Производство печатных платСборка печатных платПроцесс производства гибких печатных плат (FPC)

Гибкие печатные платы (FPC) играют ключевую роль в современной электронике, предлагая гибкость, экономию пространства и надежность в различных приложениях. В этой статье мы рассмотрим процесс производства гибких печатных плат, от проектирования до сборки, а также их широкие применения в электронных устройствах.

Что такое гибкая печатная плата (FPCB)?

Гибкая печатная плата (FPCB) — это тип печатной платы, который можно согнуть или скрутить, чтобы она подходила для конкретного пространства или формы. В отличие от жестких плат, FPCBs изготовлены из гибких материалов, таких как полиимид, и идеально подходят для использования в компактных, сложных и высокоэффективных электронных устройствах.

Типы гибких печатных плат

1. Гибкая односторонняя плата
   • Структура: Имеет проводящий слой на одной гибкой диэлектрической основе.
   • Преимущества: Подходит для простых схем с минимальными соединениями.
   • Применение: Широко используется в жидкокристаллических дисплеях (LCD), камерах и автомобильных панелях управления.
2. Гибкая двусторонняя плата
   • Структура: Имеет два проводящих слоя, разделенных диэлектрическим слоем.
   • Преимущества: Обеспечивает лучшие возможности для прокладки трасс и гибкость в проектировании.
   • Применение: Подходит для более сложных схем в смартфонах и медицинских устройствах.
3. Многослойная гибкая плата
   • Структура: Содержит три или более проводящих слоя, между которыми расположены изоляционные слои.
   • Преимущества: Высокая плотность компонентов и улучшенные электрические характеристики.
   • Применение: Широко используется в авиации, военной технике и медицинских устройствах.

1. Жестко-гибкая плата (Rigid-Flex PCB)
   • Структура: Сочетает жесткие и гибкие части печатной платы.
   • Преимущества: Обеспечивает долговечность и гибкость в компактных пространствах.
   • Применение: Используется в носимых устройствах, ноутбуках и космических технологиях.
2. Гравированная гибкая плата
   • Структура: Особенность заключается в разной толщине всего слоя платы, позволяя интегрировать компоненты SMD.
   • Преимущества: Идеально подходит для кастомизированных приложений с ограниченным пространством.
   • Применение: Используется в высоконадежных отраслях, таких как авиация и автомобилестроение.
3. Гибкая плата HDI
   • Структура: Проектирование с высокой плотностью соединений для компактных и высокоэффективных устройств.
   • Преимущества: Поддерживает тонкие линии, микровия и компоненты с высокой степенью выводов.
   • Применение: Необходима для современной электроники, такой как смартфоны, планшеты и IoT устройства.

Процесс производства гибких печатных плат шаг за шагом

1. Процесс проектирования гибкой печатной платы

• Программные инструменты: Для проектирования используются CAD-системы, такие как Altium Designer, Eagle или KiCAD.
• Правила проектирования: Убедитесь, что проект соответствует стандартам, таким как минимальная ширина трасс, зазоры и количество слоев.
• Структура слоев: Определите количество слоев, материалы и толщину.
• Файлы Gerber: Сгенерируйте файлы Gerber, которые являются стандартным форматом для проектирования печатных плат.

Параметры проектирования:

• Программные инструменты: Altium Designer, Eagle, KiCAD
• Минимальная ширина линии: Обычно 0,1 мм или согласно возможностям производителя
• Слои: Односторонние, двусторонние или многослойные
• Материал: Полиимид или PET (полиэтилентерефталат)

2. Выбор материалов

• Материал основы: Полиимид — наиболее распространенный материал, благодаря своей гибкости и термической стабильности.
• Медное покрытие: Тонкий слой меди ламинируется на основе.
• Клей: Медь приклеивается к основе с помощью специального клея.

Свойства материалов:

• Полиимид: Высокая гибкость, отличная термическая стабильность
• PET: Стоимость-эффективный, подходит для несложных конструкций
• Клей (акриловый): Сильная адгезия, подходит для высоких температур

3. Формирование схемы

• Нанесение фоторезиста: На медное покрытие наносится светочувствительный фоторезист.
• Экспозиция: Облучение ультрафиолетовым светом с использованием фотомаски, что приводит к затвердеванию облученных участков.
• Травление: Удаление необлученных участков, оставляя желаемую схему из меди.

Процесс формирования схемы:

• Нанесение фоторезиста: На медное покрытие
• Ультрафиолетовое облучение: Фотомаска используется для затвердевания конкретных участков
• Травление: Удаление необлученных участков, оставляя схему из меди

4. Ламинирование и деламинирование

• Односторонняя FPC: Обычно состоит из одного медного слоя на основе из полиимида.
• Многослойная FPC: Множество слоев прессуются вместе с клеем с использованием тепла.
• Покрытие: Наносится защитный слой (покрывающая пленка), чтобы защитить схему.

Ламинирование и укладка слоев:

• Односторонняя: Один медный слой на основе полиимида
• Двусторонняя: Два медных слоя с полиимидной основой
• Многослойная: Несколько слоев, спрессованных вместе
• Покрывающая пленка: Защитная пленка из полиимида, покрывающая схему

5. Сверление и покрытие отверстий

• Сверление: Прецизионные сверла создают отверстия для vias, контактов и компонентов через отверстия.
• Покрытие: Медное покрытие на просверленных отверстиях создаёт электрические соединения между слоями.

Типы сверления и назначение:

• Через отверстия: Соединяет слои в многослойных FPC или создает электрические соединения между слоями.

6. Маска для пайки и финишная обработка поверхности

• Маска для пайки: Защитный слой, который предотвращает образование мостиков при пайке.
• Финишная обработка поверхности: Основные типы покрытия — ENIG (электролитическое никель-золото), HASL (горячая воздушная пайка) и OSP (органический защитный слой для пайки).

Обработка поверхности:

• Погружное золото: Золото на никеле для компонентов с мелким шагом
• Горячая воздушная пайка (HASL): Стоимость-эффективная пайка с оловом-свинцом или без свинца
• OSP: Органическое покрытие для краткосрочной защиты

7. Процесс сборки гибкой печатной платы

• Размещение компонентов: Автоматические машины точно размещают компоненты на гибкой плате.
• Рефловая пайка: Плата проходит через печь для рефловой пайки, где паста плавится, образуя электрические соединения.
• Инспекция и тестирование: Оптические и электрические тесты обеспечивают корректную работу платы.

Этапы сборки:

• Размещение компонентов: Автоматическое и точное размещение компонентов с помощью машины для установки.
• Рефловая пайка: Плавление паяльной