什么是柔性電路
編輯柔性電路,是一種通過將電子器件安裝在柔性塑料基板(如聚酰亞胺、PEEK或透明導電聚酯薄膜)上來組裝電子電路的技術。此外,柔性電路可以是在聚酯上絲網印刷的銀電路。柔性電子組件可以使用用于剛性印刷電路板的相同組件制造,允許電路板符合所需的形狀,或在其使用過程中彎曲。
柔性電路的應用
編輯柔性電路通常用作各種應用中的連接器,在這些應用中,靈活性、空間節省或生產限制限制了剛性電路板或手工布線的適用性。柔性電路的一個常見應用是在計算機鍵盤中;大多數鍵盤使用柔性電路作為開關矩陣。
在LCD制造中,玻璃被用作基板。如果使用薄的柔性塑料或金屬箔作為基板,則整個系統可以是柔性的,因為沉積在基板頂部的薄膜通常非常薄,大約只有幾微米。
有機發光二極管(OLED)通常用于代替柔性顯示器的背光,制成柔性有機發光二極管顯示器。
大多數柔性電路是無源布線結構,用于互連集成電路、電阻器、電容器等電子元件;然而,有些僅用于直接或通過連接器在其他電子組件之間進行互連。
在汽車領域,柔性電路用于儀表板、發動機罩下控制、隱藏在機艙頂篷內的電路以及ABS系統。在計算機xxx設備中,柔性電路用于打印機的移動打印頭,并將信號連接到承載磁盤驅動器讀/寫頭的移動臂。消費電子設備在相機、個人娛樂設備、計算器或運動xxx器中使用柔性電路。
在工業和醫療設備中可以找到柔性電路,這些設備需要在緊湊的封裝中進行許多互連。蜂窩電話是另一個廣泛使用的柔性電路示例。
柔性太陽能電池已被開發用于為衛星供電。這些單元是輕量級的,可以卷起來發射,并且易于部署,使它們非常適合應用程序。它們也可以縫在背包或外套上。
柔性電路結構
編輯柔性電路有幾種基本結構,但不同類型之間在結構方面存在顯著差異。以下是對最常見的柔性電路結構類型的回顧
單面柔性電路
單面柔性電路在柔性介電膜上具有由金屬或導電(金屬填充)聚合物制成的單個導體層。只能從一側訪問組件端接功能。可以在基膜中形成孔以允許元件引線穿過以進行互連,通常通過焊接。單面柔性電路的制造可以帶有或不帶有諸如覆蓋層或覆蓋層之類的保護涂層,但是在電路上使用保護涂層是最常見的做法。濺射導電薄膜表面貼裝器件的發展使得透明LED薄膜的生產成為可能,該薄膜可用于LED玻璃,也可用于柔性汽車照明復合材料。
雙通道或背面裸露的柔性電路
雙通路柔性,也稱為背面裸露柔性,是具有單個導體層但經過處理以允許從兩側訪問導體圖案的選定特征的柔性電路。雖然這種類型的電路有一定的好處,但訪問功能的特殊處理要求限制了它的使用。
雕刻柔性電路
雕刻柔性電路是普通柔性電路結構的一個新子集。該制造過程包括其產生具有成品的柔性電路的特別柔性電路的多步蝕刻方法銅導體,其中所述導體的不同的在沿其長度的不同位置的厚度。(即,導體在柔性區域很薄而在互連點處很厚。)。
雙面柔性電路
雙面柔性電路是具有兩個導體層的柔性電路。這些柔性電路可以帶有或不帶有電鍍通孔,盡管鍍通孔變化更為常見。當構造沒有鍍通孔并且僅從一側訪問連接特征時,根據軍用規范,該電路被定義為“V型(5)”。這不是一種常見的做法,但它是一種選擇。由于鍍通孔,在電路的兩側都提供了電子元件的端子,從而允許元件放置在任何一側。根據設計要求,雙面柔性電路可以在完成電路的一側、兩側或兩側都帶有保護性覆蓋層,但最常見的是在兩側都帶有保護層。這種類型的基板的一個主要優點是它可以非常容易地進行交叉連接。許多單面電路建立在雙面基板上只是因為它們有一個或兩個交叉連接。這種用途的一個例子是連接一個鼠標墊到筆記本電腦的主板上。該電路上的所有連接僅位于基板的一側,除了使用基板第二側的非常小的交叉連接。
多層柔性電路
具有三層或更多層導體的柔性電路被稱為多層柔性電路。通常這些層通過鍍通孔互連,盡管這不是定義的要求,因為可以提供開口以訪問較低的電路級特征。多層柔性電路的各層可以在整個結構中連續層壓在一起,也可以不連續層壓在一起,鍍通孔占據的區域明顯除外。在需要xxx靈活性的情況下,不連續層壓的做法很常見。這是通過使要發生撓曲或彎曲的區域未粘合來實現的。
剛柔結合電路
剛柔性電路是一種混合結構的柔性電路,由層壓在一起形成單一結構的剛性和柔性基板組成。剛撓電路不應與剛性撓性結構混淆,剛性撓性結構只是撓性電路,其上附有加強件以局部支撐電子元件的重量。硬化或加強的柔性電路可以具有一個或多個導體層。因此,雖然這兩個術語聽起來很相似,但它們代表的產品卻大不相同。
剛柔結合的層通常也通過電鍍通孔進行電氣互連。多年來,剛柔結合電路在軍用產品設計師中廣受歡迎,然而,該技術在商業產品中的應用越來越多。由于挑戰,通常被認為是小批量應用的專業產品,康柏計算機在1990年代為膝上型計算機的電路板生產中使用該技術做出了令人印象深刻的努力。雖然計算機的主要剛柔結合PCBA在使用過程中沒有彎曲,但Compaq的后續設計將剛柔結合電路用于鉸鏈顯示電纜,在測試期間通過了數萬次彎曲。到2013年,在消費類筆記本電腦中使用剛柔結合電路現在很普遍。
剛撓結合板通常是多層結構;然而,有時會使用兩個金屬層結構。
聚合物厚膜柔性電路
聚合物厚膜(PTF)柔性電路是真正的印刷電路,因為導體實際上是印刷在聚合物基膜上的。它們通常是單導體層結構,但是可以順序印刷兩個或多個金屬層,并在印刷導體層之間或兩側印刷絕緣層。雖然導體電導率較低,因此不適用于所有應用,但PTF電路已成功地用于各種電壓稍高的低功率應用。鍵盤是一種常見的應用,然而,這種具有成本效益的柔性電路制造方法有廣泛的潛在應用。
柔性電路材料
編輯柔性電路結構的每個元素都必須能夠在產品的整個生命周期內始終如一地滿足對其的要求。此外,該材料必須與柔性電路結構的其他元件一起可靠地工作,以確保易于制造和可靠性。以下是對柔性電路結構的基本要素及其功能的簡要說明。
基礎材料
基材是柔性聚合物薄膜,為層壓板提供基礎。在正常情況下,柔性電路基材提供了柔性電路的大部分主要物理和電氣特性。在無粘合劑電路結構的情況下,基材提供所有特性。雖然可能有很寬的厚度范圍,但大多數柔性薄膜的尺寸范圍較窄,從12μm到125μm(1/2密耳到5密耳),但更薄和更厚的材料也是可能的。更薄的材料當然更靈活,對于大多數材料,剛度的增加與厚度的立方成正比。因此,例如,意味著如果厚度增加一倍,材料將變得堅硬八倍,并且在相同的負載下只會偏轉1/8。有許多不同的材料用作基膜,包括:聚酯(PET)、聚酰亞胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚酰亞胺(PEI),以及各種含氟聚合物(FEP)和共聚物。聚酰亞胺薄膜最為流行,因為它們融合了有利的電氣、機械、化學和熱性能。
粘合劑
粘合劑用作制造層壓板的粘合介質。當談到耐熱性時,粘合劑通常是層壓板的性能限制因素,尤其是當聚酰亞胺是基礎材料時。由于早期與聚酰亞胺粘合劑相關的困難,許多聚酰亞胺柔性電路目前采用不同聚合物系列的粘合劑系統。然而,一些較新的熱塑性聚酰亞胺粘合劑正在成為重要的道路。與基膜一樣,粘合劑也有不同的厚度。厚度選擇通常取決于應用。例如,不同的粘合劑厚度通常用于創建覆蓋層,以滿足可能遇到的不同銅箔厚度的填充需求。
金屬箔
金屬箔最常用作柔性層壓板的導電元件。金屬箔是通常用來蝕刻電路路徑的材料。有多種不同厚度的金屬箔可供選擇和創建柔性電路,但是銅箔服務于絕大多數柔性電路應用。銅在成本與物理和電氣性能屬性之間的出色平衡使其成為絕佳的選擇。其實銅箔的種類很多。IPC確定了八種不同類型的印刷電路銅箔,分為兩個更廣泛的類別,電沉積和鍛造,每個類別有四個子類型。)因此,有多種不同類型的銅箔可用于柔性電路應用,以滿足不同終端產品的不同用途。對于大多數銅箔,通常在箔的一側進行薄的表面處理,以提高其對基膜的附著力。銅箔有兩種基本類型:鍛造(軋制)和電沉積,它們的性能有很大不同。軋制和退火箔是最常見的選擇,但是電鍍的更薄的薄膜正變得越來越流行。
在某些非標準情況下,可能會要求電路制造商通過使用指定的替代金屬箔(例如結構中的特殊銅合金或其他金屬箔)來創建特殊層壓板。這是通過根據基膜的性質和特性在使用或不使用粘合劑的情況下將箔層壓到基膜上來實現的。
柔性電路行業標準和規范
編輯制定規范是為了提供理解產品應該是什么樣子以及它應該如何執行的共同基礎。標準由制造商協會直接制定,例如電子工業連接協會(IPC)和柔性電路用戶。
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