撓性電路材料
發(fā)布時間:2008/8/16 0:00:00 訪問次數(shù):479
隨著電子產(chǎn)品日新月異的迅猛發(fā)展,對電子組裝技術(shù)提出了一個又一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了能夠迎合電子技術(shù)的發(fā)展,人們在電子組裝技術(shù)上進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新,在此背景下一種含有精致導(dǎo)線、采用薄薄的、柔順的聚合物薄膜制造的柔性電路應(yīng)運而生,它能夠適用表面安裝技術(shù)并能夠被彎曲成無數(shù)種所需的形狀。
采用smt技術(shù)的柔性電路可以制造的很薄、很精巧,絕緣厚度小于25μm,這種柔性電路能夠被任意彎曲并且可以卷曲后放入圓柱體中,以充分利用三維體積。它打破了傳統(tǒng)固有使用面積的思維定勢,從而形成充分利用體積形狀的能力,這能夠在目前常規(guī)采用的每單位面積所使用的導(dǎo)體長度上,顯著地增強(qiáng)有效使用密度,形成高密度的組裝形式。
近年來柔性電路的使用已經(jīng)擴(kuò)展到了無線電通信、計算機(jī)和汽車電子設(shè)備等領(lǐng)域。以前柔性電路專門作為剛性線纜的替代物來使用,它己經(jīng)能夠很成熟地作為剛性電路和印刷電路板的替代品應(yīng)用在要求采用薄型電路或者三維電路的場合。為了能夠滿足剛?cè)嵯酀?jì)的應(yīng)用要求,剛?cè)峒夹g(shù)在剛性電路板上結(jié)合了柔性電路。
1 柔性電路的早期應(yīng)用
雖然采用smt技術(shù)的柔性電路是一項現(xiàn)代高科技技術(shù),但是它采用了最早的印刷電路線的基本原理,其根源可以一直追溯到20世紀(jì)70年代。可能最早使用smt柔性電路技術(shù)的情形發(fā)生在20世紀(jì)70年代的初期。美國德州儀器公司在開發(fā)計算器時,將雙列直插式集成電路放入歐翼型器件,然后通過熱條焊接在柔性電路上面。柔性電路的基層薄膜是對熱敏感的滌綸薄膜,其工藝制造方式為根據(jù)電路制造的方式連續(xù)滾壓。另外一個早期smt柔性電路技術(shù)的應(yīng)用例子是寶麗來 (polaroid)照相機(jī)中采用的電路。寶麗來照相機(jī)是一種在拍照后立即可以進(jìn)行沖洗的照相機(jī),寶麗來公司轉(zhuǎn)向采用smt柔性電路技術(shù)是在20世紀(jì)80年代初期,柔性電路的基層薄膜是滌綸薄膜,采用波峰焊接技術(shù)進(jìn)行焊接。自從20世紀(jì)80年代初期以來,柔性電路與smt技術(shù)相結(jié)合已取得了很大的成功。當(dāng)明白了對于薄膜基片而言,smt是一種理想的組裝技術(shù)以后,相當(dāng)一部分柔性電路制造商便迅速地進(jìn)入了smt技術(shù)領(lǐng)域。
2 柔性電路的主要材料
在柔性電路中使用的主要材料是絕緣簿膜、膠黏劑和導(dǎo)線。絕緣簿膜形成了電路的基礎(chǔ)。膠黏劑將銅箔黏接到絕緣簿膜上,在多層結(jié)構(gòu)設(shè)計中,內(nèi)部有許多層被黏合在了一起。使用外保護(hù)層將電與砂塵和潮氣相隔絕,與此同時還可以降低在撓曲時所受的應(yīng)力。導(dǎo)電層是由銅箔提供的。
在一些柔性電路中,采用鋁或者不銹鋼作為加強(qiáng)肋,以確保幾何尺寸的穩(wěn)定性。同時還可以提供在元器件和連接器插入時的機(jī)械支撐力,以及消除掉應(yīng)力。加強(qiáng)肋采用膠黏劑黏接在柔性電路上面。有時在柔性電路中采用的另外一種材料是黏接片(bond ply),它是由兩面涂覆有膠黏劑的絕緣簿膜構(gòu)成。黏接片能夠提供環(huán)境保護(hù)和電氣絕緣,它能夠起到取消簿膜層和在層數(shù)較少的多層電路中起到黏接的作用。
許多絕緣簿膜可以從市場上采購到,最常用的是聚酰亞胺和滌綸材料。在美國的所有柔性電路制造廠商中,接近80%的廠商是采用聚酰亞胺簿膜作為柔性電路的材料,大約20%的制造廠商結(jié)合采用滌綸簿膜。聚酰亞胺材料具有不易燃、幾何尺寸穩(wěn)定的特點,擁有較高的抗撕裂強(qiáng)度,并且能夠忍受焊接時的高溫。滌綸也稱為聚對苯二甲酸乙二醇脂(polyethylene terephthalate 簡稱pet),物理性能與聚酰亞胺相類似,具有較低的介電常數(shù)和能夠吸附少量的潮氣,但是耐高溫的能力較差。
滌綸的熔化點在250℃,它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)為80℃,這些參數(shù)限制了它們在需要進(jìn)行大量焊接的場合的使用。在低溫狀態(tài)下,它們較硬,但是它們?nèi)赃m用于在電話以及其他不暴露在惡劣環(huán)境下工作的電子產(chǎn)品中使用。
聚酰亞胺絕緣簿膜通常與聚酰亞胺或者丙烯酸膠黏劑一起使用,絳綸絕緣簿膜一般與絳綸膠黏劑一起使用。在焊接或者在整個多層層壓周期操作以后,黏接好的材料具有令人滿意的特性優(yōu)點,即穩(wěn)定的幾何尺寸。在膠黏劑中的其他重要特性是較低的介電常數(shù)、較高的絕緣阻抗、較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和較低的吸濕性。
在柔性電路中除了采用絕緣簿膜與導(dǎo)電材料相互黏接以外,膠黏劑也被用作防護(hù)涂覆來使用,它可以形成覆蓋層(也稱為coverlays)和表面涂層。這兩者之間的主要差異在于所采用的應(yīng)用方式不同。覆蓋層是將膠黏劑覆蓋在層壓有電路的絕緣簿膜上面,而表面涂層是通過表面印刷的方式涂布膠黏劑。
不是所有的層壓結(jié)構(gòu)都要與膠黏劑相接合,不采用膠黏劑的層壓結(jié)構(gòu)與采用膠黏劑的層壓結(jié)構(gòu)相比較,能夠提供更簿的電路、更佳的柔軟性和更好的導(dǎo)熱率。簿型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱率和不采用耐熱膠黏劑的結(jié)構(gòu),允許不采用膠黏劑的電路在不宜采用膠黏劑為基礎(chǔ)的層壓簿片的工作場合中使用。
在柔性電路中所使用的銅箔可以采用電沉積或者采用鍛制的方式獲得。采用電沉積制造的箔片一面是有光澤的,而另外一面是沒有光澤的
隨著電子產(chǎn)品日新月異的迅猛發(fā)展,對電子組裝技術(shù)提出了一個又一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為了能夠迎合電子技術(shù)的發(fā)展,人們在電子組裝技術(shù)上進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新,在此背景下一種含有精致導(dǎo)線、采用薄薄的、柔順的聚合物薄膜制造的柔性電路應(yīng)運而生,它能夠適用表面安裝技術(shù)并能夠被彎曲成無數(shù)種所需的形狀。
采用smt技術(shù)的柔性電路可以制造的很薄、很精巧,絕緣厚度小于25μm,這種柔性電路能夠被任意彎曲并且可以卷曲后放入圓柱體中,以充分利用三維體積。它打破了傳統(tǒng)固有使用面積的思維定勢,從而形成充分利用體積形狀的能力,這能夠在目前常規(guī)采用的每單位面積所使用的導(dǎo)體長度上,顯著地增強(qiáng)有效使用密度,形成高密度的組裝形式。
近年來柔性電路的使用已經(jīng)擴(kuò)展到了無線電通信、計算機(jī)和汽車電子設(shè)備等領(lǐng)域。以前柔性電路專門作為剛性線纜的替代物來使用,它己經(jīng)能夠很成熟地作為剛性電路和印刷電路板的替代品應(yīng)用在要求采用薄型電路或者三維電路的場合。為了能夠滿足剛?cè)嵯酀?jì)的應(yīng)用要求,剛?cè)峒夹g(shù)在剛性電路板上結(jié)合了柔性電路。
1 柔性電路的早期應(yīng)用
雖然采用smt技術(shù)的柔性電路是一項現(xiàn)代高科技技術(shù),但是它采用了最早的印刷電路線的基本原理,其根源可以一直追溯到20世紀(jì)70年代。可能最早使用smt柔性電路技術(shù)的情形發(fā)生在20世紀(jì)70年代的初期。美國德州儀器公司在開發(fā)計算器時,將雙列直插式集成電路放入歐翼型器件,然后通過熱條焊接在柔性電路上面。柔性電路的基層薄膜是對熱敏感的滌綸薄膜,其工藝制造方式為根據(jù)電路制造的方式連續(xù)滾壓。另外一個早期smt柔性電路技術(shù)的應(yīng)用例子是寶麗來 (polaroid)照相機(jī)中采用的電路。寶麗來照相機(jī)是一種在拍照后立即可以進(jìn)行沖洗的照相機(jī),寶麗來公司轉(zhuǎn)向采用smt柔性電路技術(shù)是在20世紀(jì)80年代初期,柔性電路的基層薄膜是滌綸薄膜,采用波峰焊接技術(shù)進(jìn)行焊接。自從20世紀(jì)80年代初期以來,柔性電路與smt技術(shù)相結(jié)合已取得了很大的成功。當(dāng)明白了對于薄膜基片而言,smt是一種理想的組裝技術(shù)以后,相當(dāng)一部分柔性電路制造商便迅速地進(jìn)入了smt技術(shù)領(lǐng)域。
2 柔性電路的主要材料
在柔性電路中使用的主要材料是絕緣簿膜、膠黏劑和導(dǎo)線。絕緣簿膜形成了電路的基礎(chǔ)。膠黏劑將銅箔黏接到絕緣簿膜上,在多層結(jié)構(gòu)設(shè)計中,內(nèi)部有許多層被黏合在了一起。使用外保護(hù)層將電與砂塵和潮氣相隔絕,與此同時還可以降低在撓曲時所受的應(yīng)力。導(dǎo)電層是由銅箔提供的。
在一些柔性電路中,采用鋁或者不銹鋼作為加強(qiáng)肋,以確保幾何尺寸的穩(wěn)定性。同時還可以提供在元器件和連接器插入時的機(jī)械支撐力,以及消除掉應(yīng)力。加強(qiáng)肋采用膠黏劑黏接在柔性電路上面。有時在柔性電路中采用的另外一種材料是黏接片(bond ply),它是由兩面涂覆有膠黏劑的絕緣簿膜構(gòu)成。黏接片能夠提供環(huán)境保護(hù)和電氣絕緣,它能夠起到取消簿膜層和在層數(shù)較少的多層電路中起到黏接的作用。
許多絕緣簿膜可以從市場上采購到,最常用的是聚酰亞胺和滌綸材料。在美國的所有柔性電路制造廠商中,接近80%的廠商是采用聚酰亞胺簿膜作為柔性電路的材料,大約20%的制造廠商結(jié)合采用滌綸簿膜。聚酰亞胺材料具有不易燃、幾何尺寸穩(wěn)定的特點,擁有較高的抗撕裂強(qiáng)度,并且能夠忍受焊接時的高溫。滌綸也稱為聚對苯二甲酸乙二醇脂(polyethylene terephthalate 簡稱pet),物理性能與聚酰亞胺相類似,具有較低的介電常數(shù)和能夠吸附少量的潮氣,但是耐高溫的能力較差。
滌綸的熔化點在250℃,它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(tg)為80℃,這些參數(shù)限制了它們在需要進(jìn)行大量焊接的場合的使用。在低溫狀態(tài)下,它們較硬,但是它們?nèi)赃m用于在電話以及其他不暴露在惡劣環(huán)境下工作的電子產(chǎn)品中使用。
聚酰亞胺絕緣簿膜通常與聚酰亞胺或者丙烯酸膠黏劑一起使用,絳綸絕緣簿膜一般與絳綸膠黏劑一起使用。在焊接或者在整個多層層壓周期操作以后,黏接好的材料具有令人滿意的特性優(yōu)點,即穩(wěn)定的幾何尺寸。在膠黏劑中的其他重要特性是較低的介電常數(shù)、較高的絕緣阻抗、較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和較低的吸濕性。
在柔性電路中除了采用絕緣簿膜與導(dǎo)電材料相互黏接以外,膠黏劑也被用作防護(hù)涂覆來使用,它可以形成覆蓋層(也稱為coverlays)和表面涂層。這兩者之間的主要差異在于所采用的應(yīng)用方式不同。覆蓋層是將膠黏劑覆蓋在層壓有電路的絕緣簿膜上面,而表面涂層是通過表面印刷的方式涂布膠黏劑。
不是所有的層壓結(jié)構(gòu)都要與膠黏劑相接合,不采用膠黏劑的層壓結(jié)構(gòu)與采用膠黏劑的層壓結(jié)構(gòu)相比較,能夠提供更簿的電路、更佳的柔軟性和更好的導(dǎo)熱率。簿型結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱率和不采用耐熱膠黏劑的結(jié)構(gòu),允許不采用膠黏劑的電路在不宜采用膠黏劑為基礎(chǔ)的層壓簿片的工作場合中使用。
在柔性電路中所使用的銅箔可以采用電沉積或者采用鍛制的方式獲得。采用電沉積制造的箔片一面是有光澤的,而另外一面是沒有光澤的
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