Як ключовий компонент електронних пристроїв, покращення характеристик друкованих плат відіграє вирішальну роль у просуванні прогресу всієї електронної промисловості. З безперервним розвитком електронних продуктів у напрямку мініатюризації, легкої ваги, високої продуктивності та високої надійності вимоги до матеріалів для друкованих плат стають дедалі суворішими. Поліімід, як високоефективний-органічний полімерний матеріал, все частіше використовується в галузі друкованих плат завдяки його чудовим комплексним характеристикам і поступово стає ключовим матеріалом для виробництва електронних схем нової ери.
Характеристика поліімідних матеріалів
Поліімід — це тип ароматичної гетероциклічної полімерної сполуки з повторюваними ацилімінними одиницями, яка містить велику кількість ароматичних кілець і ацилімінних груп у своїй молекулярній структурі, що надає матеріалу багато унікальних властивостей.
Відмінна термостійкість
Поліімід має надзвичайно високу термічну стабільність, і його температура склування зазвичай становить від 250 градусів до 350 градусів. Tg деяких високоефективних-поліімідів може навіть перевищувати 400 градусів. Це означає, що поліімідні друковані плати можуть підтримувати стабільні фізичні та хімічні властивості за високих-температурних середовищ і не схильні до деформації, деградації чи погіршення продуктивності, що може задовольнити потреби електронних пристроїв у високо{7}}температурних робочих середовищах, таких як аерокосмічна промисловість, периферійні пристрої автомобільних електронних двигунів тощо. Наприклад, у системах керування авіаційними двигунами електронні компоненти мають витримувати високі температури, створювані двигуном роботи, а поліімідні друковані плати можуть забезпечити стабільну роботу схеми та забезпечити безпеку польоту.
Відмінні механічні характеристики
Поліімідні матеріали мають високу міцність і модуль, з межею міцності на розрив, як правило, між 100-300 МПа і модулем вигину до 2-5 ГПа. Ці чудові механічні властивості роблять поліімідні друковані плати менш схильними до розтріскування, ламання та інших ситуацій під впливом зовнішніх сил, забезпечуючи надійну підтримку та захист електронних компонентів. У той же час поліімід також має певний ступінь гнучкості, що дає поліімідним друкованим платам унікальну перевагу в деяких електронних пристроях, які вимагають згинання або скручування, наприклад, гнучкі друковані плати в гнучких дисплеях, які можна багаторазово згинати, не впливаючи на продуктивність схеми.
Хороші показники електроізоляції
Поліімід має чудові електроізоляційні властивості з питомим об’ємним опором до 10 ^ 16-10 ^ 18 Ом · см, діелектричною проникністю між 3-4 і низьким тангенсом діелектричних втрат. Це дозволяє поліімідним друкованим платам ефективно ізолювати різні потенціали в схемах, зменшувати перешкоди сигналу та явища витоку, а також забезпечувати стабільну роботу електронних пристроїв і точну передачу сигналу. У сфері високочастотного зв’язку, наприклад базових станцій 5G, супутникового зв’язку та інших застосувань, які вимагають надзвичайно високої якості передачі сигналу, низька діелектрична проникність і низькі діелектричні втрати характеристик поліімідних друкованих плат можуть ефективно зменшити втрати та затримки під час передачі сигналу, підвищити ефективність і якість зв’язку.
Стійкість до хімічної корозії
Поліімід має хорошу толерантність до більшості органічних розчинників, кислот, лугів та інших хімічних речовин і може підтримувати стабільну роботу в складних хімічних середовищах. Ця характеристика робить поліімідні друковані плати придатними для електронних пристроїв у особливих середовищах, таких як системи моніторингу та керування в хімічному виробництві, електронні пристрої в морських середовищах тощо, що може ефективно продовжити термін служби обладнання та підвищити його надійність.
Процес виготовлення поліімідної друкованої плати
Процес виробництва поліімідної друкованої плати подібний до традиційного процесу виробництва друкованої плати, але через особливу природу поліімідного матеріалу для деяких ключових ланок потрібні спеціальні процеси та обладнання.
Підготовка субстрату
Підготовка поліімідних субстратів зазвичай використовує методи покриття або ламінування. Метод покриття полягає в рівномірному нанесенні розчину поліімідної смоли на носій, утворенні поліімідної плівки за допомогою сушіння, затвердіння та інших процесів, а потім композиції з електропровідними матеріалами, такими як мідна фольга. Метод ламінування полягає у ламінуванні поліімідної плівки та мідної фольги разом за високої температури та високого тиску для утворення гнучкого мідного-ламінату з хорошою міцністю зв’язку. У цьому процесі потрібен точний контроль таких параметрів, як температура, тиск і час, щоб забезпечити міцний зв’язок між поліімідною плівкою та провідним матеріалом, а також гарантувати, що це не вплине на продуктивність поліімідного матеріалу.
Лінійне виробництво
Виготовлення схем є основним процесом виробництва друкованих плат. Для поліімідних друкованих плат широко використовувані методи виготовлення схем включають фотолітографію та травлення. Фотолітографія — це використання технології фотолітографії для перенесення попередньо виготовлених схем на шар фоторезисту на поліімідній підкладці, а потім видалення небажаної мідної фольги за допомогою таких процесів, як проявлення та травлення, для формування точних схем. Метод травлення передбачає безпосереднє покриття поліімідної підкладки резистом і травлення незахищеної мідної фольги за допомогою травильного розчину для отримання потрібної схеми. З постійним удосконаленням вимог до електронних виробів щодо точності схем друкованих плат у виробництві поліімідних друкованих плат поступово застосовуються передові методи фотолітографії, такі як екстремальна ультрафіолетова літографія та електронно-променева літографія, щоб досягти меншої ширини ліній/відстаней між рядками та задовольнити попит на електропроводку з високою-щільністю.
Свердління та металізація
Свердління отворів на поліімідних друкованих платах є важливим кроком у досягненні електричних з’єднань між різними шарами. Через високу твердість поліімідних матеріалів звичайне механічне свердління може легко призвести до таких проблем, як нерівні стінки отворів і задирки, що впливає на якість отворів і наступний ефект металізації. Тому такі методи лазерного свердління, як CO₂-лазер, ультрафіолетовий лазер тощо, часто використовуються для досягнення високої-точності та високої{4}}якісної обробки свердління, особливо придатної для обробки малих отворів (наприклад, 0,1 мм або менше). Після завершення свердління стінку отвору потрібно металізувати, щоб забезпечити їй хорошу електропровідність. Зазвичай використовувані методи металізації включають хімічне міднення та гальванічне покриття міді, які наносять однорідний шар металевої міді на поверхню стінки отвору для досягнення надійних електричних з’єднань між різними шарами ланцюгів.
обробка поверхні
Щоб покращити здатність до пайки, стійкість до корозії та електричні характеристики поліімідних друкованих плат, потрібна обробка поверхні. Звичайні процеси обробки поверхні включають вирівнювання гарячим повітрям, хімічне нікелювання, захисну плівку для паяння органікою тощо. Вирівнювання гарячим повітрям – це процес занурення друкованої плати в розплавлений припій, а потім використання гарячого повітря для видалення надлишків припою, утворюючи однорідне покриття припою на поверхні друкованої плати та покращуючи її здатність до паяння. Хімічне нікелювання — це процес нанесення спочатку шару нікелю на поверхню друкованої плати, а потім ще одного шару золота. Шар нікелю може запобігти дифузії міді, тоді як шар золота має хорошу провідність і паяність, а також може покращити стійкість друкованої плати до корозії та окислення. Органічна захисна плівка для паяння — це шар органічної захисної плівки, покритий поверхнею друкованої плати, який може захистити мідь на поверхні друкованої плати від окислення протягом певного періоду часу та покращити її здатність до паяння. Різні процеси обробки поверхні підходять для різних сценаріїв застосування, і їх потрібно вибирати відповідно до конкретних потреб.
Експлуатаційні переваги поліімідної друкованої плати
Легкість і мініатюрність
Поліімідні матеріали мають низьку щільність і хорошу гнучкість і здатність до обробки, що дозволяє досягти полегшення та мініатюризації друкованих плат. У деяких електронних пристроях з надзвичайно суворими вимогами до ваги та об’єму, таких як портативні електронні вироби, аерокосмічне обладнання тощо, застосування поліімідної друкованої плати може ефективно зменшити вагу та об’єм обладнання, покращити портативність та використання простору обладнання. Наприклад, у смартфонах використання полііміду FPC може досягти гнучкого з’єднання внутрішніх ланцюгів, зменшити простір для проводки та забезпечити можливість тоншого та легшого дизайну телефону.
висока надійність
Поліімідна друкована плата з чудовою термостійкістю, механічними властивостями та характеристиками електроізоляції може підтримувати стабільну роботу в різних складних середовищах і має високу надійність. У суворих умовах, таких як висока температура, висока вологість, сильні електромагнітні перешкоди, або за частих механічних навантажень, таких як вібрація та удари, поліімідні друковані плати можуть забезпечити нормальну роботу електронних пристроїв і зменшити ймовірність поломки. Це призвело до широкого застосування поліімідних друкованих плат у медицині та інших галузях, де потрібна надзвичайно висока надійність обладнання. У сфері охорони здоров’я електронні пристрої повинні надійно працювати в різних екстремальних умовах, і поліімідні друковані плати можуть відповідати цій суворій вимозі, щоб забезпечити безперебійне виконання завдань.
Адаптація до високої-частоти та високо{1}}швидкісної передачі сигналу
Зі швидким розвитком таких технологій, як зв’язок 5G і високо-швидкісна передача даних, вимоги до високої-частоти та високо{3}}швидкісної передачі сигналу для друкованих плат стають усе більш високими. Низька діелектрична проникність і низькі діелектричні втрати поліімідних матеріалів надають поліімідним друкованим платам значні переваги у високій-частоті та високій{6}}швидкісній передачі сигналу. Він може ефективно зменшити втрати та затримки під час передачі сигналу, мінімізувати спотворення сигналу та перехресні перешкоди, а також забезпечити цілісність і точність сигналу. У високо-частотних і високо{10}}швидкісних сценаріях додатків, таких як радіочастотні модулі для базових станцій 5G і материнські плати для високо-швидкісних серверів, поліімідні друковані плати стали одним із переважних матеріалів, що забезпечує надійну підтримку для досягнення високої-швидкості та стабільної передачі даних.