Қатты икемді баспа тақшалары (ПХД) әртүрлі электрондық қолданбаларда әмбебаптығы мен ұзақ мерзімділігімен танымал. Бұл тақталар сенімді электр қосылымдарын сақтай отырып, иілу және бұралу кернеулеріне төтеп беру қабілетімен танымал.Бұл мақалада олардың құрамы мен қасиеттері туралы түсінік алу үшін қатты икемді ПХД-да қолданылатын материалдар тереңірек қарастырылады. Қатты икемді ПХД-ны күшті және икемді шешімге айналдыратын материалдарды ашу арқылы біз олардың электронды құрылғылардың дамуына қалай үлес қосатынын түсіне аламыз.
1. Түсінуқатты икемді ПХД құрылымы:
Қатты икемді ПХД - бірегей құрылымды қалыптастыру үшін қатты және икемді субстраттарды біріктіретін баспа схемасы. Бұл комбинация электронды құрылғылар үшін дизайн икемділігін және кеңістікті оңтайландыруды қамтамасыз ететін үш өлшемді схеманы қамтамасыз ететін схемалық тақталарға мүмкіндік береді. Қатты-икемді тақталардың құрылымы үш негізгі қабаттан тұрады. Бірінші қабат - FR4 немесе металл өзек сияқты қатты материалдан жасалған қатты қабат. Бұл қабат ПХД-ға құрылымдық қолдау мен тұрақтылықты қамтамасыз етеді, оның беріктігін және механикалық кернеуге төзімділігін қамтамасыз етеді.
Екінші қабат - полиимид (PI), сұйық кристалды полимер (LCP) немесе полиэстер (PET) сияқты материалдардан жасалған икемді қабат. Бұл қабат ПХД-ның электрлік өнімділігіне әсер етпестен иілуге, бұралуға және майыстыруға мүмкіндік береді. Бұл қабаттың икемділігі ПХД тұрақты емес немесе тар кеңістіктерге сәйкес келуін талап ететін қолданбалар үшін өте маңызды. Үшінші қабат - қатты және икемді қабаттарды бір-бірімен байланыстыратын жабысқақ қабат. Бұл қабат әдетте эпоксидті немесе акрил материалдарынан жасалған, олардың қабаттар арасындағы берік байланысты қамтамасыз ету қабілеті, сонымен қатар жақсы электрлік оқшаулау қасиеттерін қамтамасыз ету үшін таңдалады. Жабысқақ қабат қатты иілгіш тақталардың сенімділігі мен қызмет ету мерзімін қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады.
Қатты икемді ПХД құрылымындағы әрбір қабат мұқият таңдалған және арнайы механикалық және электрлік өнімділік талаптарын қанағаттандыру үшін жасалған. Бұл ПХД-ға тұрмыстық электроникадан бастап медициналық құрылғылар мен аэроғарыштық жүйелерге дейінгі қолданбалардың кең ауқымында тиімді жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
2. Қатты қабаттарда қолданылатын материалдар:
Қатты икемді ПХД қатты қабат құрылысында қажетті құрылымдық қолдау мен тұтастықты қамтамасыз ету үшін жиі бірнеше материалдар қолданылады. Бұл материалдар нақты сипаттамалары мен өнімділік талаптары негізінде мұқият таңдалады. Қатты икемді ПХД-дағы қатты қабаттар үшін ең жиі қолданылатын материалдардың кейбірі мыналарды қамтиды:
A. FR4: FR4 ПХД-да кеңінен қолданылатын қатты қабат материалы. Бұл тамаша термиялық және механикалық қасиеттері бар шыны арматураланған эпоксидті ламинат. FR4 жоғары қаттылыққа, төмен су сіңіруге және жақсы химиялық төзімділікке ие. Бұл қасиеттер оны қатты қабат ретінде тамаша етеді, өйткені ол ПХД-ға тамаша құрылымдық тұтастық пен тұрақтылықты қамтамасыз етеді.
B. Полимид (PI): Полимид – жоғары температураға төзімділігіне байланысты қатты иілгіш тақталарда жиі қолданылатын икемді ыстыққа төзімді материал. Полимид өзінің тамаша электрлік оқшаулау қасиеттерімен және механикалық тұрақтылығымен танымал, бұл оны ПХД-да қатты қабаттар ретінде пайдалануға жарамды етеді. Ол өзінің механикалық және электрлік қасиеттерін шектен тыс температураға ұшыраған кезде де сақтайды, бұл оны қолданудың кең ауқымына қолайлы етеді.
C. Металл өзек: Кейбір жағдайларда тамаша термиялық басқару қажет болғанда, алюминий немесе мыс сияқты металл өзек материалдарын қатты икемді ПХД-да қатты қабат ретінде пайдалануға болады. Бұл материалдар тамаша жылу өткізгіштікке ие және тізбектер шығаратын жылуды тиімді түрде тарата алады. Металл өзегін пайдалану арқылы қатты икемді тақталар жылуды тиімді басқара алады және қызып кетудің алдын алады, тізбектің сенімділігі мен өнімділігін қамтамасыз етеді.
Бұл материалдардың әрқайсысының өзіндік артықшылықтары бар және ПХД дизайнының нақты талаптары негізінде таңдалады. Жұмыс температурасы, механикалық кернеу және қажетті термиялық басқару мүмкіндіктері сияқты факторлар қатты және икемді ПХД қатты қабаттарын біріктіру үшін сәйкес материалдарды анықтауда маңызды рөл атқарады.
Қатты икемді ПХД-дағы қатты қабаттар үшін материалдарды таңдау дизайн процесінің маңызды аспектісі болып табылатынын атап өту маңызды. Материалды дұрыс таңдау ПХД құрылымдық тұтастығын, жылуды басқаруды және жалпы сенімділігін қамтамасыз етеді. Дизайнерлер дұрыс материалдарды таңдай отырып, автомобиль, аэроғарыш, медициналық және телекоммуникацияларды қоса алғанда, әртүрлі салалардың қатаң талаптарына жауап беретін қатты икемді ПХД жасай алады.
3. Иілгіш қабатта қолданылатын материалдар:
Қатты икемді ПХД-дағы икемді қабаттар осы тақталардың иілу және жиналу сипаттамаларын жеңілдетеді. Иілгіш қабат үшін қолданылатын материал жоғары икемділік, серпімділік және қайталанатын иілуге төзімділік көрсетуі керек. Иілгіш қабаттар үшін қолданылатын жалпы материалдарға мыналар жатады:
A. Полимид (PI): Жоғарыда айтылғандай, полиимид қатты икемді ПХД-да екі мақсатқа қызмет ететін әмбебап материал болып табылады. Иілгіш қабатта ол тақтаның электрлік қасиеттерін жоғалтпай иілу және иілу мүмкіндігін береді.
B. Сұйық кристалды полимер (LCP): LCP - тамаша механикалық қасиеттерімен және экстремалды температураға төзімділігімен танымал жоғары өнімді термопластикалық материал. Ол қатты икемді ПХД конструкциялары үшін тамаша икемділікті, өлшемдік тұрақтылықты және ылғалға төзімділікті қамтамасыз етеді.
C. Полиэстер (ПЭТ): Полиэстер – жақсы икемділік пен оқшаулау қасиеттері бар арзан, жеңіл материал. Ол әдетте үнемділігі мен орташа иілу мүмкіндіктері маңызды болып табылатын қатты икемді ПХД үшін қолданылады.
D. Полимид (PI): Полимид қатты икемді ПХД икемді қабаттарында жиі қолданылатын материал болып табылады. Ол тамаша икемділікке, жоғары температураға төзімділікке және жақсы электр оқшаулау қасиеттеріне ие. Полимидті пленканы оңай ламинаттауға, оюға және ПХД-ның басқа қабаттарына жабыстыруға болады. Олар электрлік қасиеттерін жоғалтпай бірнеше рет иілуге төтеп бере алады, бұл оларды икемді қабаттар үшін өте қолайлы етеді.
E. Сұйық кристалды полимер (LCP): LCP - жоғары өнімді термопластикалық материал, ол қатты икемді ПХД-да икемді қабат ретінде жиі қолданылады. Ол тамаша механикалық қасиеттерге ие, соның ішінде жоғары икемділік, өлшемдік тұрақтылық және экстремалды температураға тамаша төзімділік. LCP пленкаларының гигроскопиялық қасиеті төмен және ылғалды ортада қолдануға жарамды. Олар сондай-ақ жақсы химиялық төзімділікке және төмен диэлектрлік тұрақтылыққа ие, бұл қатаң жағдайларда сенімді өнімділікті қамтамасыз етеді.
F. Полиэстер (ПЭТ): Полиэфир, сонымен қатар полиэтилентерефталат (ПЭТ) ретінде белгілі, қатты икемді ПХД икемді қабаттарында қолданылатын жеңіл және үнемді материал. ПЭТ пленкасы жақсы икемділікке, жоғары созылу беріктігіне және тамаша термиялық тұрақтылыққа ие. Бұл пленкалардың ылғалды сіңіру қабілеті төмен және жақсы электрлік оқшаулау қасиеттері бар. ПЭТ жиі экономикалық тиімділік пен орташа иілу мүмкіндіктері ПХД дизайнындағы негізгі факторлар болған кезде таңдалады.
G. Полиэтеримид (PEI): PEI - жұмсақ қатты байланыстырылған ПХД икемді қабаты үшін қолданылатын жоғары өнімді инженерлік термопластика. Ол тамаша механикалық қасиеттерге ие, соның ішінде жоғары икемділік, өлшемдік тұрақтылық және экстремалды температураға төзімділік. PEI пленкасы ылғалды сіңіру қабілеті төмен және химиялық төзімділігі жақсы. Олар сондай-ақ жоғары диэлектрлік беріктікке және электрлік оқшаулау қасиеттеріне ие, бұл оларды күрделі қолданбаларға жарамды етеді.
H. Полиэтилен нафталаты (PEN): PEN – қатты икемді ПХД икемді қабаты үшін қолданылатын жоғары ыстыққа төзімді және икемді материал. Ол жақсы термиялық тұрақтылыққа, төмен ылғалды сіңіруге және тамаша механикалық қасиеттерге ие. PEN пленкалары ультракүлгін сәулеленуге және химиялық заттарға өте төзімді. Олар сондай-ақ төмен диэлектрлік тұрақты және тамаша электр оқшаулау қасиеттеріне ие. PEN пленкасы оның электрлік қасиеттеріне әсер етпестен қайталанатын иілу мен бүгуге төтеп бере алады.
I. Полидиметилсилоксан (PDMS): PDMS - жұмсақ және қатты біріктірілген ПХД икемді қабаты үшін қолданылатын икемді серпімді материал. Ол тамаша механикалық қасиеттерге ие, соның ішінде жоғары икемділік, серпімділік және қайталанатын иілуге төзімділік. PDMS пленкалары сонымен қатар жақсы жылу тұрақтылығы мен электрлік оқшаулау қасиеттеріне ие. PDMS әдетте киілетін электроника және медициналық құрылғылар сияқты жұмсақ, созылатын және ыңғайлы материалдарды қажет ететін қолданбаларда қолданылады.
Бұл материалдардың әрқайсысының өзіндік артықшылықтары бар, ал икемді қабат материалын таңдау ПХД дизайнының нақты талаптарына байланысты. Иілгіштік, температураға төзімділік, ылғалға төзімділік, үнемділік және иілу қабілеті сияқты факторлар қатты икемді ПХД-да икемді қабатқа сәйкес материалды анықтауда маңызды рөл атқарады. Осы факторларды мұқият қарастыру әртүрлі қолданбалар мен салаларда ПХД сенімділігін, беріктігін және өнімділігін қамтамасыз етеді.
4. Қатты икемді ПХД-дағы жабысқақ материалдар:
Қатты және икемді қабаттарды біріктіру үшін қатты икемді ПХД құрылысында жабысқақ материалдар қолданылады. Бұл байланыстыратын материалдар қабаттар арасындағы сенімді электрлік байланысты қамтамасыз етеді және қажетті механикалық қолдауды қамтамасыз етеді. Екі жиі қолданылатын байланыстырушы материал:
A. Эпоксидті шайыр: Эпоксидті шайыр негізіндегі желімдер олардың жоғары беріктігі және тамаша электр оқшаулау қасиеттері үшін кеңінен қолданылады. Олар жақсы термиялық тұрақтылықты қамтамасыз етеді және схемалық тақтаның жалпы қаттылығын арттырады.
б. Акрил: икемділік пен ылғалға төзімділік маңызды болып табылатын қолданбаларда акрил негізіндегі желімдерге артықшылық беріледі. Бұл желімдер эпоксидтерге қарағанда жақсы жабысатын беріктікке және қысқа қату уақытына ие.
C. Силикон: Силикон негізіндегі желімдер әдетте икемділігі, тамаша термиялық тұрақтылығы және ылғал мен химиялық заттарға төзімділігі арқасында қатты иілгіш тақталарда қолданылады. Силикон желімдері кең температура диапазонына төтеп бере алады, бұл оларды икемділік пен жоғары температураға төзімділікті қажет ететін қолданбаларға қолайлы етеді. Олар қажетті электрлік қасиеттерді сақтай отырып, қатты және икемді қабаттар арасында тиімді байланысты қамтамасыз етеді.
D. Полиуретан: Полиуретанды желімдер қатты икемді ПХД-да икемділік пен байланыс беріктігінің тепе-теңдігін қамтамасыз етеді. Олар әртүрлі субстраттарға жақсы адгезияға ие және химиялық заттар мен температураның өзгеруіне тамаша төзімділік көрсетеді. Полиуретанды желімдер сонымен қатар дірілді сіңіреді және ПХД механикалық тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Олар көбінесе икемділік пен беріктікті қажет ететін қолданбаларда қолданылады.
E. Ультракүлгін сәулелермен емделетін шайыр: ультракүлгін сәулелермен емделетін шайыр - ультракүлгін сәуле (УК) әсер еткенде тез түзетілетін желім. Олар жылдам қосылу және қатаю уақытын ұсынады, бұл оларды жоғары көлемді өндіріске қолайлы етеді. Ультракүлгін сәулемен өңделетін шайырлар қатты және икемді негіздерді қоса алғанда, әртүрлі материалдарға тамаша адгезияны қамтамасыз етеді. Олар сондай-ақ тамаша химиялық төзімділік пен электрлік қасиеттерді көрсетеді. Ультракүлгін сәулемен өңделетін шайырлар әдетте қатты икемді ПХД үшін пайдаланылады, мұнда жылдам өңдеу уақыты мен сенімді байланыстыру маңызды.
F. Қысымға сезімтал желім (PSA): PSA - қысымды қолданған кезде байланыс түзетін жабысқақ материал. Олар қатты икемді ПХД үшін ыңғайлы, қарапайым байланыстыру шешімін ұсынады. PSA әр түрлі беттерге, соның ішінде қатты және икемді негіздерге жақсы адгезияны қамтамасыз етеді. Олар құрастыру кезінде орнын ауыстыруға мүмкіндік береді және қажет болған жағдайда оңай алынып тасталуы мүмкін. PSA сонымен қатар тамаша икемділік пен консистенцияны ұсынады, бұл оны ПХД иілу мен майыстыруды қажет ететін қолданбаларға қолайлы етеді.
Қорытынды:
Қатты икемді ПХД ықшам және әмбебап пакеттерде күрделі схемаларды жасауға мүмкіндік беретін заманауи электронды құрылғылардың ажырамас бөлігі болып табылады. Электрондық өнімдердің өнімділігі мен сенімділігін оңтайландыруды мақсат ететін инженерлер мен дизайнерлер үшін олардың құрылысында қолданылатын материалдарды түсіну өте маңызды. Бұл мақала қатты және икемді қабаттар мен жабысқақ материалдарды қоса алғанда, қатты икемді ПХД құрылысында жиі қолданылатын материалдарға бағытталған. Қаттылық, икемділік, ыстыққа төзімділік және құны сияқты факторларды ескере отырып, электроника өндірушілері қолданудың нақты талаптарына негізделген дұрыс материалдарды таңдай алады. Қатты қабаттар үшін FR4, икемді қабаттар үшін полиимид немесе байланыстыруға арналған эпоксид болсын, әрбір материал бүгінгі электроника өнеркәсібінде қатты икемді ПХД беріктігі мен функционалдығын қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады.
Жіберу уақыты: 16 қыркүйек 2023 ж
Артқа
