اللوحات الدائرية المطبوعة المرنة (FPC)، مع مزاياها البارزة مثل خفة الوزن والنحافة والقدرة على الانحناء والطي بحرية، تم تطبيقها على نطاق واسع في صناعة الإلكترونيات. نشأت تقنية FPC في السبعينيات، وتم تطويرها في البداية من قبل الولايات المتحدة لتطوير تكنولوجيا الصواريخ لاستكشاف الفضاء. تستخدم هذه التقنية فيلم البوليستر أو البولي أميد كركيزة، مما يوفر موثوقية عالية ومرونة ممتازة. من خلال تضمين تصميمات الدوائر على ركائز بلاستيكية مرنة، يمكن لـ FPC دمج عدد كبير من المكونات الدقيقة ضمن مساحة محدودة، مما يشكل دائرة مرنة. يمكن ثني هذا النوع من الدوائر وطيه حسب الرغبة، ويتميز بخفة الوزن والحجم الصغير وتبديد الحرارة الجيد وسهولة التركيب، وبالتالي كسر قيود تقنيات الربط البيني التقليدية. يتضمن هيكل FPC بشكل أساسي فيلم عازل وموصل ومادة لاصقة. كحل رئيسي لتلبية متطلبات التصغير والتنقل للمنتجات الإلكترونية، تقلل FPC بشكل كبير من حجم ووزن الأجهزة الإلكترونية، بما يتماشى مع اتجاهات التطوير ذات الكثافة العالية والتصغير والموثوقية العالية.
تكوين مادة FPC
1. الفيلم العازل
يشكل الفيلم العازل الطبقة الأساسية للدائرة، وتُستخدم المادة اللاصقة لتثبيت طبقة الموصل على الطبقة العازلة. في التصميمات متعددة الطبقات، يعمل الفيلم العازل أيضًا كمادة لاصقة داخلية ويمكن أن يعمل كطبقة واقية، مما يمنع الدائرة من الغبار والرطوبة مع تقليل الإجهاد أثناء الانحناء. تتكون طبقة الموصل عادةً من رقائق النحاس، والتي تُستخدم لتحقيق وظيفة التوصيل للدائرة.
2. الموصل
رقائق النحاس هي مادة الموصل الأكثر استخدامًا في FPC، والتي يمكن إنتاجها من خلال عمليات الترسيب الكهربائي (ED) أو الطلاء الكهربائي. تحتوي رقائق النحاس المترسبة كهربائيًا على جانب لامع وجانب غير لامع، مع معالجة خاصة لتعزيز خصائصها اللاصقة. تجمع رقائق النحاس المطروقة بين المرونة والصلابة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب انحرافًا ديناميكيًا.
3. المادة اللاصقة
لا تُستخدم المادة اللاصقة فقط لربط الفيلم العازل بمادة الموصل، ولكن يمكنها أيضًا أن تكون بمثابة طبقة تغطية أو طلاء واقي. تتشكل طبقة الغطاء عن طريق طباعة المادة اللاصقة بالشاشة على الفيلم العازل، مما يخلق هيكلًا مصفحًا. لا تحتوي جميع الهياكل المصفحة على مادة لاصقة؛ تتيح الهياكل المصفحة الخالية من المواد اللاصقة تصميمات دوائر أرق ومرونة أعلى مع تحسين التوصيل الحراري. نظرًا لأن الهيكل الخالي من المواد اللاصقة يزيل المقاومة الحرارية، فإن توصيله الحراري يتفوق على توصيل الهياكل المصفحة القائمة على المواد اللاصقة، مما يجعلها مناسبة لبيئات العمل ذات درجة الحرارة العالية.
تدفق العملية لـ FPC مزدوج الجانب ومتعدد الطبقات
القطع → الحفر → PTH (الثقب المطلي) → الطلاء الكهربائي → المعالجة المسبقة → تصفيح الفيلم الجاف → المحاذاة → التعرض → التطوير → طلاء النمط → التجريد → المعالجة المسبقة → تصفيح الفيلم الجاف → المحاذاة → التعرض → التطوير → النقش → التجريد → معالجة السطح → تصفيح غطاء الفيلم → التصفيح → المعالجة → طلاء النيكل الذهبي → طباعة النص → القطع → الاختبار الكهربائي → التثقيب → الفحص النهائي → التعبئة والتغليف → الشحن
تدفق العملية لـ FPC أحادي الجانب
القطع → الحفر → تصفيح الفيلم الجاف → المحاذاة → التعرض → التطوير → النقش → تصفيح غطاء الفيلم → التصفيح → المعالجة → معالجة السطح → طلاء النيكل الذهبي → طباعة النص → القطع → الاختبار الكهربائي → التثقيب → الفحص النهائي → التعبئة والتغليف
(ملاحظة: يمكن تعديل تدفقات العمليات المذكورة أعلاه وتحسينها وفقًا لمتطلبات الإنتاج الفعلية.)
تتكون اللوحة الدائرية المطبوعة المرنة من ركائز عازلة مرنة وتقدم العديد من المزايا التي لا يمكن للوحات الدائرية المطبوعة الصلبة مطابقتها:
ل مرونة عالية: يمكن لـ FPC أن تنحني وتلتف وتنطوي بحرية، مما يسمح بالترتيب ثلاثي الأبعاد وفقًا لمتطلبات تخطيط المساحة، وتحقيق التصميم المتكامل لتجميع المكونات وتوصيل الدوائر.
ل خفيفة الوزن والتصغير: تقلل FPC بشكل كبير من حجم ووزن المنتجات الإلكترونية، بما يتماشى مع اتجاهات التصميم ذات الكثافة العالية والتصغير والموثوقية العالية. لذلك، تستخدم FPC على نطاق واسع في الفضاء والطيران والجيش والاتصالات المتنقلة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الطرفية للكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المساعدة والكاميرات الرقمية وغيرها من المجالات.
ل تبديد الحرارة الممتاز وأداء اللحام: تتمتع FPC بتبديد حرارة جيد وقابلية للحام، مما يسهل التجميع ويقلل التكاليف الإجمالية. يعوض الجمع بين التصميمات المرنة والصلبة جزئيًا عن قدرة تحمل المكونات غير الكافية للركائز المرنة.
ل ارتفاع التكاليف الأولية: نظرًا لأن FPC مصممة ومصنعة خصيصًا لتطبيقات معينة، فإن التكاليف الأولية لتصميم الدوائر والأسلاك والتصوير الضوئي مرتفعة نسبيًا. ما لم تكن هناك متطلبات خاصة، لا يوصى باستخدام FPC للتطبيقات الصغيرة.
ل صعوبة الصيانة والاستبدال: بمجرد تصنيع FPC، إذا كانت هناك حاجة إلى تعديلات في التصميم، فيجب أن تبدأ من المخطط الأصلي أو بيانات البرمجة، مما يجعل العملية معقدة. بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما يكون سطح FPC مغطى بفيلم واقي، وتتطلب الإصلاحات إزالة الفيلم الواقي، وإصلاح المشكلة، ثم إعادة تطبيق الفيلم، مما يزيد من صعوبة الصيانة.
ل عرضة للتلف: أثناء التركيب والتوصيل، يمكن أن يؤدي التعامل غير الصحيح إلى إتلاف FPC بسهولة. يتطلب اللحام وإعادة العمل موظفين مدربين تدريباً مهنياً، مما يرفع عتبة التشغيل.
اللوحات الدائرية المطبوعة المرنة (FPC)، مع مزاياها البارزة مثل خفة الوزن والنحافة والقدرة على الانحناء والطي بحرية، تم تطبيقها على نطاق واسع في صناعة الإلكترونيات. نشأت تقنية FPC في السبعينيات، وتم تطويرها في البداية من قبل الولايات المتحدة لتطوير تكنولوجيا الصواريخ لاستكشاف الفضاء. تستخدم هذه التقنية فيلم البوليستر أو البولي أميد كركيزة، مما يوفر موثوقية عالية ومرونة ممتازة. من خلال تضمين تصميمات الدوائر على ركائز بلاستيكية مرنة، يمكن لـ FPC دمج عدد كبير من المكونات الدقيقة ضمن مساحة محدودة، مما يشكل دائرة مرنة. يمكن ثني هذا النوع من الدوائر وطيه حسب الرغبة، ويتميز بخفة الوزن والحجم الصغير وتبديد الحرارة الجيد وسهولة التركيب، وبالتالي كسر قيود تقنيات الربط البيني التقليدية. يتضمن هيكل FPC بشكل أساسي فيلم عازل وموصل ومادة لاصقة. كحل رئيسي لتلبية متطلبات التصغير والتنقل للمنتجات الإلكترونية، تقلل FPC بشكل كبير من حجم ووزن الأجهزة الإلكترونية، بما يتماشى مع اتجاهات التطوير ذات الكثافة العالية والتصغير والموثوقية العالية.
تكوين مادة FPC
1. الفيلم العازل
يشكل الفيلم العازل الطبقة الأساسية للدائرة، وتُستخدم المادة اللاصقة لتثبيت طبقة الموصل على الطبقة العازلة. في التصميمات متعددة الطبقات، يعمل الفيلم العازل أيضًا كمادة لاصقة داخلية ويمكن أن يعمل كطبقة واقية، مما يمنع الدائرة من الغبار والرطوبة مع تقليل الإجهاد أثناء الانحناء. تتكون طبقة الموصل عادةً من رقائق النحاس، والتي تُستخدم لتحقيق وظيفة التوصيل للدائرة.
2. الموصل
رقائق النحاس هي مادة الموصل الأكثر استخدامًا في FPC، والتي يمكن إنتاجها من خلال عمليات الترسيب الكهربائي (ED) أو الطلاء الكهربائي. تحتوي رقائق النحاس المترسبة كهربائيًا على جانب لامع وجانب غير لامع، مع معالجة خاصة لتعزيز خصائصها اللاصقة. تجمع رقائق النحاس المطروقة بين المرونة والصلابة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب انحرافًا ديناميكيًا.
3. المادة اللاصقة
لا تُستخدم المادة اللاصقة فقط لربط الفيلم العازل بمادة الموصل، ولكن يمكنها أيضًا أن تكون بمثابة طبقة تغطية أو طلاء واقي. تتشكل طبقة الغطاء عن طريق طباعة المادة اللاصقة بالشاشة على الفيلم العازل، مما يخلق هيكلًا مصفحًا. لا تحتوي جميع الهياكل المصفحة على مادة لاصقة؛ تتيح الهياكل المصفحة الخالية من المواد اللاصقة تصميمات دوائر أرق ومرونة أعلى مع تحسين التوصيل الحراري. نظرًا لأن الهيكل الخالي من المواد اللاصقة يزيل المقاومة الحرارية، فإن توصيله الحراري يتفوق على توصيل الهياكل المصفحة القائمة على المواد اللاصقة، مما يجعلها مناسبة لبيئات العمل ذات درجة الحرارة العالية.
تدفق العملية لـ FPC مزدوج الجانب ومتعدد الطبقات
القطع → الحفر → PTH (الثقب المطلي) → الطلاء الكهربائي → المعالجة المسبقة → تصفيح الفيلم الجاف → المحاذاة → التعرض → التطوير → طلاء النمط → التجريد → المعالجة المسبقة → تصفيح الفيلم الجاف → المحاذاة → التعرض → التطوير → النقش → التجريد → معالجة السطح → تصفيح غطاء الفيلم → التصفيح → المعالجة → طلاء النيكل الذهبي → طباعة النص → القطع → الاختبار الكهربائي → التثقيب → الفحص النهائي → التعبئة والتغليف → الشحن
تدفق العملية لـ FPC أحادي الجانب
القطع → الحفر → تصفيح الفيلم الجاف → المحاذاة → التعرض → التطوير → النقش → تصفيح غطاء الفيلم → التصفيح → المعالجة → معالجة السطح → طلاء النيكل الذهبي → طباعة النص → القطع → الاختبار الكهربائي → التثقيب → الفحص النهائي → التعبئة والتغليف
(ملاحظة: يمكن تعديل تدفقات العمليات المذكورة أعلاه وتحسينها وفقًا لمتطلبات الإنتاج الفعلية.)
تتكون اللوحة الدائرية المطبوعة المرنة من ركائز عازلة مرنة وتقدم العديد من المزايا التي لا يمكن للوحات الدائرية المطبوعة الصلبة مطابقتها:
ل مرونة عالية: يمكن لـ FPC أن تنحني وتلتف وتنطوي بحرية، مما يسمح بالترتيب ثلاثي الأبعاد وفقًا لمتطلبات تخطيط المساحة، وتحقيق التصميم المتكامل لتجميع المكونات وتوصيل الدوائر.
ل خفيفة الوزن والتصغير: تقلل FPC بشكل كبير من حجم ووزن المنتجات الإلكترونية، بما يتماشى مع اتجاهات التصميم ذات الكثافة العالية والتصغير والموثوقية العالية. لذلك، تستخدم FPC على نطاق واسع في الفضاء والطيران والجيش والاتصالات المتنقلة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الطرفية للكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المساعدة والكاميرات الرقمية وغيرها من المجالات.
ل تبديد الحرارة الممتاز وأداء اللحام: تتمتع FPC بتبديد حرارة جيد وقابلية للحام، مما يسهل التجميع ويقلل التكاليف الإجمالية. يعوض الجمع بين التصميمات المرنة والصلبة جزئيًا عن قدرة تحمل المكونات غير الكافية للركائز المرنة.
ل ارتفاع التكاليف الأولية: نظرًا لأن FPC مصممة ومصنعة خصيصًا لتطبيقات معينة، فإن التكاليف الأولية لتصميم الدوائر والأسلاك والتصوير الضوئي مرتفعة نسبيًا. ما لم تكن هناك متطلبات خاصة، لا يوصى باستخدام FPC للتطبيقات الصغيرة.
ل صعوبة الصيانة والاستبدال: بمجرد تصنيع FPC، إذا كانت هناك حاجة إلى تعديلات في التصميم، فيجب أن تبدأ من المخطط الأصلي أو بيانات البرمجة، مما يجعل العملية معقدة. بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما يكون سطح FPC مغطى بفيلم واقي، وتتطلب الإصلاحات إزالة الفيلم الواقي، وإصلاح المشكلة، ثم إعادة تطبيق الفيلم، مما يزيد من صعوبة الصيانة.
ل عرضة للتلف: أثناء التركيب والتوصيل، يمكن أن يؤدي التعامل غير الصحيح إلى إتلاف FPC بسهولة. يتطلب اللحام وإعادة العمل موظفين مدربين تدريباً مهنياً، مما يرفع عتبة التشغيل.