Преимущества гибких печатных плат
Постоянно растущий спрос на гибкие схемы и, в особенности, на гибридные гибко-жесткие многослойные печатные платы (ГЖПП) обусловлен следующими факторами:
- Гибкие схемы дают возможность создавать уникальные конструкции, которые позволяют решать вопросы межсхемных соединений и монтажа, обеспечивая при этом гибкость системы.
- С помощью таких схем производители печатных плат могут выпускать сложные гибкие шлейфы и другие конструкции с устойчиво высоким процентом качества.
- В гибких платах применяются современные акриловые адгезионные системы.
- Гибкие платы обеспечивают повышенную эффективность и надежность конечных систем.
По сравнению с жестким монтажом печатные платы, выполненные из материалов на основе полиимидов, акрилатов, полиэфиров и эпоксидных смол, более эффективны экономически, ибо они дают:
- больше свободы и возможностей для конструктора;
- более высокую производительность при производстве плат и при монтаже готовых изделий;
- выигрыш по весу и объему, занимаемому изделиями;
- простоту безошибочного монтажа и установки конечного изделия.
По сравнению с другими гибкими композиционными материалами гибкие пленки на основе полиимидов могут обеспечить:
- стабильно более высокую прочность сцепления;
- контролируемую и низкую текучесть адгезива;
- хорошую химическую стойкость и стойкость к растворителям;
- исключительную термическую стойкость, например при пайке;
- хорошую стабильность размеров;
- большую технологическую ширину переработки;
- длительный срок хранения без холодильников;
- постоянство качества от партии к партии.
С учетом этих качеств изготовители печатных плат из всех гибких материалов предпочитают полиимидные материалы, чтобы поднять производительность и эффективность
своих предприятий. При работе с полиимидными материалами специалисты отмечают такие его достоинства, как:
- возможность многократного прессования и многократной пайки без расслоений и вздутий плат;
- простота и легкость удаления, замены компонентов, надежность при их перепайке;
- исключительные электрические свойства;
- выдающаяся гибкость и адгезионная способность, столь необходимые при работе в критических режимах изгиба;
- возможность проектировать многослойные платы с очень высокой плотностью монтажа;
- повышенная надежность установленных на рабочее место систем.
Именно по этим причинам для наиболее сложных схем с наивысшими требованиями к надежности в спецификации указывают полиимидные материалы. Физические свойства полимерных пленок, используемых в гибких схемах, значительно отличаются от свойств материалов, применяемых в жестких платах на основе стеклотканей с эпоксидными или полиимидными системами. Это побуждает изготовителей жестких плат освоить новые технологии, специфичные для производства гибких и гибко-жестких систем.
Типы гибких печатных плат
Стандарты IEC и IPC классифицируют ГПП по типу конструкций следующим образом:
- Тип 1. Односторонняя гибкая печатная плата, содержащая один проводящий слой, с упрочнениями или без них (рис. 1).
- Тип 2. Двусторонняя гибкая печатная плата, содержащая два проводящих слоя (рис. 2).
- Тип 3. Многослойная гибкая печатная плата, содержащая три и более проводящих слоя со сквозными металлизированными отверстиями, с упрочнениями или без них (рис. 3).
- Тип 4. Гибко-жесткая печатная плата, содержащая три и более проводящих слоя со сквозными металлизированными отверстиями (рис. 4).
- Тип 5. Гибкая или гибко-жесткая печатная плата, содержащая два или более проводящих слоя без сквозных металлизированных отверстий.
Кроме того, гибкие платы, как и жесткие, классифицируются по назначению, что также необходимо учитывать и указывать в конструкторской документации (КД):
- Категория А. Гибкие платы, гибкость которых проявляется только в процессе сборки (статическая устойчивость). На рис. 5 показан для примера блок автомобильной электроники на основе многослойной гибко-жесткой печатной платы. Здесь гибкость гибкой части платы используется только в процессе сборки.
- Категория В. Гибкие платы, постоянно изгибающиеся в процессе работы (динамически устойчивые). Эти платы разделяются на: «периодически» гибкие (сотни и тысячи циклов перегибов) и «непрерывно» гибкие (миллионы и миллиарды циклов перегибов). Поэтому для них в КД указывается устойчивость к определенному количеству перегибов и условия (радиусы) перегибов.
- Категория С. Платы для высокотемпературных применений (более 105°С).
- Категория D. Платы, подпадающие под сертификацию UL, то есть имеющие повышенную огнеустойчивость, сопоставимую с огнеустойчивостью жестких плат.
Материал статьи взят из книги Джозефа Фельштада (Joseph Fjelstad «Flexible Circuit Technology»), третье издание, выложенной на сайте Европейского Института Печатных Схем (www.eipc.org).
Еще некоторые статьи о конструировании и изготовлении гибких печатных плат: