Войти
Изображение гибких печатных плат Miraco до удаления панелей. 
Камера Olympus Stylus без футляра, демонстрирующая гибкую схему Гибкая электроника, также известная как гибкие схемы, - это технология для сборки электронных схем путем установки электронных устройств на гибких пластиковые подложки, такие как полиимид, PEEK или прозрачная проводящая полиэфирная пленка. Кроме того, гибкие схемы могут быть трафаретной печатью серебряными схемами на полиэстере. Гибкие электронные сборки могут быть изготовлены с использованием идентичных компонентов, используемых для жестких печатных плат, что позволяет плате принимать желаемую форму или изгибаться во время использования. Альтернативный подход к гибкой электронике предлагает различные методы травления для уменьшения толщины традиционной кремниевой подложки до нескольких десятков микрометров для получения разумной гибкости, называемой гибким кремнием (радиус изгиба ~ 5 мм).
Гибкие печатные схемы (FPC) изготавливаются с использованием фотолитографической техники. логия. Альтернативный способ изготовления гибких фольговых цепей или гибких плоских кабелей (FFC) заключается в ламинировании очень тонких (0,07 мм) медных полос между двумя слоями ПЭТ. Эти слои ПЭТ, обычно толщиной 0,05 мм, покрыты клеем, который является термореактивным, и активируются в процессе ламинирования. FPC и FFC имеют несколько преимуществ во многих приложениях:
Гибкие схемы часто используются в качестве соединителей в различных приложениях, где гибкость, экономия места или производственные ограничения ограничивают удобство обслуживания жесткие печатные платы или ручная проводка. Обычно гибкие схемы используются в компьютерных клавиатурах; в большинстве клавиатур используются гибкие схемы для коммутирующей матрицы.
. При изготовлении LCD стекло используется в качестве подложки. Если вместо этого использовать в качестве подложки тонкий гибкий пластик или металлическую фольгу, вся система может быть гибкой, поскольку пленка, нанесенная на верхнюю часть подложки, обычно очень тонкая, порядка нескольких микрометров.
Органические светодиоды (OLED) обычно используются вместо задней подсветки для гибких дисплеев, создавая гибкий дисплей на органических светодиодах.
Большинство гибких схем представляют собой структуры пассивной проводки, которые используются для соединения электронных компонентов, таких как интегральные схемы, резисторы, конденсаторы и тому подобное; однако некоторые из них используются только для соединения между другими электронными узлами напрямую или с помощью соединителей.
В автомобильной сфере гибкие цепи используются в приборных панелях, элементах управления под капотом, в цепях, которые должны быть скрыты внутри потолка кабины, а также в системах ABS. В компьютерной периферии гибкие схемы используются на движущейся печатающей головке принтеров и для передачи сигналов на движущийся рычаг, несущий головки чтения / записи дисководов. В устройствах бытовой электроники используются гибкие схемы в камерах, персональных развлекательных устройствах, калькуляторах или мониторах для упражнений.
Гибкие схемы используются в промышленных и медицинских устройствах, где требуется множество соединений в компактном корпусе. Сотовые телефоны - еще один широко распространенный пример гибких схем.
Гибкие солнечные элементы были разработаны для питания спутников. Эти ячейки легкие, их можно свернуть для запуска и легко развернуть, что делает их подходящими для приложения. Их также можно вшить в рюкзаки или верхнюю одежду.
Патенты, выпущенные на рубеже 20-го века, показывают, что ранние исследователи предполагали способы изготовления плоских проводников, зажатых между слоями изоляционный материал для разводки электрических цепей для использования в ранних устройствах коммутации телефонии. Одно из самых ранних описаний того, что можно было бы назвать гибкой схемой, было обнаружено доктором Кеном Гиллео и раскрыто в английском патенте Альберта Хансена в 1903 году, где Хансен описал конструкцию, состоящую из плоских металлических проводников на парафине <26.>мелованная бумага. Лабораторные книги Томаса Эдисона того же периода также указывают на то, что он собирался покрыть узоры целлюлозной камеди, нанесенные на льняную бумагу, порошком графита, чтобы создать то, что могло бы явно были гибкими схемами, хотя нет никаких доказательств того, что это было сведено к практике.
В публикации Кледо Брунетти и Роджера В. Кертиса «Printed Circuit Techniques» 1947 года краткое обсуждение создания цепей на основе того, что могло бы быть гибкими изоляционными материалами (например, бумага ), показало, что Идея была реализована, и в 1950-х годах изобретатели Sanders Associates (Нашуа, штат Нью-Хэмпшир ) Виктор Дальгрен и основатель компании Ройден Сандерс добились значительных успехов в разработке и патентовании процессов печати и травления плоских проводников на гибкие базовые материалы для замены жгутов. Реклама 1950 года, размещенная Photocircuits Corporation в Нью-Йорке, также продемонстрировала их активный интерес к гибким схемам.
Сегодня гибкие схемы, которые также широко известны во всем мире, как гибкие печатные схемы, гибкие печатные платы, гибкие схемы, используются во многих продуктах. Большая заслуга принадлежит усилиям японских инженеров-упаковщиков электроники, которые нашли бесчисленное множество новых способов применения технологии гибких схем. В течение последнего десятилетия гибкие схемы оставались одними из самых быстрорастущих сегментов рынка межсетевых соединений. Более поздний вариант технологии гибких схем называется «гибкая электроника», который обычно включает в себя интеграцию как активных, так и пассивных функций при обработке.
Существует несколько основных конструкций гибких схем, но между разными типами существуют значительные различия в их конструкции. Ниже приводится обзор наиболее распространенных типов конструкций гибких схем
Односторонние гибкие схемы имеют единственный проводящий слой, сделанный либо из металла, либо из проводящего (металлического наполнения).) полимер на гибкой диэлектрической пленке. Функции завершения компонентов доступны только с одной стороны. В основной пленке могут быть сформированы отверстия, чтобы позволить выводам компонентов проходить через них для соединения, обычно с помощью пайки . Односторонние гибкие схемы могут изготавливаться с такими защитными покрытиями, как покровные слои или покровные покрытия, или без них, однако наиболее распространенной практикой является использование защитного покрытия поверх цепей. Разработка устройств для поверхностного монтажа на напыленных проводящих пленках позволила производить прозрачные светодиодные пленки, которые используются в светодиодном стекле, но также гибкие.
Гибкие схемы с двойным доступом, также известные как гибкие с задним доступом, представляют собой гибкие схемы с одним проводящим слоем, но обработанные для обеспечения доступа к выбранным функциям рисунка проводника с обеих сторон. Хотя этот тип схемы имеет определенные преимущества, специальные требования к обработке для доступа к функциям ограничивают ее использование.
Скульптурные гибкие схемы представляют собой новое подмножество обычных гибких схемных структур. Процесс изготовления включает в себя специальный метод многоступенчатого травления гибкой схемы, который дает гибкую схему с готовыми медными проводниками , причем толщина проводника различается в разных местах по длине. (то есть проводники тонкие в гибких областях и толстые в точках соединения).
Двухсторонние гибкие схемы - это гибкие схемы, имеющие два слоя проводников. Эти гибкие схемы могут изготавливаться с металлическими сквозными отверстиями или без них, хотя варианты с металлическими сквозными отверстиями встречаются гораздо чаще. Когда она сконструирована без металлических сквозных отверстий, а доступ к элементам подключения доступен только с одной стороны, схема определяется как «Тип V (5)» в соответствии с военными спецификациями. Это не обычная практика, но это вариант. Из-за металлического сквозного отверстия выводы для электронных компонентов предусмотрены на обеих сторонах схемы, что позволяет размещать компоненты с обеих сторон. В зависимости от требований к конструкции, двухсторонние гибкие схемы могут быть изготовлены с защитными покровными слоями на одной, обеих или ни одной из сторон завершенной схемы, но чаще всего производятся с защитным слоем с обеих сторон. Одним из основных преимуществ этого типа подложки является то, что она позволяет очень легко выполнять перекрестные соединения. Многие односторонние схемы построены на двусторонней подложке только потому, что имеют одно или два перекрестных соединения. Примером такого использования является схема, соединяющая коврик для мыши с материнской платой портативного компьютера. Все соединения в этой схеме расположены только на одной стороне подложки, за исключением очень маленького перекрестного соединения, которое использует вторую сторону подложки.
Гибкие схемы, имеющие три или более слоев проводников, известны как многослойные гибкие схемы. Обычно слои соединяются между собой посредством металлических сквозных отверстий, хотя это не является требованием определения, поскольку можно обеспечить отверстия для доступа к функциям нижнего уровня схемы. Слои многослойной гибкой схемы могут или не могут быть непрерывно ламинированы вместе по всей конструкции, за очевидным исключением областей, занятых плакированными сквозными отверстиями. Практика прерывистого ламинирования обычна в случаях, когда требуется максимальная гибкость. Это достигается за счет того, что участки, где должно произойти изгибание или изгиб, остаются несвязанными.
Жестко-гибкие схемы представляют собой гибкую схему гибридной конструкции, состоящую из жестких и гибких подложек, которые соединены вместе в единую структуру. Жесткие и гибкие схемы не следует путать с жесткими гибкими конструкциями, которые представляют собой просто гибкие схемы, к которым прикреплен элемент жесткости, чтобы локально поддерживать вес электронных компонентов. Жесткая или усиленная гибкая схема может иметь один или несколько проводящих слоев. Таким образом, хотя эти два термина могут звучать одинаково, они представляют собой совершенно разные продукты.
Слои жесткого гибкого элемента также обычно электрически соединяются между собой посредством металлических сквозных отверстий. На протяжении многих лет жестко-гибкие схемы пользовались огромной популярностью среди разработчиков военной продукции, однако эта технология нашла все более широкое применение в коммерческих изделиях. Из-за проблем, которые часто рассматриваются как специализированный продукт для небольших объемов приложений, в 1990-х годах компания Compaq Computer сделала впечатляющие усилия по использованию этой технологии при производстве плат для портативных компьютеров. В то время как основная жестко-гибкая печатная плата компьютера не прогибалась во время использования, в последующих конструкциях Compaq использовала жестко-гибкие схемы для шарнирного кабеля дисплея, выдерживая десятки тысяч изгибов во время тестирования. К 2013 году использование жестких и гибких схем в потребительских портативных компьютерах стало обычным явлением.
Жестко-гибкие плиты обычно представляют собой многослойные конструкции; однако иногда используются конструкции с двумя металлическими слоями.
Гибкие схемы из толстой полимерной пленки (PTF) являются настоящими печатными схемами, поскольку проводники фактически напечатаны на полимерной основе фильм. Обычно они представляют собой структуры с однопроводным слоем, однако два или более металлических слоя могут быть напечатаны последовательно, а изолирующие слои напечатаны между напечатанными слоями проводников или с обеих сторон. Несмотря на более низкую проводимость проводников и, следовательно, не подходящие для всех применений, схемы из PTF успешно используются в широком диапазоне маломощных приложений при немного более высоких напряжениях. Клавиатуры - обычное применение, однако этот экономичный подход к производству гибких схем имеет широкий спектр потенциальных применений.
Каждый элемент конструкции гибкой схемы должен соответствовать предъявляемым к нему требованиям на протяжении всего срока службы продукта. Кроме того, этот материал должен надежно работать вместе с другими элементами конструкции гибкой схемы, чтобы гарантировать простоту изготовления и надежность. Ниже приводится краткое описание основных элементов конструкции гибкой схемы и их функций.
Материал основы представляет собой гибкую полимерную пленку, которая обеспечивает основу для ламината. В нормальных условиях основной материал гибкой схемы обеспечивает большинство основных физических и электрических свойств гибкой схемы. В случае бесклеевых схемных конструкций основной материал обеспечивает все характерные свойства. Хотя возможен широкий диапазон толщины, наиболее гибкие пленки предоставляются в узком диапазоне относительно тонких размеров от 12 мкм до 125 мкм (от 1/2 мил до 5 мил), но возможны более тонкие и толстые материалы. Более тонкие материалы, конечно, более гибкие, и для большинства материалов увеличение жесткости пропорционально кубу толщины. Таким образом, например, это означает, что при удвоении толщины материал становится в восемь раз более жестким и будет прогибаться только на 1/8 меньше при той же нагрузке. В качестве основных пленок используется ряд различных материалов, в том числе: полиэфир (ПЭТ), полиимид (PI), полиэтиленнафталат (PEN), полиэфиримид (PEI), а также различные фторполимеры (FEP) и сополимеры. Полиимидные пленки являются наиболее распространенными из-за их сочетания выгодных электрических, механических, химических и термических свойств.
Клеи используются в качестве связующего материала для создания ламината. Когда дело доходит до термостойкости, клей обычно является элементом, ограничивающим характеристики ламината, особенно когда полиимид является основным материалом. Из-за ранее возникших трудностей, связанных с полиимидными клеями, во многих полиимидных гибких схемах в настоящее время используются клеевые системы из различных семейств полимеров. Однако некоторые новые термопластичные полиимидные клеи имеют важное значение для дорог. Как и в случае с основными пленками, клеи бывают разной толщины. Выбор толщины обычно зависит от области применения. Например, при создании покровных слоев обычно используют клей разной толщины, чтобы удовлетворить требования к заполнению медной фольги разной толщины, с которой можно встретиться.
Металлическая фольга чаще всего используется в качестве проводящего элемента гибкого ламината. Металлическая фольга - это материал, из которого обычно протравливаются цепи. Доступен широкий выбор металлической фольги разной толщины, из которой можно выбрать и создать гибкую схему, однако медная фольга служит для подавляющего большинства всех применений гибких схем. Превосходное соотношение цены и физических и электрических характеристик меди делает ее отличным выбором. На самом деле существует множество различных типов медной фольги. IPC определяет восемь различных типов медной фольги для печатных схем, разделенных на две более широкие категории: электроосажденная и деформируемая, каждая из которых имеет четыре подтипа.) В результате существует ряд различных типов медной фольги, доступных для приложений гибких схем. служить разнообразным целям различных конечных продуктов. У большинства медных фольг обычно применяется тонкая поверхностная обработка одной стороны фольги, чтобы улучшить ее адгезию к основной пленке. Медная фольга бывает двух основных типов: деформируемая (катаная) и электроосажденная, и их свойства существенно различаются. Рулонная и отожженная фольга является наиболее распространенным выбором, однако все более популярными становятся более тонкие пленки с гальваническим покрытием.
В некоторых нестандартных случаях производителю схемы может быть предложено создать специальный ламинат с использованием указанной альтернативной металлической фольги, такой как специальный медный сплав или другая металлическая фольга в конструкции. Это достигается путем ламинирования фольги на пленку-основу с клеем или без клея, в зависимости от природы и свойств основной пленки.
Спецификации разработаны для обеспечения общее понимание того, как должен выглядеть продукт и как он должен работать. Стандарты разрабатываются непосредственно ассоциациями производителей, такими как Association Connecting Electronics Industries (IPC), и пользователями гибких схем.
 | Викискладе есть носители, относящиеся к Гибкая электроника. |
