Việc sản xuất củabảng mạch in flex cứng nhắccó thể uốn cong và gấp lại là một dự án kỹ thuật tích hợp khoa học vật liệu chính xác và công nghệ xử lý phức tạp. Cốt lõi của nó nằm ở việc kết hợp liền mạch các vùng cứng (như nhựa epoxy FR-4) với các vùng linh hoạt (như màng polyimide) thông qua các quy trình đặc biệt, đạt được chức năng "cứng ở nơi cứng, linh hoạt ở nơi linh hoạt". Sau đây là phân tích chi tiết về quy trình sản xuất của nó:
1, Chuẩn bị nguyên liệu: nền tảng của sự kết hợp giữa độ cứng và tính linh hoạt
Vật liệu khu vực cứng: Nhựa epoxy FR-4 được chọn, cứng và ổn định, cung cấp hỗ trợ cơ học để đảm bảo rằng các bộ phận chính xác như chip và pin được cố định trong thiết bị. Độ dày của nó thường là 0,2-1,6mm để đáp ứng yêu cầu về độ bền của các thiết bị khác nhau.
Vật liệu vùng dẻo: sử dụng màng polyimide (PI) có độ dày từ 0,025-0,1mm, tương đương với độ dày của một số tờ giấy A4. Màng PI có thể chịu được nhiệt độ cao trên 260 độ và sẽ không bị vỡ ngay cả khi uốn cong nhiều lần 100000 lần. Đồng thời, nó có hiệu suất cách nhiệt tuyệt vời và có thể ngăn ngừa đoản mạch trong mạch. Vật liệu này là chìa khóa để các bảng mạch linh hoạt có thể uốn cong như giấy.
Lựa chọn lá đồng: Lá đồng cán được sử dụng ở những nơi linh hoạt vì nó có độ dẻo tốt hơn và ít bị gãy khi uốn cong; Vùng cứng sử dụng lá đồng điện phân để đáp ứng các yêu cầu về độ dẫn điện và độ bền cơ học.
2, Luồng quy trình cốt lõi: từ tách đến hợp nhất
Sản xuất riêng các chất nền dẻo và cứng:
Sản xuất chất nền linh hoạt: Đầu tiên, làm nhám màng PI để loại bỏ vết dầu và lớp oxit trên bề mặt, đồng thời tăng cường độ bám dính bằng lá đồng. Sau đó, thông qua quy trình bọc đồng-, lá đồng cuộn được kết hợp với màng PI để tạo thành lớp nền dẻo. Bước này đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ và thời gian để tránh biến dạng lớp nền PI hoặc hiệu quả xử lý kém.
Sản xuất chất nền cứng: Bảng FR-4 truyền thống được sử dụng để tạo thành cấu trúc mạch cứng thông qua các quá trình như khoan và mạ điện. Quy trình sản xuất tương tự như quy trình sản xuất pcb cứng thông thường nhưng cần đảm bảo khả năng tương thích với thiết kế giao diện của vùng linh hoạt.
Quy trình nhiều lớp: “Công nghệ đen” kết hợp giữa độ cứng và tính linh hoạt:
Đây là bước quan trọng nhất trong quá trình sản xuất bảng mạch in flex cứng. Bằng công nghệ cán chọn lọc, nền cứng, nền dẻo và tấm dính (màng nhựa epoxy) được ép dưới nhiệt độ cao và áp suất cao. Nhiệt độ được kiểm soát ở 170-180 độ, áp suất là 2-3MPa và thời gian là 60-90 phút. Để tránh vùng linh hoạt bị đè bẹp, một màng silicon sẽ được đặt bên dưới phần linh hoạt làm “tấm đệm” trong quá trình cán màng.
PCB nhiều lớp cũng cần trải qua "xử lý giảm căng thẳng" - nướng trong lò 120 độ trong 2 giờ để giải phóng ứng suất bên trong tạo ra trong quá trình cán và tránh cong vênh trong quá trình xử lý tiếp theo.
Khoan và nối dây:
Khoan: Khoan cơ học được sử dụng ở những khu vực cứng, trong khi khoan laser phải được sử dụng ở những khu vực linh hoạt để tránh làm hỏng ứng suất cơ học đối với lớp nền linh hoạt. Khoan bằng laze có thể đạt được khẩu độ nhỏ hơn (lên tới 0,1 mm) để đáp ứng các yêu cầu về mật độ dây-cao.
Thiết kế đi dây: Các đường dây ở khu vực linh hoạt nên được bố trí đều và không quá dày đặc, nếu không sẽ dễ bị đứt khi uốn cong. Thiết kế dây điện cần phải cân bằng giữa “độ linh hoạt” và “độ dẫn điện” để đảm bảo dòng điện được thông suốt trong quá trình gập lại nhiều lần.
Xử lý và kiểm tra bề mặt:
Xử lý bề mặt bao gồm ngâm vàng, phun thiếc, v.v., để chống oxy hóa và rỉ sét, đồng thời làm cho các bộ phận hàn chắc chắn hơn.
Quá trình thử nghiệm rất quan trọng và yêu cầu thử nghiệm hiệu suất điện thông qua thử nghiệm chốt bay hoặc các thiết bị cố định chuyên dụng để đảm bảo rằng mức thay đổi điện trở nhỏ hơn 20% sau 150000 lần uốn, đáp ứng tiêu chuẩn thử nghiệm điện IPC-ET-652.
3, Khó khăn về kỹ thuật và đổi mới
Độ tin cậy của mối nối: Sự liên kết giữa vùng mềm và vùng cứng không được lỏng lẻo, không bị đứt trong quá trình uốn. Việc áp dụng “quy trình ép từng bước” cũng giống như đặt một “chiếc áo khoác chắc chắn” vào phần kết nối giữa hai bên, đảm bảo rằng nó sẽ không bị rơi ra ngay cả khi uốn cong hàng chục nghìn lần.
Công nghệ kiểm soát chất kết dính: Trong quá trình cán màng, chất kết dính không được tràn vào vùng linh hoạt, nếu không sẽ làm cứng lớp nền linh hoạt và gây ra hiện tượng uốn cong. Điều này đòi hỏi độ chính xác quá trình cực kỳ cao và công nghệ kiểm soát chất kết dính.
Quản lý chênh lệch CTE: Chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt giữa vật liệu cứng (CTE 18ppm/độ C) và vật liệu dẻo (CTE 30ppm/độ C) là rất đáng kể và cần được kiểm soát qua 5-7 chu kỳ ép để tránh biến dạng cấu trúc do thay đổi nhiệt độ.
4, Ứng dụng và Tương lai
Bảng mạch in flex cứng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực đòi hỏi tính tích hợp và tính linh hoạt cao, chẳng hạn như điện thoại thông minh có thể gập lại, đồng hồ thông minh và thiết bị y tế. Sự phức tạp của quy trình sản xuất có thể được gọi là "trần" của ngành công nghiệp pcb, nhưng với sự phát triển của thiết bị đeo, màn hình linh hoạt và các lĩnh vực khác, quy trình sản xuất bảng mạch in flex cứng sẽ tiến tới mỏng hơn (độ dày<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".
bảng mạch in flex cứng nhắc, pcb FR-4, bảng mạch linh hoạt