La fabrication decartes de circuits imprimés rigides et flexiblesqui peut être plié et plié est un projet d'ingénierie qui intègre la science des matériaux de précision et la technologie des processus complexes. Son cœur réside dans la combinaison transparente de zones rigides (telles que la résine époxy FR-4) avec des zones flexibles (telles que le film polyimide) grâce à des processus spéciaux, réalisant ainsi la fonction de « rigide là où rigide, flexible là où flexible ». Voici une analyse détaillée de son processus de fabrication :
1, Préparation du matériau : la pierre angulaire pour allier rigidité et flexibilité
Matériau de la zone rigide : la résine époxy FR-4 est sélectionnée, qui est dure et stable, fournissant un support mécanique pour garantir que les composants de précision tels que les puces et les batteries sont fixés dans l'équipement. Son épaisseur est généralement de 0,2 à 1,6 mm pour répondre aux exigences de résistance des différents appareils.
Matériau de zone flexible : utilisant un film polyimide (PI) d'une épaisseur comprise entre 0,025 et 0,1 mm, équivalent à l'épaisseur de plusieurs papiers A4. Le film PI peut résister à des températures élevées supérieures à 260 degrés et ne se cassera pas même après des pliages répétés 100 000 fois. En même temps, il présente d'excellentes performances d'isolation et peut empêcher les courts-circuits dans le circuit. Ce matériau est la clé pour que les circuits imprimés flexibles puissent se plier comme du papier.
Sélection de la feuille de cuivre : la feuille de cuivre laminée est utilisée dans les zones flexibles car elle a une meilleure ductilité et est moins sujette à la rupture lorsqu'elle est pliée ; La région rigide utilise une feuille de cuivre électrolytique pour répondre à ses exigences de conductivité et de résistance mécanique.
2, Flux de processus de base : de la séparation à la fusion
Produire séparément les substrats souples et rigides :
Production de substrats flexibles : tout d'abord, rendez le film PI rugueux pour éliminer les taches d'huile de surface et les couches d'oxyde, et améliorez l'adhérence avec la feuille de cuivre. Ensuite, grâce au processus de revêtement en cuivre-, la feuille de cuivre laminée est combinée avec le film PI pour former un substrat flexible. Cette étape nécessite un contrôle strict de la température et du temps pour éviter la déformation du substrat PI ou un mauvais effet du traitement.
Production de substrats rigides : la carte FR-4 traditionnelle est utilisée pour former une structure de circuit rigide grâce à des processus tels que le perçage et la galvanoplastie. Le processus de production est similaire à celui d'un circuit imprimé rigide ordinaire, mais il doit garantir la compatibilité avec la conception de l'interface de la zone flexible.
Procédé laminé : La « technologie noire » qui allie rigidité et flexibilité :
Il s’agit de l’étape la plus critique dans la fabrication de cartes de circuits imprimés rigides et flexibles. Grâce à la technologie de stratification sélective, les substrats rigides, les substrats flexibles et les feuilles adhésives (films de résine époxy) sont laminés à haute température et haute pression. La température est contrôlée à 170-180 degrés, la pression est de 2-3MPa et le temps est de 60-90 minutes. Pour éviter que la zone flexible ne soit écrasée, un film de silicone sera placé sous la partie flexible comme « tampon » lors du laminage.
Le circuit imprimé laminé doit également subir un « traitement de soulagement du stress » -, cuisson dans un four à 120 degrés pendant 2 heures pour libérer les contraintes internes générées lors du processus de stratification et éviter toute déformation lors du traitement ultérieur.
Perçage et câblage :
Perçage : Le perçage mécanique est utilisé dans les zones rigides, tandis que le perçage laser doit être utilisé dans les zones flexibles pour éviter les dommages dus aux contraintes mécaniques sur le substrat flexible. Le perçage laser permet d'obtenir des ouvertures plus petites (jusqu'à 0,1 mm) pour répondre aux exigences de câblage haute densité.
Conception du câblage : les lignes dans les zones flexibles doivent être posées uniformément et pas trop densément, sinon elles risquent de se casser lorsqu'elles sont pliées. La conception du câblage doit équilibrer la « flexibilité » et la « conductivité » pour garantir un flux de circuit fluide lors de pliages répétés.
Traitement de surface et tests :
Le traitement de surface comprend de l'or par immersion, une pulvérisation d'étain, etc., pour éviter l'oxydation et la rouille, tout en rendant les composants soudés plus sécurisés.
Le processus de test est crucial et nécessite des tests de performances électriques via des tests de broches volantes ou des montages spécialisés pour garantir que le changement de résistance est inférieur à 20 % après 150 000 courbures, répondant ainsi à la norme de test électrique IPC-ET-652.
3, Difficultés techniques et innovation
Fiabilité de l'assemblage : La liaison entre les zones flexibles et rigides ne doit pas être lâche, et ne doit pas être rompue lors du pliage. Adopter le « processus de pressage par étapes », c'est comme mettre une « veste robuste » sur la connexion entre les deux, garantissant qu'elle ne tombera pas même après avoir été pliée des dizaines de milliers de fois.
Technologie de contrôle de l'adhésif : lors du laminage, l'adhésif ne doit pas déborder dans la zone flexible, sinon il durcirait le substrat flexible et provoquerait une rupture de flexion. Cela nécessite une précision de processus extrêmement élevée et une technologie de contrôle des adhésifs.
Gestion de la différence CTE : La différence de coefficient de dilatation thermique entre les matériaux rigides (CTE 18 ppm/degré C) et les matériaux flexibles (CTE 30 ppm/degré C) est significative et doit être contrôlée par 5 à 7 cycles de pressage pour éviter la déformation structurelle causée par les changements de température.
4, Application et avenir
Les cartes de circuits imprimés rigides et flexibles sont largement utilisées dans les domaines qui nécessitent une intégration et une flexibilité élevées, tels que les smartphones pliables, les montres intelligentes et les appareils médicaux. La complexité de son processus de fabrication peut être qualifiée de « plafond » de l'industrie des circuits imprimés, mais avec le développement des dispositifs portables, des écrans flexibles et d'autres domaines, le processus de fabrication des cartes de circuits imprimés rigides et flexibles évoluera vers une épaisseur plus fine (épaisseur<0.05mm), more bending resistant (more than 500000 times), and may even achieve circuits that can be woven like fabric, making electronic devices truly "ubiquitous".
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