Elastyczny Obwód Drukowany (FPC), ze swoimi znacznymi zaletami, takimi jak lekkość, cienkość oraz zdolność do swobodnego zginania i składania, jest szeroko stosowany w przemyśle elektronicznym. Technologia FPC narodziła się w latach 70. XX wieku, początkowo opracowana przez Stany Zjednoczone w celu rozwoju technologii rakietowej na potrzeby eksploracji kosmosu. Technologia ta wykorzystuje folię poliestrową lub poliimid jako podłoże, oferując wysoką niezawodność i doskonałą elastyczność. Poprzez osadzanie projektów obwodów na elastycznych podłożach z tworzyw sztucznych, FPC może integrować dużą liczbę precyzyjnych komponentów w ograniczonej przestrzeni, tworząc elastyczny obwód. Ten typ obwodu można dowolnie zginać i składać, charakteryzuje się lekkością, małą objętością, dobrym odprowadzaniem ciepła i łatwą instalacją, tym samym przełamując ograniczenia tradycyjnych technologii łączeniowych. Struktura FPC obejmuje głównie folię izolacyjną, przewodnik i klej. Jako kluczowe rozwiązanie spełniające wymagania miniaturyzacji i mobilności produktów elektronicznych, FPC znacznie zmniejsza objętość i wagę urządzeń elektronicznych, wpisując się w trendy rozwoju wysokiej gęstości, miniaturyzacji i wysokiej niezawodności.

Skład Materiałowy FPC    

1. Folia Izolacyjna

Folia izolacyjna tworzy warstwę bazową obwodu, a klej służy do mocowania warstwy przewodnika do warstwy izolacyjnej. W konstrukcjach wielowarstwowych folia izolacyjna służy również jako klej wewnętrzny i może działać jako warstwa ochronna, chroniąc obwód przed kurzem i wilgocią, jednocześnie zmniejszając naprężenia podczas zginania. Warstwa przewodnika jest zwykle wykonana z folii miedzianej, która służy do uzyskania funkcji przewodzenia obwodu.

2. Przewodnik

Folia miedziana jest najczęściej stosowanym materiałem przewodzącym w FPC, który może być produkowany w procesach elektroosadzania (ED) lub galwanizacji. Folia miedziana elektroosadzana ma błyszczącą i matową stronę, ze specjalną obróbką w celu zwiększenia jej właściwości adhezyjnych. Folia miedziana kuta łączy w sobie elastyczność i sztywność, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających dynamicznego ugięcia.

3. Klej

Klej służy nie tylko do łączenia folii izolacyjnej z materiałem przewodzącym, ale może również służyć jako warstwa wierzchnia lub powłoka ochronna. Warstwa wierzchnia jest formowana przez sitodruk kleju na folii izolacyjnej, tworząc strukturę laminowaną. Nie wszystkie struktury laminowane zawierają klej; struktury laminowane bezklejowe umożliwiają cieńsze projekty obwodów i wyższą elastyczność, jednocześnie poprawiając przewodność cieplną. Ponieważ struktura bezklejowa eliminuje opór cieplny, jej przewodność cieplna jest wyższa niż w przypadku struktur laminowanych na bazie kleju, co czyni ją odpowiednią do pracy w wysokich temperaturach.

Proces Produkcji FPC

FPC występuje w różnych typach, w tym FPC jednostronne, FPC dwustronne i FPC wielowarstwowe. Procesy produkcyjne różnią się w zależności od typu.

Przebieg Procesu dla FPC Dwustronnych i Wielowarstwowych

Cięcie → Wiercenie → PTH (Plated Through Hole - metalizacja otworów przelotowych) → Galwanizacja → Wstępna obróbka → Laminowanie folią suchą → Wyrównanie → Naświetlanie → Wywoływanie → Galwanizacja wzoru → Stripping → Wstępna obróbka → Laminowanie folią suchą → Wyrównanie → Naświetlanie → Wywoływanie → Trawienie → Stripping → Obróbka powierzchni → Laminowanie folią ochronną → Laminowanie → Utwardzanie → Niklowanie i złocenie → Drukowanie tekstu → Cięcie → Testowanie elektryczne → Wykrawanie → Kontrola końcowa → Pakowanie → Wysyłka

Przebieg Procesu dla FPC Jednostronnych

Cięcie → Wiercenie → Laminowanie folią suchą → Wyrównanie → Naświetlanie → Wywoływanie → Trawienie → Laminowanie folią ochronną → Laminowanie → Utwardzanie → Obróbka powierzchni → Niklowanie i złocenie → Drukowanie tekstu → Cięcie → Testowanie elektryczne → Wykrawanie → Kontrola końcowa → Pakowanie

(Uwaga: Powyższe przebiegi procesów mogą być dostosowywane i optymalizowane zgodnie z rzeczywistymi wymaganiami produkcyjnymi.)

Analiza Zalety i Wady FPC

Zalety FPC

Elastyczny Obwód Drukowany jest wykonany z elastycznych podłoży izolacyjnych i oferuje liczne zalety, których sztywne obwody drukowane nie mogą dorównać:

l Wysoka Elastyczność: FPC można dowolnie zginać, zwijać i składać, umożliwiając trójwymiarowe rozmieszczenie zgodnie z wymaganiami układu przestrzennego, osiągając zintegrowaną konstrukcję montażu komponentów i połączeń obwodów.

l Lekkość i Miniaturyzacja: FPC znacznie zmniejsza objętość i wagę produktów elektronicznych, wpisując się w trendy projektowania wysokiej gęstości, miniaturyzacji i wysokiej niezawodności. Dlatego FPC jest szeroko stosowany w lotnictwie, wojsku, komunikacji mobilnej, laptopach, peryferiach komputerowych, PDA, aparatach cyfrowych i innych dziedzinach.

l Doskonałe Odprowadzanie Ciepła i Wydajność Lutowania: FPC ma dobre odprowadzanie ciepła i lutowalność, ułatwiając montaż i obniżając ogólne koszty. Połączenie elastycznych i sztywnych konstrukcji częściowo kompensuje niewystarczającą nośność komponentów elastycznych podłoży.

Wady FPC

l Wysokie Koszty Początkowe: Ponieważ FPC jest projektowany i produkowany na zamówienie dla konkretnych zastosowań, początkowe koszty projektowania obwodów, okablowania i fotolitografii są stosunkowo wysokie. O ile nie ma specjalnych wymagań, FPC nie jest zalecany do zastosowań w małych seriach.

l Trudna Konserwacja i Wymiana: Po wyprodukowaniu FPC, jeśli wymagane są modyfikacje projektu, należy rozpocząć od oryginalnego planu lub danych programowania, co komplikuje proces. Dodatkowo, powierzchnia FPC jest zwykle pokryta folią ochronną, a naprawy wymagają usunięcia folii ochronnej, naprawy problemu, a następnie ponownego nałożenia folii, co zwiększa trudność konserwacji.

l Podatność na Uszkodzenia: Podczas instalacji i podłączania, niewłaściwe obchodzenie się może łatwo uszkodzić FPC. Lutowanie i przeróbki wymagają personelu z profesjonalnym przeszkoleniem, podnosząc próg operacyjny.