Jakou roli hrají vyhřívané desky při přesné laminaci flexibilních desek s plošnými spoji?

Ohebný ohybový obvod v pantu chytrého telefonu nebo lékařském katétru je vyroben naskládáním tenkých křehkých vrstev měděné fólie a jantarově -zbarveného polyimidového filmu. Laminace je dokončena ve vyhřívaném hydraulickém lisu, kde desky musí aplikovat přesné, mírné a jemně rovnoměrné teplo a tlak na celý obrovský panel. Jakákoli změna teploty, jakékoli horké místo by způsobilo smrštění tenkého filmu, deformaci nebo vytvoření nestejného spojení, které by poškodilo přesné elektrické charakteristiky ohebného obvodu.

Přesný proces laminace pro flexibilní tištěné obvody
Flexibilní tištěné obvody (FPC) se vyrábějí laminováním několika tenkých vrstev dohromady, aby vytvořily jediný funkční laminát flexibilních obvodů. Typický zásobník se skládá z:

polyimidová základní fólie (např. Kapton®) poskytující mechanickou flexibilitu a elektrickou izolaci

Elektrické dráhy se vytvářejí odleptáním tenkého plátku měděné fólie, typicky 12-35 μm.

Termoplastická lepicí fólie (např. akrylová nebo modifikovaná epoxidová pryskyřice), která se taví a teče pod teplem a tlakem, aby spojila vrstvy

Jsou extrémně citlivé na teplotu a tlak. Polyimid se začíná rozkládat asi při 400 stupních a měděná fólie může oxidovat nebo mačkat. Lepidlo musí být zahřáto na určitý teplotní rozsah (často 180-200 stupňů), aby se roztavilo a teklo rovnoměrně, ale ne tak vysoko, aby se zhoršovalo nebo uvolňovalo. Rovnoměrný tlak musí být také aplikován na celý panel během procesu laminace, aby se dosáhlo stejnoměrné tloušťky spoje a zabránilo se vzduchovým bublinám.

Vyhřívaná deska: kritický nástroj
Metoda laminace flexibilních tištěných spojů vyhřívanou deskou se provádí v laminovacím lisu. Lis má dvě obrovské, ploché a vysoce leštěné desky, horní a spodní. Desky svírají naskládané vrstvy polyimidu, lepidla a mědi. Hydraulické nebo pneumatické válce uzavírají lis řízeným tlakem. Současně ohřívače kazet nebo proudící termální olej ohřívají desky na cílovou teplotu pomocí vestavěných elektrických odporových ohřívačů.

Samotná deska je masivní, přesně plochá, jemně teplá žehlička, drtící jemné vrstvy ohebného obvodu do jediného, ​​nerozbitného, ​​ohebného elektronického celku.

Kritické požadavky na výkon vyhřívaných desek při laminaci FPC
Rovnoměrnost teploty +1 stupňů po celé desce
Nejdůležitější potřebou laminovací desky FPC je teplotní homogenita. Jakékoli lokalizované horké nebo chladné místo povede k nerovnoměrnému vytvrzení lepidla nebo rozdílnému smrštění polyimidu. Výsledkem je:

Zvlnění nebo deformace hotového obvodu

Rozdíl v síle vazby na panelu

Malé-rozteč mědi stopy zkreslení

Delaminace při pozdějším procesu pájení nebo ohýbání

Nejmodernější---vyhřívané desky jsou určeny pro teplotní homogenitu ±1 stupeň nebo lepší v celé pracovní oblasti. To se provádí:

Optimalizované rozmístění ohřívačů: Zásobníky nebo lité{0}ohřívače jsou seskupeny do zón se zvýšenou hustotou směrem k okrajům, aby se kompenzovaly tepelné ztráty.

Tepelně vodivý deskový materiál: Vysoce kvalitní hliníkové nebo ocelové desky odlehčené od pnutí, které rovnoměrně šíří teplo. Hliník má výhodu rychlejší teplotní odezvy, ale ocel poskytuje vyšší mechanickou tuhost a odolnost proti opotřebení.

Regulace teploty je uzavřená smyčka. Více termočlánků je umístěno na různých místech a poskytuje zpětnou vazbu PID regulátoru, který řídí výkon ohřívače individuálně pro každou zónu.

Povrchová úprava a rovinnost
Desky mají být ploché s přesností několika mikronů (obvykle méně než nebo rovné 5 mikrometrům na celém povrchu panelu). Jakákoli nepravidelnost na povrchu vytvoří nerovnoměrný tlak, který zase vytvoří různou tloušťku spoje. Oblasti s nízkým tlakem nemusí vůbec přilnout k tenkým stopám mědi a oblasti s vysokým tlakem mohou rozdrtit lepidlo nebo deformovat měď. Povrchy desek jsou broušeny a leštěny do zrcadlového lesku s drsností povrchu (Ra) 0,2–0,4 mikronů.

Nepřilnavá uvolňovací vrstva
Termoplastické lepidlo používané při laminaci FPC má výrazný sklon k přilnutí ke kovovým povrchům. Aby se zabránilo přilepení vytvrzeného obvodu k desce, je nanesena uvolňovací vrstva. Nejčastější možností je buď tenký, -nepřilnavý PTFE (polytetrafluorethylen) povlak, nebo samostatná separační fólie PTFE umístěná mezi svazkem a deskou. PTFE poskytuje:

Vynikající uvolňovací vlastnosti pro flexibilní obvod, aby byl sloupnut nepoškozen

Vysoká teplotní stabilita (až 260 stupňů, mnohem vyšší než je teplota laminace

Chemická inertnost, zabraňuje reaktivitě s adhezivními odplyňovacími produkty

Pro velmi velkoobjemovou výrobu se místo toho používají jednorázové uvolňovací fólie (jako je fluorovaný ethylenpropylenový (FEP) film), které se vyměňují po každém cyklu.

Laminovací cyklus: Horký a studený pod tlakem
Celkový cyklus laminace je pod přísným dohledem a obecně zahrnuje tři fáze:

Fáze zahřívání-: Lis se vypne na nízký počáteční tlak (kontaktní tlak). Desky jsou ohřívány na cílovou teplotu (180-2000 C) regulovanou rychlostí (např. 5-10 stupňů C/min). Pomalá rampa umožňuje pomalému tání lepidla a zabraňuje tepelnému šoku na polyimid.

Fáze namáčení (vytvrzení): Po dosažení správné teploty se tlak zvýší na konečný tlak laminace (10–30 kg/cm2). Po danou dobu zdržení (často 10–30 minut) je teplota udržována na stálé úrovni, což umožňuje lepidlu zcela vytéct, smáčet měděné a polyimidové povrchy a vytvrzovat.

Fáze ochlazování-: ohřívače jsou vypnuty a desky jsou chlazeny, často vnitřními vodními-kanály, přičemž je udržován plný tlak. Řízené chlazení zabraňuje deformaci okruhu v důsledku diferenciální tepelné kontrakce. Pokud teplota klesne pod cca 50 stupňů, ochlazený laminát se odstraní.

POZNÁMKA: PROSTŘEDÍ ČISTÉHO PROSTŘEDÍ A PROCES STATICKÉ KONTROLY
Laminování flexibilních tištěných spojů by mělo být prováděno v čistém prostředí, typicky ISO třídy 7 nebo vyšší. Jakékoli prachové částice přítomné ve vzduchu a usazené mezi měděnou fólií a vrstvou lepidla způsobují trvalou poruchu. Taková částice může vytvořit lokální absenci vazby, která může vést k otevření nebo zkratu po ohnutí. Částice mohou také proniknout tenkou polyimidovou izolací, což způsobí skryté selhání spolehlivosti.

Statická kontrola je důležitou, ale často přehlíženou součástí techniky čistých prostor pro FPC laminaci. Polyimidové fólie a separační fólie jsou dobrými izolanty a snadno vytvářejí statický náboj. Nabité povrchy shromažďují prach ze vzduchu na velké vzdálenosti. V pracovní zóně laminovacího lisu je instalována ionizační tyč (eliminátor statické elektřiny). Ionizační tyč zaplavuje oblast kladnými a zápornými ionty, aby neutralizovala jakýkoli statický náboj na zásobníku nebo na deskách. Tento snadný krok drasticky odstraní nedostatky v prachu.

Vyhřívané desky Použité materiály
Materiálové výhody Nevýhody
Nástrojové oceli se sníženým pnutím (např. P20, H13) Vysoká tvrdost Dobrá zachování rovinnosti Dobrá odolnost proti opotřebení Snížená tepelná vodivost, pomalé zahřívání-a ochlazování-
Tlakově litý hliník 6061 nebo 7075 Vyšší tepelná vodivost, rychlejší reakce, nižší hmotnost, nižší houževnatost, náchylnější k poškození povrchu
Kompozitní nebo potažené desky PTFE-potažená ocel poskytuje nepřilnavé-kvality bez nutnosti samostatné separační fólie Povlak se časem opotřebuje a bude nutné pravidelně přetírat
Pro velkoobjemovou{0}}výrobu pevných-flexibilních a flexibilních obvodů jsou hliníkové desky s robustním uvolňovacím povlakem na bázi PTFE-rozšířenější kvůli jejich rychlým cyklům a lepšímu uvolňování.

Závěr: Snadné a přesné srdce výroby flexibilních obvodů
Vyhřívaná deska je měkkým, ale vysoce{0}}přesným tepelným a mechanickým srdcem flexibilní laminace obvodů, nástroje, který vytváří elektronický nervový systém moderního světa. Vyhřívaná deska poskytuje rovnoměrné nízkoteplotní teplo (180–200 stupňů, ±1 stupeň) a mikron{5}}plochý tlak na obrovské panely, spojuje křehké měděné a polyimidové vrstvy bez deformace, smrštění nebo nerovnoměrné adheze. Dokonalé uvolňování s nepřilnavým PTFE povrchem s protokoly pro čisté prostory a ionizační statickou kontrolou pro odstranění vad částic.

Chcete-li začít ohýbat obvod, potřebujete pěknou, plochou, horkou plotnu. Laminace je regulované, jemné objetí vyhřívané desky, které je základem spolehlivosti každého flexibilního tištěného obvodu, od skládacích mobilních telefonů až po implantovatelné lékařské přístroje.