Като ключов компонент на електронните устройства, подобряването на производителността на печатните платки играе решаваща роля за насърчаване на прогреса на цялата електронна индустрия. С непрекъснатото развитие на електронните продукти към миниатюризация, леко тегло, висока производителност и висока надеждност, изискванията за материалите за печатни платки стават все по-строги. Полиимидът, като органичен полимерен материал с висока-производителност, все повече се използва в областта на печатните платки поради превъзходната си цялостна производителност и постепенно се превръща в ключов материал за производството на електронни схеми в новата ера.
Характеристики на полиимидните материали
Полиимидът е вид ароматно хетероциклично полимерно съединение с повтарящи се ацилиминови единици, което съдържа голям брой ароматни пръстени и ацилиминни групи в своята молекулярна структура, придавайки на материала много уникални свойства.
Отлична термоустойчивост
Полиимидът има изключително висока термична стабилност и неговата температура на встъкляване обикновено е между 250 градуса и 350 градуса. Tg на някои полиимиди с висока-производителност може дори да надвишава 400 градуса. Това означава, че полиимидните печатни платки могат да поддържат стабилни физични и химични свойства при висока-температурна среда и не са склонни към деформация, разграждане или влошаване на производителността, което може да отговори на нуждите на електронните устройства при висока-температурна работна среда като космическата промишленост, автомобилните електронни периферни устройства на двигателя и т.н. Например в системите за управление на самолетни двигатели електронните компоненти трябва да издържат на високите температури, генерирани от двигателя работа, а полиимидните печатни платки могат да осигурят стабилна работа на веригата и безопасност на полета.
Отлично механично представяне
Полиимидните материали имат висока якост и модул, с якост на опън обикновено между 100-300MPa и модул на огъване до 2-5GPa. Това отлично механично представяне прави полиимидните печатни платки по-малко податливи на напукване, счупване и други ситуации, когато са подложени на външни сили, осигурявайки надеждна опора и защита на електронните компоненти. В същото време полиимидът има и известна степен на гъвкавост, което дава на полиимидните печатни платки уникално предимство в някои електронни устройства, които изискват огъване или навиване, като например гъвкави печатни платки в устройства с гъвкави дисплеи, които могат да бъдат огънати многократно без това да повлияе на производителността на веригата.
Добра електрическа изолация
Полиимидът има отлични електроизолационни свойства с обемно съпротивление до 10 ^ 16-10 ^ 18 Ω· cm, диелектрична константа между 3-4 и нисък тангенс на диелектричните загуби. Това позволява на полиимидните печатни платки ефективно да изолират различни потенциали във веригите, да намалят смущенията на сигнала и явленията на изтичане и да осигурят стабилна работа на електронните устройства и точно предаване на сигнала. В областта на високочестотната комуникация, като 5G базови станции, сателитна комуникация и други приложения, които изискват изключително високо качество на предаване на сигнала, характеристиките на ниската диелектрична константа и ниските диелектрични загуби на полиимидните печатни платки могат ефективно да намалят загубите и закъсненията по време на предаване на сигнала, да подобрят ефективността и качеството на комуникацията.
Устойчивост на химическа корозия
Полиимидът има добра поносимост към повечето органични разтворители, киселини, основи и други химични вещества и може да поддържа стабилна работа в сложни химически среди. Тази характеристика прави полиимидните печатни платки подходящи за електронни устройства в специални среди, като системи за мониторинг и контрол в химическо производство, електронни устройства в морска среда и т.н., които могат ефективно да удължат експлоатационния живот на оборудването и да подобрят неговата надеждност.
Производственият процес на полиимидна печатна платка
Производственият процес на полиимидната печатна платка е подобен на традиционния производствен процес на печатна платка, но поради специалното естество на полиимидния материал са необходими специални процеси и оборудване в някои ключови връзки.
Подготовка на субстрата
Приготвянето на полиимидни субстрати обикновено използва методи за покритие или ламиниране. Методът за нанасяне на покритие е равномерно покриване на разтвор на полиимидна смола върху носител, образуване на полиимиден филм чрез сушене, втвърдяване и други процеси и след това комбинирането му с проводими материали като медно фолио. Методът на ламиниране е полиимидно фолио и медно фолио да се ламинират заедно при висока температура и високо налягане, за да се образува гъвкав меден-ламинат с добра якост на свързване. В този процес е необходим прецизен контрол на параметри като температура, налягане и време, за да се осигури силна връзка между полиимидния филм и проводящия материал, като същевременно се гарантира, че работата на полиимидния материал не се влияе.
Линейно производство
Производството на схеми е основният процес на производството на печатни платки. За полиимидни печатни платки често използваните техники за производство на вериги включват фотолитография и ецване. Фотолитографията е използването на фотолитографска технология за прехвърляне на предварително изработени модели на вериги върху слой фоторезист върху полиимиден субстрат и след това отстраняване на нежеланото медно фолио чрез процеси като проявяване и ецване, за да се формират прецизни модели на вериги. Методът на ецване включва директно покриване на полиимиден субстрат със съпротивление и ецване на незащитеното медно фолио с помощта на разтвор за ецване, за да се получи желаната верига. С непрекъснатото подобряване на изискванията на електронните продукти за точност на схемите на печатните платки, усъвършенствани фотолитографски техники като екстремна ултравиолетова литография и литография с електронен лъч постепенно се прилагат в производството на полиимидни печатни платки, за да се постигнат по-малки ширини на линиите/разстояние между линиите и да се отговори на търсенето на високо-плътно окабеляване.
Пробиване и метализация
Пробиването на отвори в полиимидни печатни платки е важна стъпка за постигане на електрически връзки между различните слоеве. Поради високата твърдост на полиимидните материали, обикновеното механично пробиване може лесно да доведе до проблеми като грапави стени на отворите и неравности, които влияят на качеството на отворите и последващия ефект на метализация. Следователно лазерни техники за пробиване като CO ₂ лазер, ултравиолетов лазер и др. често се използват за постигане на висока-прецизност и високо-качествена обработка на пробиване, особено подходящи за обработка на малки отвори (като 0,1 mm или по-малко). След завършване на пробиването стената на отвора трябва да се метализира, за да се осигури добра проводимост. Често използваните методи за метализиране включват химическо медно покритие и галванично медно покритие, които отлагат равномерен слой метална мед върху повърхността на стената на отвора, за да постигнат надеждни електрически връзки между различните слоеве вериги.
повърхностна обработка
За да се подобри способността за запояване, устойчивостта на корозия и електрическите характеристики на полиимидните печатни платки, е необходима повърхностна обработка. Обичайните процеси за повърхностна обработка включват изравняване с горещ въздух, химическо никелиране, защитно фолио за запояване и др. Изравняването с горещ въздух е процес на потапяне на печатна платка в разтопен припой и след това използване на горещ въздух за издухване на излишния припой, образувайки равномерно покритие от спойка върху повърхността на печатната платка и подобрявайки способността за запояване. Химическото златно никелиране е процес на първо отлагане на слой никел върху повърхността на печатна платка, последван от друг слой златно покритие. Никеловият слой може да предотврати дифузията на мед, докато златният слой има добра проводимост и спояване и може също така да подобри устойчивостта на корозия и устойчивостта на окисление на печатната платка. Органичното защитно фолио за запояване е слой от органичен защитен филм, покрит върху повърхността на печатната платка, който може да предпази медта върху повърхността на печатната платка от окисление за определен период от време и да подобри способността за запояване. Различните процеси на повърхностна обработка са подходящи за различни сценарии на приложение и трябва да бъдат избрани според специфичните нужди.
Предимства на производителността на полиимидната печатна платка
Лекота и миниатюризация
Полиимидните материали имат ниска плътност и добра гъвкавост и обработваемост, което може да постигне олекотяване и миниатюризация на печатни платки. В някои електронни устройства с изключително строги изисквания за тегло и обем, като преносими електронни продукти, аерокосмическо оборудване и др., прилагането на полиимидна печатна платка може ефективно да намали теглото и обема на оборудването, да подобри преносимостта и използването на пространството на оборудването. Например, в смартфоните използването на полиимид FPC може да постигне гъвкаво свързване на вътрешни вериги, да намали пространството за окабеляване и да предостави възможност за по-тънък и по-лек външен вид на телефона.
висока надеждност
Полиимидната печатна платка със своята отлична устойчивост на топлина, механични свойства и електрическа изолация може да поддържа стабилна работа в различни сложни среди и има висока надеждност. Независимо дали в тежки среди като висока температура, висока влажност, силни електромагнитни смущения или при чести механични натоварвания като вибрации и удари, полиимидните печатни платки могат да осигурят нормалната работа на електронните устройства и да намалят вероятността от повреда. Това доведе до широкото приложение на полиимидни печатни платки в медицината и други области, които изискват изключително висока надеждност на оборудването. В здравеопазването електронните устройства трябва да работят надеждно в различни екстремни среди, а полиимидните печатни платки могат да отговорят на това строго изискване, за да осигурят гладкото изпълнение на задачите.
Адаптиране към висока-честота и високо{1}}скоростно предаване на сигнала
С бързото развитие на технологии като 5G комуникация и високо-скоростно предаване на данни, изискванията за висока-честота и високо-скоростно предаване на сигнала на печатни платки стават все по-високи. Характеристиките на ниската диелектрична константа и ниските диелектрични загуби на полиимидните материали дават на полиимидните печатни платки значителни предимства при висока-честота и висока-скорост на предаване на сигнала. Той може ефективно да намали загубите и закъсненията по време на предаване на сигнала, да минимизира изкривяването на сигнала и кръстосаните смущения и да гарантира целостта и точността на сигнала. При високо-честотни и високо{10}}скоростни сценарии на приложение, като RF модули за 5G базови станции и дънни платки за високо-скоростни сървъри, полиимидната печатна платка се превърна в един от предпочитаните материали, осигуряващ силна подкрепа за постигане на висока-скорост и стабилно предаване на данни.