Un sustrato de PCB flexible también se denomina FPC (circuitos impresos flexibles). La mayor característica de este sustrato es su delgadez y suavidad. Sus características eléctricas no cambian aunque esté doblado, lo que tiene la ventaja de demostrar su desempeño. Tiene una estructura en la que se utiliza una película base (como la poliimida), que es un aislante de película delgada, y sobre ella se laminan una capa adhesiva y una lámina conductora.
Detalles del sustrato de PCB flexible
Sustratos de PCB flexibles se caracterizan por su forma y uso. Puede doblarse por sus mayores características de "delgadez" y "suavidad", por lo que se puede decir que es un sustrato con un alto grado de libertad. Además, dado que las características eléctricas no cambian incluso cuando se doblan, tiene la ventaja de maximizar sus características.
Utilizando esta función, se utiliza como un cable de conexión que conecta piezas móviles, piezas dobladas, sustratos que deben ser más delgados y livianos y unidades. Los ejemplos de usos familiares incluyen teclados, calculadoras, monitores LCD y cabezales de impresora.
Además, casi siempre se utiliza en piezas móviles como teléfonos móviles plegables y circuitos tridimensionales como lentes de cámaras. Este sustrato se usa ampliamente en el desarrollo espacial y la aviación, donde la reducción de peso es particularmente importante.
Estructura de sustrato de PCB flexible
Estructura unilateral
Se utiliza principalmente en lugares donde hay mucho movimiento. Como característica, se especializa en delgadez, flexibilidad y peso ligero, y es posible utilizar el sustrato incluso en un lugar estrecho donde es difícil realizarlo. Por supuesto, es muy duradero y se puede utilizar sin problemas incluso cuando se pliega o se mueve muchas veces.
Estructura de doble cara
Se utiliza cuando se desea aumentar la funcionalidad. La característica es que también es adecuado para alta densidad y puede aumentar el grado de libertad de diseño y mejora funcional cuando desea crear circuitos más complicados, como cableado cruzado. Por otro lado, a diferencia de la estructura de un solo lado, la durabilidad móvil se reduce.
Además de las estructuras de una y dos caras, existen estructuras multicapa y estructuras rígidas/flexibles.
Diferencia de tablero rígido
Los sustratos de PCB flexibles y los sustratos rígidos tienen procesos de procesamiento básicos similares, grabando químicamente la lámina de cobre de los laminados revestidos de cobre para formar circuitos. Las estructuras de orificio pasante se hacen de la misma manera. La principal diferencia en términos de composición y procesamiento es la protección de la superficie del circuito. En general, las placas rígidas se imprimen con una máscara de soldadura, mientras que las placas flexibles se laminan con una película de plástico llamada cubierta.
A continuación, si piensa en el uso, ambos pueden considerarse cosas completamente diferentes. Esto se debe a que el propósito principal de una placa rígida es montar y cablear varios componentes electrónicos, mientras que el propósito principal de una placa flexible es usarlo como cable. A continuación se muestra una tabla comparativa de ambas placas.
El tipo adhesivo primero se puso en uso práctico como un laminado revestido de cobre para sustratos de PCB flexibles. Este tipo de proceso de fabricación comienza aplicando un adhesivo a una película base, dejándola secar, luego superponiendo una lámina de cobre en la parte superior y aplicando calor y presión para terminar.
El tipo adhesivo tiene la trayectoria más larga y también se usa ampliamente en la actualidad debido a su bajo precio. Los laminados revestidos de cobre de tipo adhesivo generalmente se fabrican en forma de rollo, pero algunos fabricantes los fabrican en forma de lámina para satisfacer la demanda de producción de mezcla alta y bajo volumen.
Tipo de adhesivo
Las resinas termoestables, como las resinas epoxi y las resinas acrílicas, se utilizan como adhesivos para laminados revestidos de cobre. El desempeño de estos adhesivos varía mucho dependiendo de su composición y condiciones de unión. Hay muchas diferencias entre los fabricantes.
Las resinas termoendurecibles generalmente tienen una alta resistencia al calor, pero siguen siendo inferiores a las resinas de poliimida. Por lo tanto, la resistencia al calor de los laminados revestidos de cobre de tipo adhesivo está determinada por el adhesivo.
Muchas opciones de base y conductor
Los laminados revestidos de cobre de tipo adhesivo ofrecen una variedad más amplia de materiales. Además de la película de poliimida estándar, se puede utilizar como material base película PET, película PEN, etc. También se pueden utilizar materiales como láminas finas de epoxi de vidrio y papel. Por otro lado, los conductores pueden fabricarse con láminas metálicas especiales, como láminas de aluminio y acero inoxidable, además de láminas de cobre electrolítico estándar y láminas de cobre laminado.
Adicción adhesiva
En los laminados revestidos de cobre de tipo adhesivo, las propiedades eléctricas, como el aislamiento, las propiedades mecánicas, como la fuerza adhesiva y la resistencia a la flexión, y las propiedades químicas, como el retardo de llama y la resistencia química, varían mucho según las condiciones de unión con el aumento del adhesivo.
Su resina adhesiva es preparada por el fabricante del laminado revestido de cobre. Por lo tanto, incluso si la película base y la lámina de cobre son las mismas, los adhesivos y las condiciones del proceso del fabricante del laminado revestido de cobre marcarán una gran diferencia.
En los laminados revestidos de cobre de tipo adhesivo, el grosor de la capa adhesiva es el mismo que el de la película base, por lo que no se puede ignorar al considerar la delgadez y la flexibilidad de los sustratos de PCB flexibles. Como resultado, se idearon varias ideas para construir laminados revestidos de cobre sin usar adhesivos.
Tipo de fundición
El tipo de fundición fue el primer laminado práctico revestido de cobre que no utiliza adhesivo. Debido a que es delgado y tiene buena resistencia al calor, se ha llegado a utilizar como estándar para circuitos multicapa y circuitos de alta densidad.
Aunque la estructura parece simple, el método de fabricación no lo es.
En el método de fundición, se aplica uniformemente un material de resina de poliimida líquida directamente sobre la lámina de cobre preparada, y se aplica un tratamiento térmico a alta temperatura (300 °C o más) para formar una película, y el laminado revestido de cobre se completa en una vez. Desafortunadamente, la resina de poliimida, que se puede utilizar como película base, no se adhiere al metal.
Por lo tanto, se aplica como base un recubrimiento delgado de un agente de resina de poliimida, que tiene adhesividad con el metal y alta afinidad con el núcleo de resina de poliimida. Sin embargo, dado que el equilibrio como película no es bueno con una sola cara, la otra cara también está recubierta. En otras palabras, la película base de poliimida tiene una estructura de tres capas.
Un laminado revestido de cobre de doble cara no se puede producir directamente mediante el método de fundición. Por lo tanto, un laminado revestido de cobre de doble cara debe utilizar una resina de poliimida termoplástica (que se funde a temperatura elevada) como capa adhesiva de poliimida subyacente y, finalmente, laminar una segunda lámina de cobre. Las temperaturas de laminación suelen ser bastante altas, por encima de los 300°C.
Elección de material
Además de la lámina de cobre electrolítico estándar y la lámina de cobre laminado, también se pueden usar láminas de aleación como el acero inoxidable para los conductores. No hay restricciones de espesor. En el caso de ambos lados, también es posible combinar láminas conductoras de diferentes materiales y espesores. Sin embargo, dado que normalmente se fabrica mediante un proceso de rollo a rollo, no es tan bueno para tratar con una gran variedad de productos.
Elección limitada de capas base
Por lo general, solo hay un tipo de composición de película base para cada fabricante. Debido al proceso de fabricación, el rango de grosor está limitado a 12.5-50 µm.
Tipo de pulverización catódica
El tipo de pulverización catódica/enchapado puede producir fácilmente los laminados revestidos de cobre de hoja conductora delgada necesarios para la formación de circuitos finos. Por lo tanto, los sustratos de PCB flexibles utilizados como sustratos para los circuitos de controladores de pantalla se utilizan en circuitos finos con un paso de patrón de menos de 50 μm, como los circuitos TAB (unión automatizada de cinta) y los circuitos COF (chip en película).
El punto de partida del proceso de fabricación es la película base.
En este tipo de laminado revestido de cobre, la capa conductora se forma sobre la película base mediante galvanoplastia, pero la galvanoplastia no se puede aplicar directamente a la película base aislante (plástico).
En primer lugar, se forma una fina capa conductora en la superficie de la película utilizando un metal como el níquel o una aleación utilizando un método de pulverización catódica al vacío. Esto se llama una capa de semillas. El grosor suele ser inferior a 0.1 μm. Una vez que la capa de semillas está en su lugar, el metal puede electrochaparse sobre ella con el grosor deseado.
La capa de semillas debe tener una adhesión estable a la película base. En general, el proceso de pulverización catódica al vacío de rollo a rollo no es muy flexible, por lo que no es adecuado para la producción de bajo volumen de alta mezcla.
Espesor de PCB flexible
Dado que este método no requiere un proceso de alta temperatura, es técnicamente posible utilizar una película de PET o una película de PEN con baja resistencia al calor como material base. Sin embargo, la mayoría de los productos en el mercado son laminados revestidos de cobre a base de película de poliimida.
Además, no debería haber un límite técnico para el espesor de la película base, pero lo que realmente está en el mercado es un laminado revestido de cobre que utiliza una película con un espesor de 12.5 a 50 μm.
Además, dado que la capa conductora se forma mediante galvanoplastia en este método, el grado de libertad en el grosor del conductor es grande, pero cuanto más grueso es el conductor, mayor es el coste de fabricación. Por el contrario, es fácil hacer una capa delgada de conductor.
Sin embargo, desde una perspectiva de costos, lo que realmente está en el mercado es un laminado revestido de cobre delgado con un grosor de conductor de menos de 10 µm, y también son posibles conductores con un grosor de menos de 1 µm. Para formar circuitos finos con un ancho de patrón de menos de 30 μm mediante grabado, se requiere un laminado revestido de cobre con una lámina conductora tan delgada.
