Un substrat PCB flexible est également appelé FPC (Circuits imprimés flexibles). La plus grande caractéristique de ce substrat est sa finesse et sa douceur. Ses caractéristiques électriques ne changent pas même s'il est plié, ce qui a l'avantage de démontrer ses performances. Il a une structure dans laquelle un film de base (tel que le polyimide), qui est un isolant à film mince, est utilisé, et une couche adhésive et une feuille conductrice sont stratifiées dessus.
Détails du substrat de PCB flexible
Substrats de PCB flexibles se caractérisent par leur forme et leur utilisation. Il peut être plié en raison de ses plus grandes caractéristiques de "finesse" et de "douceur", on peut donc dire qu'il s'agit d'un substrat avec un degré de liberté élevé. De plus, les caractéristiques électriques n'évoluant pas même pliées, il présente l'avantage de maximiser ses caractéristiques.
En utilisant cette fonctionnalité, il est utilisé comme un câble de connexion qui relie les pièces mobiles, les pièces pliées, les substrats qui doivent être plus fins et plus légers et les unités. Des exemples d'utilisations familières incluent les claviers, les calculatrices, les moniteurs LCD et les têtes d'impression.
De plus, il est presque toujours utilisé dans les pièces mobiles telles que les téléphones portables pliables et les circuits tridimensionnels tels que les objectifs d'appareil photo. Ce substrat est largement utilisé dans le développement spatial et l'aviation, où la réduction de poids est particulièrement importante.
Structure de substrat de PCB flexible
Structure unilatérale
Il est principalement utilisé dans les endroits où il y a beaucoup de mouvement. En tant que caractéristique, il se spécialise dans la finesse, la flexibilité et la légèreté, et il est possible d'utiliser le substrat même dans un endroit étroit où il est difficile à réaliser. Bien sûr, il est très résistant et peut être utilisé sans problème même lorsqu'il est plié ou déplacé plusieurs fois.
Structure double face
Il est utilisé lorsque vous souhaitez augmenter les fonctionnalités. La caractéristique est qu'il convient également à la haute densité et qu'il peut augmenter le degré de liberté de conception et d'amélioration fonctionnelle lorsque vous souhaitez créer des circuits plus compliqués tels que le câblage croisé. D'autre part, contrairement à la structure simple face, la durabilité mobile est réduite.
En plus des structures simple face et double face, il existe des structures multicouches et des structures rigides/flexibles.
Différence avec le carton rigide
Les substrats de PCB flexibles et les substrats rigides ont des processus de traitement de base similaires, gravant chimiquement la feuille de cuivre des stratifiés recouverts de cuivre pour former des circuits. Les structures à trous traversants sont réalisées de la même manière. La principale différence en termes de composition et de traitement est la protection de la surface du circuit. En général, les cartes rigides sont imprimées avec un masque de soudure, tandis que les cartes souples sont laminées avec un film plastique appelé coverlay.
Ensuite, si vous pensez à l'utilisation, les deux peuvent être considérés comme des choses complètement différentes. En effet, le but principal d'une carte rigide est de monter et de câbler divers composants électroniques, tandis que le but principal d'une carte flexible est de l'utiliser comme câble. Vous trouverez ci-dessous un tableau comparatif des deux cartes.
Le type adhésif a d'abord été mis en pratique en tant que stratifié recouvert de cuivre pour les substrats de PCB flexibles. Ce type de processus de fabrication commence par l'application d'un adhésif sur un film de base, en le laissant sécher, puis en superposant une feuille de cuivre sur le dessus et en appliquant de la chaleur et de la pression pour terminer.
Le type adhésif a la plus longue expérience et est également largement utilisé aujourd'hui en raison de son faible prix. Les stratifiés cuivrés de type adhésif sont généralement fabriqués sous forme de rouleaux, mais certains fabricants les fabriquent sous forme de feuilles afin de répondre à la demande de production mixte et à faible volume.
Type d'adhésif
Les résines thermodurcissables telles que les résines époxy et les résines acryliques sont utilisées comme adhésifs pour les stratifiés cuivrés. Les performances de ces adhésifs varient fortement en fonction de leur composition et des conditions de collage. Il existe de nombreuses différences entre les fabricants.
Les résines thermodurcissables ont généralement une résistance élevée à la chaleur, mais elles sont encore inférieures aux résines polyimides. Par conséquent, la résistance à la chaleur des stratifiés cuivrés de type adhésif est déterminée par l'adhésif.
Nombreux choix de bases et de conducteurs
Les stratifiés cuivrés de type adhésif offrent un plus grand choix de matériaux. En plus du film polyimide standard, un film PET, un film PEN, etc. peuvent être utilisés comme matériau de base. Des matériaux tels que de fines feuilles de verre époxy et du papier peuvent également être utilisés. D'autre part, les conducteurs peuvent être fabriqués à partir de feuilles métalliques spéciales telles que la feuille d'aluminium et l'acier inoxydable, en plus de la feuille de cuivre électrolytique standard et de la feuille de cuivre laminée.
Dépendance à l'adhésif
Dans les stratifiés cuivrés de type adhésif, les propriétés électriques telles que l'isolation, les propriétés mécaniques telles que la force d'adhérence et la résistance à la flexion, et les propriétés chimiques telles que l'ignifugation et la résistance chimique varient considérablement en fonction des conditions de liaison avec l'augmentation de l'adhésif.
Sa résine adhésive est préparée par le fabricant de stratifiés cuivrés. Par conséquent, même si le film de base et la feuille de cuivre sont identiques, les adhésifs et les conditions de traitement du fabricant de stratifiés cuivrés feront une grande différence.
Dans les stratifiés cuivrés de type adhésif, l'épaisseur de la couche adhésive est la même que celle du film de base, elle ne peut donc pas être ignorée lorsque l'on considère la finesse et la flexibilité des substrats de PCB flexibles. En conséquence, diverses idées ont été conçues pour construire des stratifiés recouverts de cuivre sans utiliser d'adhésifs.
Type de coulée
Le type coulé a été le premier stratifié cuivré pratique qui n'utilise pas d'adhésif. Parce qu'il est mince et a une bonne résistance à la chaleur, il est devenu une norme pour les circuits multicouches et les circuits à haute densité.
Bien que la structure semble simple, la méthode de fabrication n'est pas simple.
Dans le procédé de coulée, un matériau de résine de polyimide liquide est uniformément appliqué directement sur la feuille de cuivre préparée, et un traitement thermique à haute température (300 ° C ou plus) est appliqué pour former un film, et le stratifié recouvert de cuivre est terminé à une fois. Malheureusement, la résine polyimide, qui peut être utilisée comme film de base, n'adhère pas au métal.
Par conséquent, un revêtement mince d'un agent de résine polyimide, qui a une adhésivité avec le métal et une affinité élevée avec la résine polyimide centrale, est appliqué en tant que base. Cependant, étant donné que l'équilibre en tant que film n'est pas bon avec une seule face, l'autre face est également enduite. En d'autres termes, le film polyimide de base a une structure à trois couches.
Un stratifié cuivré double face ne peut pas être produit directement par la méthode de coulée. Par conséquent, un stratifié plaqué de cuivre double face doit utiliser une résine de polyimide thermoplastique (fondant à température élevée) comme couche adhésive de polyimide sous-jacente, et enfin stratifier une seconde feuille de cuivre. Les températures de laminage sont généralement assez élevées, supérieures à 300°C.
Choix du matériau
En plus de la feuille de cuivre électrolytique standard et de la feuille de cuivre laminée, une feuille d'alliage telle que l'acier inoxydable peut également être utilisée pour les conducteurs. Il n'y a aucune restriction d'épaisseur. Dans le cas des deux côtés, il est également possible de combiner des feuilles conductrices de matériaux et d'épaisseurs différents. Cependant, comme il est généralement fabriqué par un procédé rouleau à rouleau, il n'est pas si bon de traiter une grande variété de produits.
Choix restreint de couches de base
Il n'y a généralement qu'un seul type de composition de film de base pour chaque fabricant. En raison du processus de fabrication, la plage d'épaisseur est limitée à 12.5-50 µm.
Type de pulvérisation
Le type de pulvérisation cathodique/placage peut facilement produire les stratifiés plaqués de cuivre à feuille conductrice mince requis pour la formation de circuits fins. Par conséquent, les substrats de PCB flexibles utilisés comme substrats pour les circuits de commande d'affichage sont utilisés dans des circuits fins avec un pas de motif inférieur à 50 μm, tels que les circuits TAB (Tape Automated Bonding) et les circuits COF (Chip on Film).
Le point de départ du processus de fabrication est le film de base.
Dans ce type de stratifié cuivré, la couche conductrice est formée sur le film de base par galvanoplastie, mais la galvanoplastie ne peut pas être appliquée directement sur le film de base isolant (plastique).
Tout d'abord, une fine couche conductrice est formée sur la surface du film en utilisant un métal tel que le nickel ou un alliage en utilisant un procédé de pulvérisation sous vide. C'est ce qu'on appelle une couche de semences. L'épaisseur est généralement inférieure à 0.1 µm. Une fois que la couche de germe est en place, le métal peut être déposé par galvanoplastie sur celle-ci à n'importe quelle épaisseur souhaitée.
La couche d'ensemencement doit avoir une adhérence stable au film de base. En général, le processus de pulvérisation sous vide roll-to-roll n'est pas très flexible, il n'est donc pas adapté à une production à faible volume et à mélange élevé.
Épaisseur de PCB flexible
Étant donné que cette méthode ne nécessite pas de processus à haute température, il est techniquement possible d'utiliser un film PET ou un film PEN à faible résistance à la chaleur comme matériau de base. Cependant, la plupart des produits sur le marché sont des stratifiés cuivrés à base de film polyimide.
De plus, il ne devrait y avoir aucune limite technique à l'épaisseur du film de base, mais ce qui est réellement sur le marché est un stratifié cuivré qui utilise un film d'une épaisseur de 12.5 à 50 μm.
De plus, étant donné que la couche conductrice est formée par galvanoplastie dans ce procédé, le degré de liberté dans l'épaisseur du conducteur est grand, mais plus le conducteur est épais, plus le coût de fabrication est élevé. A l'inverse, il est facile de réaliser une fine couche conductrice.
Cependant, du point de vue des coûts, ce qui est réellement sur le marché est un stratifié mince recouvert de cuivre avec une épaisseur de conducteur inférieure à 10 µm, et des conducteurs d'une épaisseur inférieure à 1 µm sont également possibles. Afin de former des circuits fins avec une largeur de motif inférieure à 30 μm par gravure, un stratifié cuivré avec une telle feuille conductrice mince est nécessaire.
