات التصنيع بصياغة منتجات ملكية.

عملية الإنتاج الأساسية لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة

مراحل التطوير والهندسة
بدء عملية الإنتاج مع فحص قواعد التصميم الموسعة (DRC) للتحقق من قابلية التصنيع ، يتم تحديد مسار المعالجة من خلال خصائص العملية والمواد. يجب على المهندسين النظر في متطلبات نصف قطر الانحناء ، والتي عادة ما تكون نسبة أدنى معينة لقطر الكابل على سبيل المثال 6: 1 للتطبيقات الديناميكية و 3: 1 للتطبيقات الثابتة. ويمكن الآن استخدام برامج المحاكاة للتنبؤ بمناطق الإجهاد العالي والفشل المحتمل.
تحضير كومة الطبقة يحدد سمات اللوحة النهائية. لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة يمكن أن تتراوح كومة ما بين 4-12 طبقة ، مع مناطق مرنة تتكون من 1-4 طبقات موصلة. كل مصنع لديه قواعد فردية عن طريق المسافة، الخنادق، وتوجيه آثار في المناطق الانتقالية.
عمليات الحفر
الحفر الدقيق هو سمة مميزة للتصنيع. يستخدم الحفر الميكانيكي لحفر ثقوب أكبر وفياس ، ويستخدم الحفر بالليزر لحفر microvias بأقطار صغيرة مثل 50 ميكرومتر. تشير بيانات مراقبة العمليات الإحصائية (SPC) من مرافق الحفر الرائدة إلى دقة في الحفر ± 25 ميكرومتر للعمليات القياسية.
تضمن قطع الحفر الفريدة من نوعها البوليميد عدم وجود جدار ثقب نظيف. يجب تعديل ترتيب الحفر على الاختلافات بين المواد ، أي يتم حفر القسم الصلب بسرعة طبيعية ومعدلات تغذية ، مرنة مع تلك المختلفة.
عملية التصفيح
التصفيح هو عملية تحويل الطبقات إلى لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة . تتطلب العملية التحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط عادة عند 170-200 درجة مئوية مع 200-400 PSI من الضغط. يتراوح طول دورة التصفيح بين 60 و 120 دقيقة بناءً على تعقيد الكومة.
تمكن عمليات التصفيح المتسلسلة المصنعين تدريجيا من تصنيع هياكل الاتصال المتبادل عالية الكثافة (HDI) ، مثل الأبواب العمياء والأبواب المدفونة ، والتي تضع ضغوط أقل على المواد القابلة للتدفق. تصفيف الصحافة بالفراغ يستخرج الهواء من بين الطبقات ، مما يسمح بالارتباط الموحد بين طبقات اللوحة المجاورة داخل اللوحة المصفحة بأكملها.
التصوير والحفر
يتم تعريف أنماط الدوائر من خلال عمليات التصوير الضوئي بدقة لا تصدق. يجب تصميم معدات التعامل لتطبيق مقاومة ضوئية للفيلم الجاف على الركائز المرنة لنقل المادة دون تحفيز التجاعيد أو احتجاز الهواء. يجب تصميم أنظمة التعرض للتعامل مع سماك الركيزة المختلفة في الأقسام الصلبة والمرنة.
إزالة انتقائية للنحاس غير المرغوب فيه مع الحفاظ على آثار الدائرة. كيمياء الحفر المثلى تضمن معدلات تذوب متجانسة لأنواع مختلفة من الركائز. يمكن لـ PCBs المصنوعة بشكل جيد تحمل انحراف عرض التأثير يصل إلى 10٪ من قيمتها الاسمية.
طلاء وتشطيب السطح
يتم استخدام الطلاء بدون كهرباء لإيداع طبقة رقيقة من النحاس في الثقوب المحفورة وعلى الميزات السطحية. التحكم في الكثافة الحالية هو أيضا مهم جدا في لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة التصنيع ، والسبب في ذلك هو أنماط الموصلات المتنوعة ومواد الركيزة المختلفة على هذه المجموعات. سمك الطلاء النموذجي من 20-40 ميكروم (سمك الطلاء النموذجي من خلال الثقوب).
وتشمل حلول التشطيب السطحي ENIG (الذهب الغمر بالنيكل بدون كهرباء) ، HASL (تسوية اللحام بالهواء الساخن) ، و OSP (حافظ اللحام العضوي). جميع التشطيبات لها فوائد مختلفة، ومع ذلك فإن ENIG لديها قابلية لحام استثنائية ومقاومة للتآكل لتطبيقات عالية الموثوقية. مراقبة الجودة واختبارها
الاختبار الكهربائي
يتم تأكيد السلامة الكهربائية ووظائف الدوائر من خلال الاختبار الكهربائي الكامل. معدات الاختبار الآلية (ATE) لاختبار الاستمرارية والعزلة والمقاومة. 100٪ الاختبار الكهربائي مطلوب وفقا لمعيار الصناعة إذا لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة منتج للتطبيق الحرج.
يمكن استخدام اختبار الدائرة (تكنولوجيا المعلومات والاتصالات) واختبار المسبار الطيران لاختبار لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة . تصميم التثبيت الاختبار يجب أن تأخذ في الاعتبار الأجزاء المرنة كما توفر اتصالات كهربائية جيدة.
الاختبار الميكانيكي
اختبار المرونة يؤكد أن الجزء المرن قوي في بيئة استخدامه. تستند بروتوكولات الاختبار القياسية إلى زوايا الانحناء / الترددات داخل التطبيق. المواصفات النموذجية هي البقاء على قيد الحياة 100K إلى 1M دورات الانحناء اعتمادا على التطبيق.
قوة القشرة تحدد الالتصاق بين الطبقات والقيم الجيدة هي عموما أعلى من 1.0 ن / مم للانتقالات الصلبة إلى المرنة. الاختبار البيئي يخضع المجموعات لدورات درجة الحرارة والتعرض للرطوبة والصدمة الحرارية.

اعتبارات التصنيع المتقدم لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة

إن لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة يدعم التصنيع التكنولوجيات الجديدة بما في ذلك المكونات المدمجة ، والفيا العمياء والمدفونة ، و HDI (High Density Interconnect). تتطلب هذه التحسينات أدوات خاصة ومهارات معالجة لا يمكن العثور عليها إلا من مزود رائد لخدمات المصنعين. يمكن للتصاميم المرنة الصلبة المتقدمة تقليل حجم النظام الإجمالي بنسبة 60٪ مقارنة بحلول اللوحات الصلبة التقليدية المزدوجة مع اتصالات الكابلات ، وفقًا لإحصاءات قادة الصناعة. هذا توفير المساحة لا يزال يعزز الاعتماد في مجموعة متنوعة من التطبيقات والسوق.
لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة تتطلب التكنولوجيا دقة ممتازة ومعدات خاصة ومعرفة هائلة فيما يتعلق بالعملية. يمكن تحقيق أفضل أداء وقابلية تصنيع الدائرة المرنة من خلال التعاون الوثيق بين فرق التصنيع ذات الخبرة ومهندسي التصميم المرن. مع تحرك الأنظمة الإلكترونية بشكل متزايد نحو حجم أصغر ومع المزيد من الميزات، لوحة دارات مطبوعة صلبة ومرنة ستصبح الحلول عنصراً حاسماً بشكل متزايد في تطوير منتجات الجيل القادم.

تطبيق معدات الاتصالات السلكية واللاسلكية