Следующее поколение гибких плат: Эластичные

(мнение управляющего директора компании г-на Доминика Нумакура в журнале «Дизайн007» июнь 2020 года)

25 июня 2020 года

Мой опыт в индустрии гибких плат охватывает почти 40 лет. Объём промышленного производства экспоненциально вырос во время карьерного роста, когда производство плат переместилось из Северной Америки и Европы в Восточную Азию. Япония была промышленным лидером потребительского рынка, но всё распространилось среди новых компаний Тайваня, Кореи и Китая.

Возросло число стран, производящих платы, но основной процесс конструирования и производства остался тем же. В то время, как плотность плат становится гораздо выше, а автоматизация процессов снижает стоимость производства, разработчики плат всё ещё используют односторонние, двусторонние и гибко-жёсткие конструкции в своих разработках. Используя гибкие платы, стали доступны несколько новых возможностей конструирования. Они — революционны, благодаря их уникальным параметрам и не могут быть созданы, используя традиционные гибкие платы. Давайте посмотрим на следующее поколение этих гибких плат.

Носимая электроника и устройства по сохранению здоровья потребовали необходимости в эластичности гибких плат. Традиционные гибкие платы построены на тонких, гибких, пластиковых плёнках таких, как полиамидные и полиэтилен терефталатные (РЕТ) плёнки.

Обычный конструктив этих гибких плат позволяет им сгибаться 10 миллионов раз и являясь причиной их использования в качестве основного проводного материала для механических и электронных устройств в драйверах твёрдого диска и струйных принтерах.

Новые применения носимых и медицинских устройств потребовали эластичности плат, соприкасающихся с телом человека. Традиционные гибкие платы не могут удовлетворять новым требованиям такой продукции. Основные прецизионные проводники плат базовых плёнок предполагают размерную стабильность, когда новые применения — полностью противоположны.

Несколько изготовителей плат и поставщиков материала объединились для разработки новых, эластичных, гибких плат. Уретановая резина может быть подходящим базовым материалом при улучшении её относительно низкой теплостойкости. Силиконовая резина превосходный для использования материал базового слоя и покрытия, благодаря теплостойкости и прозрачности. Единственная проблема — увеличение стоимости.

Эластичный проводящий материал должен быть адресным. Одно из решений поставщиков материала создать фольгированные медью подложки с эластичными слоями. Изготовители плат могли бы вытравливать медную фольгу, создавая платы, используя обычный процесс производства гибких плат. Медные фольги не имеют равной эластичности резине, поэтому проводники должны иметь извилистый рисунок (Рисунок1).

Такой рисунок позволяет плате растягиваться на 50%.

Рис. 1 Эластичные, гибкие платы с извилистым рисунком компании «Oki Cable»

Создание гибких проводников, используя процесс стеклографической печати может быть выбором для эластичных проводников. Печатные проводники могут иметь связывающий материал, но проводимость платы снижается на одну сотую.

Другим вызовом эластичных проводников является их нестабильность. Сопротивление проводника пропорционально удлинению схемы. Например, при растяжении проводника на 100% сопротивление удваивается. Требуется извилистый рисунок печатных проводников. К сожалению, применяя извилистый рисунок вместо постоянного, увеличивается необходимое пространство для плат. С увеличением плат растёт стоимость, что неприемлемо из-за увеличения расхода материала. Может потребоваться существенная идея и сноровка в построении высокоплотных плат на эластичных подложках.

В создании эластичных плат не используется традиционное мышление. Так как сопротивление эластичного проводника пропорционально растяжению, можно установить на сколько растянут проводник, замеряя сопротивление. Это основной принцип тензометрического датчика.

Спрос на эластичные, гибкие платы значительно вырастет в последующие десятилетия, так как рынок носимой, медицинской электроники продолжит расти. Этот сегмент заставляет нас нетрадиционно задуматься об использовании материала, о новых идеях конструирования и производственных процессах. Возможно всё.

.

*************************

Во взаимовыгодной работе обеспечена информационная поддержка, консультирование, сопровождение технологического процесса, правильная расстановка подобранного оборудования, его поставка, наладка, сервис и обеспечение базовыми и расходными материалами.

По возможному сотрудничеству в технологиях сборочно-монтажного производства и изготовления печатных плат просьба использовать следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллиннское шоссе, 206

Электронная почта: office@bmptek.ru

Тел. +7 (921) 895−1422, (812) 994−9502

Управляющий проекта — Алексей Леонов