W miarę zmniejszania się rozmiarów i kosztów elektroniki, producenci produktów konsumenckich naciskali na podobnie miniaturowe i niedrogie komponenty. Napęd ten stał się katalizatorem rozwoju płytki drukowanej. Płytka drukowana wykorzystuje ścieżki przewodzące i podkładki do łączenia komponentów na płytce drukowanej. Umożliwienie przesyłania sygnału i mocy między sprzętem, wszechstronna płytka PCB stanowiła podstawę nowoczesnej elektroniki. Chociaż Płyty FR4 nadal dominują konsumenckie PCB, PCB poliimidowe przyciągają uwagę branży ze względu na ich elastyczność i trwałość w wysokich temperaturach. Z nadającymi się do kształtowania podłożami i wielofunkcyjnymi obwodami, Płytki drukowane z poliimidu przeznaczone są dla przemysłu lotniczego, automobilowy, i zastosowania mikrofalowe. Wychodząc poza szeroko rozpowszechnioną technologię FR4, ta nowa klasa płytek drukowanych otwiera nowe możliwości. Przewodność cieplna uległaby zmniejszeniu, gdyby istniało wiele warstw wewnętrznych i na odwrót, zbadamy PCB poliimidowe, od typów i funkcji po definicję i zastosowania w świecie rzeczywistym.
Co to jest poliamid PCB?
Płytki drukowane z poliimidu wykorzystują specjalistyczny polimer zwany Poliamid jako materiał podłoża. Polimery zawierają powtarzające się jednostki molekularne, podczas gdy imid odnosi się do określonego typu cząsteczki zawierającej imidową grupę funkcyjną. Syntetyczne poliimidy można zaprojektować tak, aby miały szereg przydatnych właściwości. Utwardzalne prekursory poliimidowe umożliwiają wytwarzanie elastycznych podłoży obwodów. Wytrzymałość i zdolność adaptacji poliimidu otwierają nowe możliwości dla innowacji PCB w wymagających zastosowaniach. Niezależnie od tego, czy pozwalają na dynamiczne obwody trójwymiarowe, czy trwałą elektronikę wysokotemperaturową, Podłoża poliimidowe umożliwiają inżynierom elektrykom poszerzanie granic technologii PCB.
Rodzaje poliimidowych PCB
Płytki drukowane z poliimidu występują głównie w dwóch odmianach: poliimidowy obwód elastyczny i płyty sztywno-giętkie.
Elastyczna poliimidowa płytka drukowana jest zbudowana z giętkiego materiału poliimidowego, który umożliwia skręcanie płytki, zginać, i kontur bez pękania. Te adaptowalne płytki dobrze sprawdzają się w elektronice, gdzie przestrzeń jest ograniczona, a obwody muszą dopasowywać się do różnych kształtów. Typowe zastosowania obejmują gadżety do noszenia, urządzenia medyczne, i inne kompaktowe urządzenia elektroniczne.
Płyty sztywno-flex łączą zalety obwodów elastycznych z wytrzymałością konwencjonalnych płyt FR-4. Składają się z wielu warstw elastycznego poliimidu i sztywnego podłoża FR-4 połączonych razem w pojedynczą płytkę drukowaną. Warstwowa konstrukcja pozwala na złożone prowadzenie obwodów i jest wysoce niezawodna, dzięki czemu płyty sztywnie elastyczne stają się popularne w zastosowaniach o znaczeniu krytycznym, takich jak aplikacje lotnicze i wojskowe.
Dalsza lektura: Sztywna elastyczna płytka PCB vs. Elastyczna płytka drukowana
Właściwości poliamidowego materiału PCB
- Trwałość
Podczas gdy sztywne płytki drukowane mogą wydawać się solidne, ich sztywność sprawia również, że są podatne na pękanie i łamanie pod wpływem powtarzających się naprężeń i długotrwałego użytkowania. Poliimid jest elastyczny, jakość filmowa, z drugiej strony, czyni go odpornym na obciążenia fizyczne. Ta trwałość sprawia, że poliimid idealnie nadaje się do ekstremalnych środowisk, takich jak zastosowania w przemyśle lotniczym i obronnym.
- Wytrzymałość cieplna
Poliimid wytrzymuje szeroki zakres temperatur, działa prawidłowo od bardzo niskich temperatur do 260°C, w zależności od receptury. Jego odporność termiczna zapobiega również uszkodzeniom cieplnym podczas napraw. Kontrastuje to z materiałami takimi jak FR-4, które szybciej osiągają temperaturę zeszklenia.
- Odporność chemiczna
Poliimid charakteryzuje się doskonałą odpornością chemiczną w porównaniu z wieloma substancjami stosowanymi na płytkach drukowanych, zapobieganie erozji i uszkodzeniom powodowanym przez czynniki korozyjne. Ta odporność chemiczna dobrze pasuje do wymagających zastosowań.
- Wytrzymałość na rozciąganie
Elastyczność poliimidu pozwala mu wytrzymać wyższe maksymalne obciążenia bez pękania w porównaniu ze sztywniejszymi materiałami na płytki drukowane. Z niektórymi typami poliimidu, deski można nawet skręcać i wyginać, aby dopasować je do specjalistycznych przestrzeni.
- Elastyczność
Większość elektroniki wykorzystuje prostokątne płytki drukowane, które po prostu mieszczą się w obudowie urządzenia. Płyty poliimidowe, jednak, nie są ograniczone do tych konwencjonalnych sztywnych kształtów. Ta elastyczność umożliwiła wprowadzenie innowacji, takich jak urządzenia do noszenia i urządzenia medyczne, które mogą zakrzywiać się wokół ludzkiego ciała.
Wady poliimidowego materiału PCB
- Wysoki koszt – Poliimid jest zwykle droższy niż FR-4 i inne konwencjonalne Materiały podłoża PCB. Surowa folia poliimidowa i proces jej wytwarzania na płytce drukowanej mogą zwiększać koszty.
- Ograniczony rozmiar — produkcja płytek drukowanych z poliimidu w większych rozmiarach i o różnych kształtach może stanowić wyzwanie ze względu na ograniczoną dostępność szerokich folii poliimidowych. Utrzymanie spójności na większych arkuszach staje się trudne, ponieważ są podatne na zniekształcenia.
- Trudne do naprawy – Ich wyjątkowa produkcja i materiały sprawiają, że naprawy są skomplikowane, a infrastruktura ograniczona. Zlokalizowane poprawki są często niepraktyczne. W przeciwieństwie do standardowych płytek PCB, Płyty poliimidowe zwykle wymagają całkowitej wymiany w przypadku uszkodzenia.
Szerokie zastosowania płytek drukowanych z poliimidu
Plastyczne płytki drukowane, takie jak poliimid, oferują zalety, które uczyniły je niezbędnymi w różnych gałęziach przemysłu:
- W informatyce, Rygory codziennej pracy i ekstremalne upały wymagają trwałych desek, które się nie poddadzą. Laptopy poddawane są ciągłemu ruchowi, który może uszkodzić nieelastyczne materiały. Ale giętkie deski mogą się toczyć pod wpływem naprężeń.
- Elektronika samochodowa podobnie żyje w trudnych warunkach, bombardowane wibracjami i skokami temperatury. Tylko giętkie obwody pozostają niezawodne w trudnych warunkach drogowych.
- Nawet gadżety osobiste, takie jak telefony, wykorzystują odporność elastycznych płyt na intensywną obsługę. Prototypy przewidują naprawdę elastyczne urządzenia dzięki połączeniu wytrzymałości i plastyczności poliimidu.
- Medycyna również wybiera tę wyrozumiałą infrastrukturę, w postaci implantów, protetyka, a narzędzia do obrazowania muszą skręcać się i manewrować przez ciało bez awarii elektrycznej.
- Wreszcie, najnowocześniejsze pojazdy pchają deski do granic możliwości. Przetrwanie odrzutowców, statek kosmiczny, a systemy obronne zależą od elektroniki działającej w ekstremalnych warunkach, ale pozwalają na naprawy w terenie – zadania dostosowane do indywidualnych potrzeb, trwałe płytki drukowane.
Dolna linia
Podłoża poliimidowe oferują elitarną warstwę elastycznych obwodów drukowanych dzięki niezwykłej charakterystyce termicznej, chemiczny, oraz właściwości ochrony elektrycznej właściwe dla materiału. Możliwości poliimidu zapewniają niezawodną funkcjonalność w ekstremalnych warunkach i w zastosowaniach o znaczeniu krytycznym, od odrzutowców wojskowych, przez urządzenia medyczne, po pojazdy kosmiczne. Jeśli rozważasz wykorzystanie poliimidu w swoich projektach, skontaktuj się z nami już dziś w celu omówienia konkretnego zastosowania i wymagań. Nasz zespół może następnie określić, czy elastyczne rozwiązanie PCB na bazie poliimidu zapewnia zaawansowaną wydajność, jakiej potrzebuje Twój produkt, przy jednoczesnym zachowaniu ograniczeń budżetowych.
