ПЕЧАТНАЯ PCB - Гибкие приложения PCB

Многие гибкие приложения PCB требуют, чтобы конструкции подвергались воздействию температур, намного выше стандартной комнатной температуры, или непрерывно работали 

при повышенных температурах. Эти требования превышают требования к соединителям FPC или FPC.

Гибкие материалы печатной платы выдерживают температурные профили повторного потока RoHS. Эти FPC варьируются от краткосрочного воздействия высокой температуры, такого как автоклавирование для медицинских устройств, до конструкций, которые работают непрерывно при экстремальных температурах, таких как электроника для сверления вниз, и приложений, которые могут видеть температуры выше 200 ° C в течение длительного периода времени.

Профиль температуры повторного потока

Для удовлетворения этих требований производители плат FPC предлагают различные гибкие материалы FPC с различной максимальной рабочей температурой. Конечным результатом

является надежная гибкая конструкция FPC.

Гибкие материалы и конструкции FPC

Гибкое ядро гибкой платной подложки имеет две разные конструкции. Они отличаются тем, как слой медной фольги цепи прикрепляется к центральному полиимидному ядру. Оригинальный гибкий материал ядра использует слой клеев, чтобы связать медь с полиимидным ядром. Последний тип материала календарирует медь или электролитическую медь непосредственно на полиимиде, устраняя все слои клея. Этот тип гибкого ядра называется "гибким ядром без клея". Как только температурное требование превышает общее требование 85 ° C, стандартная практика заключается в использовании гибкого ядра без клея.

Строительство гибкой платы FPC

Покрывательные слои состоят из внешнего полиимидного слоя и слоя гибкого клея. Они ламинируются на поверхность схемы под теплом и давлением, а клей используется для соединения покрытия и инкапсулированной схемы. Существует три различных типа клеев на выбор, все из которых имеют разные температурные показатели.

Усиления доступны в полиимиде, FR4, нержавеющей стали и алюминии. Для соединения арматуры используется тот же клей, что и покрытия, или в некоторых случаях клей. Единственными соображениями, связанными с температурой, являются использование FR4 и тип клея, используемого для соединения.

Клеи доступны у нескольких поставщиков и имеют широкий ассортимент материалов. 3M и TESA являются наиболее часто используемыми марками материалов. Выбранный клей должен быть проверен на производительность, чтобы убедиться, что он соответствует требованиям к температуре и адгезии в конструкционной спецификации.

Гибкие платы FPC могут использовать дополнительные медные слои, специализированные экранирующие пленки или использовать слой серебряной пасты для экранирования EMI гибких FPC. Использование серебряной пасты значительно снизилось за последние 10 лет и больше не рекомендуется.

Гибкая плата FPC состоит из 3 стандартных материалов: медная фольга для образца печатной платы, медная фольга гибкого ядра, соединяющая схему, и покрывающий слой, инкапсулирующий внешний слой схемы, который имеет ту же функцию, что и пайная маска на жесткой гибкой плате

Некоторые гибкие конструкции FPC могут также требовать клейного усиления для усиления опорных компонентов / зоны соединения FPC, клейного клея (двусторонний чувствительный к давлению клейный клей) для соединения гибкого FPC с усилением стального листа или усилением FR4 или защитной пленкой для чувствительных к ЭМИ приложений.

Для каждого из вышеуказанных материалов есть несколько вариантов с различными возможностями максимальной рабочей температуры. Для типичных требований от -40°C до 85°C все стандартные гибкие материалы могут использоваться без дополнительных соображений, связанных с материалом. При более высоких температурах необходимо изменить материалы и конструкции.

2-слойная гибкая структура платы FPC

                                                                                                                          гибкий FPC

3-слойная гибкая структура платы FPC

Гибкий клей FPC

Гибкий клей используется в трех конкретных областях: соединение покрытия, межслойное ламинирование и армирующее соединение для 3-слойных или более высоких конструкций.

Можно использовать три типа клеев: модифицированная гибкая эпоксидная смола на основе акрила и полиимидное покрытие. Каждая из них имеет различную номинальную непрерывную рабочую температуру.

Акриловые клеи имеют самый низкий номинальный температурный показатель и используются в стандартных приложениях без каких-либо значительных требований к высокой температуре. Клеи на эпоксидной основе оцениваются для 130-140 ° C, а клеи на полиимидной основе оцениваются для 220 ° C +.

Клеи на основе полиимида используются в медицинских приложениях, которые требуют автоклавирования. Приложения для сверления вниз с непрерывной температурой 200°C требуют клеев на основе полиимида.

Полиимидные клеи требуют очень высоких температур для ламинирования. В то время как акриловые и эпоксидные клеи ламинируются в диапазоне 180-200 ° C, полиимидные клеи требуют 307-316 ° C. Не все производители гибких плат FPC имеют возможности ламинирования при высокой температуре. Клеи на основе полиимидов также гораздо дороже, чем акриловые или эпоксидные клеи сопоставимой стоимости.

Мы рекомендуем, чтобы требования к клею были указаны в примечаниях к изготовлению чертежов в соответствии с спецификациями IPCF следующим образом:

Акриловые клеи: IPC4203/18

Эпоксидные клеи: IPC4203/19

Полиимидные клеи: IPC4203A/24

Гибкие клеи и арматуры для плат

Гибкие клеи и арматуры плат FPC являются очень широкой категорией клеев. Большинство из них имеют довольно высокие рабочие температуры, но прочность связей будет варьироваться в зависимости от температуры. Адгезия обычно не является важным требованием для гибких применений, так как клей на гибке не подвергается высоким силам. Ниже приведены спецификации наиболее часто используемого клея 3M 467MP.

3M 467MP Клей Спецификации

Для армирующих приложений единственная потенциальная температурная проблема, которая может возникнуть, является с армировками FR4, в дополнение к требованиям к клею, обсуждаемым ранее. Усиления из нержавеющей стали, алюминия и полиимида оцениваются для температур, значительно превышающих требования. Для армировок FR4, работающих при одной и той же температуре, мы рекомендуем соблюдать те же требования FR4.

Гибкая плата ПХБ ЭМИ экранирование

Экрантирование от ЭМИ может быть достигнуто с помощью экрантирующих пленок от ЭМИ или дополнительных твердых или перекрестных медных слоев. В настоящее время экранирование серебряной пасты редко используется в современных конструкциях. Экрантирование медного слоя обеспечивает максимальную возможную рабочую температуру и будет иметь номинальную температуру в зависимости от используемого клея, поскольку для этого потребуется 3-слойная или более гибкая структура.

Гибкая схема с твердой медью EMI защитного слоя

Отрицательным воздействием экранирования медного слоя является значительное увеличение толщины изгиба, что приводит к снижению гибкости и способности изгибать, а также увеличению стоимости деталей. ЭМИ-экранирующая пленка является предпочтительным решением для гибкости/способности изгибать и экономической эффективности, но ограничивается максимальной непрерывной рабочей температурой 125°C.

ЭМИ-экранирующая пленка ламинируется на поверхность детали таким же способом, как покрытия. Клей, используемый в экранирующей пленке, используется для крепления пленки и электрического соединения ее с почвенной сеткой в рамках гибкой схемы. Превышение рабочей температуры увеличит сопротивление контакту и может поставить под угрозу эффективность экранирования. Для температур выше 125°С единственным жизнеспособным вариантом является дополнительный медный защитный слой.

Мы надеемся помочь электронным инженерам, которые могут столкнуться с проблемами с высокой температурой с гибким FPC при проектировании плат FPC. Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь связаться с iPCB. Мы с нетерпением ждем возможности обсудить ваши спецификации и пересмотреть ваш гибкий дизайн PCB, чтобы убедиться, что он соответствует требованиям рабочей температуры для вашего продукта.