به عنوان یکی از اجزای کلیدی دستگاه های الکترونیکی، بهبود عملکرد برد مدار چاپی نقش مهمی در ارتقای پیشرفت کل صنعت الکترونیک ایفا می کند. با توسعه مداوم محصولات الکترونیکی به سمت کوچک سازی، سبک وزن، عملکرد بالا و قابلیت اطمینان بالا، الزامات برای مواد برد مدار چاپی به طور فزاینده ای سختگیرانه می شوند. پلیآمید، بهعنوان یک ماده پلیمری آلی با کارایی بالا، به دلیل عملکرد جامع برتر، به طور فزایندهای در زمینه برد مدار چاپی مورد استفاده قرار میگیرد و به تدریج به یک ماده کلیدی برای تولید مدارهای الکترونیکی در عصر جدید تبدیل میشود.
ویژگی های مواد پلی آمیدی
پلیآمید نوعی ترکیب پلیمری هتروسیکلیک آروماتیک با واحدهای آسیلآمین مکرر است که حاوی تعداد زیادی حلقههای آروماتیک و گروههای آسیلآمین در ساختار مولکولی خود است که خواص منحصربهفردی را به این ماده میبخشد.
مقاومت حرارتی عالی
پلی آمید پایداری حرارتی بسیار بالایی دارد و دمای انتقال شیشه ای آن معمولاً بین 250 درجه تا 350 درجه است. Tg برخی از پلیآمیدهای با کارایی بالا حتی میتواند از 400 درجه نیز فراتر رود. این بدان معناست که بردهای مدار چاپی پلیآمیدی میتوانند خواص فیزیکی و شیمیایی پایداری را در محیطهای با دمای بالا حفظ کنند و مستعد تغییر شکل، تخریب یا کاهش عملکرد نیستند، که میتواند نیازهای دستگاههای الکترونیکی را در محیطهای کاری با دمای بالا برآورده کند، مانند هوافضا، تجهیزات جانبی موتور الکترونیکی خودرو، به عنوان مثال، سیستمهای الکترونیکی موتورهای الکترونیکی برای کنترل دمای هوا، و غیره. تولید شده توسط موتور، و بردهای مدار چاپی پلی آمید می توانند عملکرد مدار پایدار را تضمین کنند و ایمنی پرواز را تضمین کنند.
عملکرد مکانیکی عالی
مواد پلی آمیدی دارای استحکام و مدول بالایی هستند، با استحکام کششی به طور کلی بین 100-300MPa و مدول خمشی تا 2-5GPa. این عملکرد مکانیکی عالی باعث میشود که بردهای مدار چاپی پلیآمید کمتر در معرض ترک خوردن، شکستن و موقعیتهای دیگر در اثر نیروهای خارجی قرار گیرند و پشتیبانی و حفاظت قابل اعتمادی را برای قطعات الکترونیکی فراهم کند. در عین حال، پلیآمید دارای درجه خاصی از انعطافپذیری است که به بردهای مدار چاپی پلیآمید مزیت منحصربهفردی در برخی از دستگاههای الکترونیکی میدهد که نیاز به خم شدن یا پیچشدن دارند، مانند بردهای مدار چاپی انعطافپذیر در دستگاههای نمایشگر انعطافپذیر، که میتوانند چندین بار خم شوند بدون اینکه بر عملکرد مدار تأثیر بگذارند.
عملکرد عایق الکتریکی خوب
پلی آمید دارای خواص عایق الکتریکی عالی است، با مقاومت حجمی تا 10 ^ 16{6}}10 ^ 18 Ω· سانتی متر، ثابت دی الکتریک بین 3-4، و مماس تلفات دی الکتریک کم. این برد مدارهای چاپی پلیآمید را قادر میسازد تا به طور موثر پتانسیلهای مختلف را در مدارها جدا کنند، تداخل سیگنال و پدیدههای نشتی را کاهش دهند و عملکرد پایدار دستگاههای الکترونیکی و انتقال دقیق سیگنال را تضمین کنند. در زمینه ارتباطات با فرکانس بالا، مانند ایستگاههای پایه 5G، ارتباطات ماهوارهای و سایر برنامههایی که به کیفیت انتقال سیگنال بسیار بالا نیاز دارند، ویژگیهای ثابت دی الکتریک پایین و تلفات دی الکتریک پایین تختههای مدار چاپی پلیآمید میتواند به طور موثری تلفات و تأخیرها را در حین انتقال سیگنال کاهش دهد، کارایی و کیفیت ارتباط را بهبود بخشد.
مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی
پلی آمید تحمل خوبی در برابر اکثر حلال های آلی، اسیدها، بازها و سایر مواد شیمیایی دارد و می تواند عملکرد پایدار را در محیط های شیمیایی پیچیده حفظ کند. این ویژگی باعث میشود که بردهای مدار چاپی پلیآمید برای دستگاههای الکترونیکی در محیطهای خاص مانند سیستمهای نظارت و کنترل در تولید مواد شیمیایی، دستگاههای الکترونیکی در محیطهای دریایی و غیره مناسب باشند که میتواند به طور موثری طول عمر تجهیزات را افزایش داده و قابلیت اطمینان آن را بهبود بخشد.
فرآیند تولید برد مدار چاپی پلی آمید
فرآیند تولید برد مدار چاپی پلیآمید مشابه فرآیند تولید برد مدار چاپی سنتی است، اما به دلیل ماهیت خاص مواد پلیآمید، فرآیندها و تجهیزات خاصی در برخی از لینکهای کلیدی مورد نیاز است.
آماده سازی بستر
برای تهیه بسترهای پلی آمیدی معمولا از روش های پوشش دهی یا لمینیت استفاده می شود. روش پوشش به این صورت است که یک محلول رزین پلیآمید را به طور یکنواخت روی یک حامل پوشانده، یک فیلم پلیآمیدی را از طریق خشک کردن، پخت و سایر فرآیندها تشکیل میدهد و سپس آن را با مواد رسانا مانند فویل مس ترکیب میکند. روش لمینیت به این صورت است که فیلم پلیآمید و فویل مسی را با هم در دمای بالا و فشار بالا لمینت میکنند تا یک روکش مسی انعطافپذیر- با استحکام اتصال خوب تشکیل دهند. در این فرآیند، کنترل دقیق پارامترهایی مانند دما، فشار و زمان برای اطمینان از پیوند قوی بین فیلم پلیآمید و ماده رسانا مورد نیاز است و در عین حال اطمینان حاصل میشود که عملکرد ماده پلیآمید تحت تأثیر قرار نمیگیرد.
تولید خط
ساخت مدار فرآیند اصلی تولید برد مدار چاپی است. برای بردهای مدار چاپی پلیآمید، تکنیکهای رایج ساخت مدار شامل فوتولیتوگرافی و اچینگ است. فوتولیتوگرافی استفاده از فناوری فوتولیتوگرافی برای انتقال الگوهای مدار از پیش ساخته شده بر روی یک لایه مقاوم در برابر نور روی یک بستر پلیآمید و سپس حذف فویل مس ناخواسته از طریق فرآیندهایی مانند توسعه و اچ برای تشکیل الگوهای مدار دقیق است. روش اچینگ شامل پوشاندن مستقیم بستر پلیآمید با رزیست و حکاکی کردن فویل مسی محافظت نشده با استفاده از محلول اچ برای به دست آوردن مدار مورد نظر است. با بهبود مستمر الزامات محصولات الکترونیکی برای دقت مدار مدار چاپی، تکنیکهای فوتولیتوگرافی پیشرفته مانند لیتوگرافی فرابنفش شدید و لیتوگرافی پرتو الکترونی به تدریج در تولید بردهای مدار چاپی پلیآمید برای دستیابی به عرض خطوط/فاصله خطوط کمتر و پاسخگویی به تقاضا برای سیمکشی با چگالی بالا استفاده میشوند.
حفاری و فلزسازی
حفاری سوراخ بر روی بردهای مدار چاپی پلی آمید گام مهمی در دستیابی به اتصالات الکتریکی بین لایه های مختلف است. به دلیل سختی بالای مواد پلیآمید، حفاریهای مکانیکی معمولی میتوانند به راحتی منجر به مشکلاتی مانند دیوارههای سوراخ و سوراخهای ناهموار شوند که بر کیفیت سوراخها و متعاقب آن اثر فلزی شدن تأثیر میگذارد. بنابراین، تکنیکهای حفاری لیزری مانند لیزر CO 2، لیزر فرابنفش و غیره اغلب برای دستیابی به پردازش حفاری با دقت و کیفیت بالا، بهویژه برای پردازش دیافراگمهای کوچک (مانند 0.1 میلیمتر یا کمتر) استفاده میشوند. پس از اتمام حفاری، دیوار سوراخ باید فلزی شود تا رسانایی خوبی به آن بدهد. روشهای متالیزاسیون متداول شامل آبکاری مس شیمیایی و آبکاری مس است که یک لایه مس فلزی یکنواخت را روی سطح دیواره سوراخ میگذارد تا اتصالات الکتریکی قابل اعتماد بین لایههای مختلف مدارها حاصل شود.
درمان سطح
به منظور بهبود لحیم کاری، مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد الکتریکی بردهای مدار چاپی پلی آمیدی، عملیات سطح مورد نیاز است. فرآیندهای معمول تصفیه سطح شامل تسطیح هوای داغ، آبکاری طلای نیکل شیمیایی، فیلم محافظ لحیم کاری ارگانیک و غیره است. تسطیح با هوای گرم فرآیند غوطه ور کردن برد مدار چاپی در لحیم مذاب و سپس استفاده از هوای گرم برای دمیدن لحیم اضافی، تشکیل یک پوشش لحیم کاری یکنواخت بر روی سطح برد مدار چاپی و بهبود قابلیت لحیم کاری آن است. آبکاری شیمیایی نیکل طلا فرآیندی است که ابتدا یک لایه نیکل بر روی سطح یک برد مدار چاپی رسوب میکند و سپس لایه دیگری از آبکاری طلا انجام میشود. لایه نیکل می تواند از انتشار مس جلوگیری کند، در حالی که لایه طلا دارای رسانایی و لحیم کاری خوبی است و همچنین می تواند مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر اکسیداسیون برد مدار چاپی را بهبود بخشد. فیلم محافظ لحیم کاری ارگانیک لایه ای از فیلم محافظ آلی پوشش داده شده بر روی سطح برد مدار چاپی است که می تواند مس روی سطح برد مدار چاپی را برای مدت زمان معینی از اکسیداسیون محافظت کند و لحیم کاری آن را بهبود بخشد. فرآیندهای مختلف تصفیه سطح برای سناریوهای کاربردی مختلف مناسب هستند و باید با توجه به نیازهای خاص انتخاب شوند.
مزایای عملکرد برد مدار چاپی پلی آمید
سبک و کوچک
مواد پلیآمیدی چگالی کم و انعطافپذیری و پردازشپذیری خوبی دارند که میتواند به سبکسازی و کوچکسازی بردهای مدار چاپی دست یابد. در برخی از دستگاه های الکترونیکی با الزامات بسیار سخت برای وزن و حجم، مانند محصولات الکترونیکی قابل حمل، تجهیزات هوافضا و غیره، استفاده از برد مدار چاپی پلی آمید می تواند به طور موثر وزن و حجم تجهیزات را کاهش دهد، قابلیت حمل و استفاده از فضا را بهبود بخشد. به عنوان مثال، در گوشیهای هوشمند، استفاده از FPC پلیآمید میتواند به اتصال انعطافپذیر مدارهای داخلی دست یابد، فضای سیمکشی را کاهش دهد و امکان طراحی ظاهری نازکتر و سبکتر گوشی را فراهم کند.
قابلیت اطمینان بالا
برد مدار چاپی پلیآمید با مقاومت حرارتی عالی، خواص مکانیکی و عملکرد عایق الکتریکی، میتواند عملکرد پایدار را در محیطهای پیچیده مختلف حفظ کند و از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار است. چه در محیطهای سخت مانند دمای بالا، رطوبت بالا، تداخل الکترومغناطیسی قوی، یا تحت فشارهای مکانیکی مکرر مانند لرزش و ضربه، بردهای مدار چاپی پلیآمید میتوانند عملکرد عادی دستگاههای الکترونیکی را تضمین کرده و احتمال خرابی را کاهش دهند. این منجر به کاربرد گسترده بردهای مدار چاپی پلیآمید در زمینههای پزشکی و سایر زمینهها شده است که نیاز به قابلیت اطمینان تجهیزات بسیار بالایی دارند. در مراقبتهای بهداشتی، دستگاههای الکترونیکی باید به طور قابل اعتماد در محیطهای شدید مختلف کار کنند، و بردهای مدار چاپی پلیآمید میتوانند این نیاز سختگیرانه را برآورده کنند تا از اجرای روان کارها اطمینان حاصل کنند.
برای انتقال سیگنال با فرکانس بالا-و{1}}سرعت بالا سازگار شوید
با توسعه سریع فناوریهایی مانند ارتباطات 5G و{1}}انتقال داده با سرعت بالا، الزامات برای عملکرد-فرکانس و سرعت بالا{3}} انتقال سیگنال بردهای مدار چاپی به طور فزایندهای در حال افزایش است. ویژگی های ثابت دی الکتریک کم و تلفات دی الکتریک کم مواد پلی آمیدی به بردهای مدار چاپی پلی آمیدی مزایای قابل توجهی در انتقال سیگنال با فرکانس بالا و سرعت بالا می دهد. این می تواند به طور موثر تلفات و تأخیرها را در حین انتقال سیگنال کاهش دهد، اعوجاج و تداخل سیگنال را به حداقل برساند و از یکپارچگی و دقت سیگنال اطمینان حاصل کند. در سناریوهای کاربردی با فرکانس بالا و{10}بالا{10}}مانند ماژولهای RF برای ایستگاههای پایه 5G و مادربردها برای سرورهای{12}سرعت بالا، برد مدار چاپی پلیآمید به یکی از مواد ترجیحی تبدیل شده است که پشتیبانی قوی برای دستیابی به سرعت{13} بالا و انتقال پایدار دادهها ارائه میکند.