Elektroonikaseadmete põhikomponendina mängib trükkplaadi jõudluse parandamine kogu elektroonikatööstuse arengu edendamisel otsustavat rolli. Elektroonikatoodete pideva arendamisega miniatuursuse, kerge, suure jõudlusega ja suure töökindluse suunas muutuvad nõuded trükkplaatide materjalidele üha karmimaks. Polüimiidi kui suure jõudlusega-orgaanilist polümeermaterjali kasutatakse trükkplaatide valdkonnas tänu selle suurepärasele terviklikule jõudlusele üha enam ja sellest on järk-järgult saamas uuel ajastul elektroonikalülituste tootmise võtmematerjal.
Polüimiidmaterjalide omadused
Polüimiid on korduvate atsüülimiinühikutega aromaatne heterotsükliline polümeerühend, mis sisaldab oma molekulaarstruktuuris suurel hulgal aromaatseid ringe ja atsüülimiinrühmi, andes materjalile palju ainulaadseid omadusi.
Suurepärane kuumakindlus
Polüimiidil on äärmiselt kõrge termiline stabiilsus ja selle klaasistumistemperatuur on tavaliselt vahemikus 250 kuni 350 kraadi. Mõne suure jõudlusega -polüimiidi Tg võib isegi ületada 400 kraadi. See tähendab, et polüimiidtrükkplaadid suudavad säilitada stabiilseid füüsikalisi ja keemilisi omadusi kõrgel temperatuuril{6}} ning nad ei ole altid deformatsioonile, lagunemisele ega jõudluse halvenemisele, mis võib rahuldada elektroonikaseadmete vajadusi kõrgel temperatuuril töökeskkonnas, nagu lennundus, autode elektroonilised mootori välisseadmed jne. Näiteks on vaja õhusõidukites mootorite ja mootorite kõrge temperatuuri juhtimissüsteeme genereerida. ja polüimiidtrükkplaadid võivad tagada stabiilse vooluahela töö ja tagada lennuohutuse.
Suurepärane mehaaniline jõudlus
Polüimiidmaterjalidel on kõrge tugevus ja moodul, tõmbetugevus on tavaliselt vahemikus 100–300 MPa ja paindemoodul kuni 2–5 GPa. See suurepärane mehaaniline jõudlus muudab polüimiidist trükkplaadid vähem vastuvõtlikuks pragunemisele, purunemisele ja muudele olukordadele, kui neile mõjuvad välised jõud, pakkudes elektroonilistele komponentidele usaldusväärset tuge ja kaitset. Samal ajal on polüimiidil ka teatav paindlikkus, mis annab polüimiidist trükkplaatidele ainulaadse eelise mõnes painutatavust või kõverdamist nõudvas elektroonikas, näiteks painduvate kuvaseadmete painduvad trükkplaadid, mida saab mitu korda painutada, ilma et see mõjutaks vooluringi jõudlust.
Hea elektriisolatsiooni jõudlus
Polüimiidil on suurepärased elektriisolatsiooniomadused, mille mahutakistus on kuni 10 ^ 16-10 ^ 18 Ω· cm, dielektriline konstant on vahemikus 3–4 ja dielektrilise kadu puutuja on väike. See võimaldab polüimiidtrükkplaatidel tõhusalt isoleerida erinevaid potentsiaale ahelates, vähendada signaali häireid ja lekkenähtusi ning tagada elektroonikaseadmete stabiilne töö ja täpne signaaliedastus. Kõrgsagedusliku side valdkonnas, nagu 5G tugijaamad, satelliitside ja muud rakendused, mis nõuavad väga kõrget signaaliedastuskvaliteeti, võivad polüimiidtrükkplaatide madala dielektrilise konstanti ja madala dielektrilise kadu omadused tõhusalt vähendada signaali edastamise ajal tekkivaid kadusid ja viivitusi, parandada side tõhusust ja kvaliteeti.
Keemiline korrosioonikindlus
Polüimiidil on hea taluvus enamiku orgaaniliste lahustite, hapete, aluste ja muude keemiliste ainete suhtes ning see suudab säilitada stabiilse jõudluse keerukates keemilistes keskkondades. See omadus muudab polüimiidtrükkplaadid sobivaks elektroonikaseadmetele erikeskkondades, nagu keemiatootmise seire- ja juhtimissüsteemid, merekeskkonna elektroonikaseadmed jne, mis võivad tõhusalt pikendada seadmete kasutusiga ja parandada nende töökindlust.
Polüimiidtrükkplaadi tootmisprotsess
Polüimiidtrükkplaadi tootmisprotsess sarnaneb traditsioonilise trükkplaadi tootmisprotsessiga, kuid polüimiidmaterjali eripära tõttu on mõnes võtmelülis vaja spetsiaalseid protsesse ja seadmeid.
Substraadi ettevalmistamine
Polüimiidsubstraatide valmistamisel kasutatakse tavaliselt katmis- või lamineerimismeetodeid. Katmismeetodiks on polüimiidvaigu lahuse ühtlane katmine kandjale, polüimiidkile moodustamine kuivatamise, kõvendamise ja muude protsesside abil ning seejärel juhtivate materjalide, nagu vaskfoolium, liitmine. Lamineerimismeetodiks on polüimiidkile ja vaskfoolium kokku lamineerimine kõrgel temperatuuril ja kõrgel rõhul, et moodustada painduv vask{2}}plakeeritud laminaat, millel on hea nakkuvus. Selles protsessis on vaja täpselt reguleerida selliseid parameetreid nagu temperatuur, rõhk ja aeg, et tagada tugev side polüimiidkile ja juhtiva materjali vahel, tagades samal ajal ka selle, et polüimiidmaterjali jõudlust ei mõjutata.
Liinitootmine
Skeemi valmistamine on trükkplaatide tootmise põhiprotsess. Polüimiidtrükkplaatide puhul on tavaliselt kasutatavad vooluringide valmistamise tehnikad fotolitograafia ja söövitus. Fotolitograafia on fotolitograafia tehnoloogia kasutamine eelnevalt valmistatud vooluahela mustrite ülekandmiseks polüimiidsubstraadil olevale fotoresisti kihile ja seejärel soovimatu vaskfooliumi eemaldamiseks selliste protsesside abil nagu arendus ja söövitamine, et moodustada täpsed vooluahela mustrid. Söövitusmeetod hõlmab polüimiidsubstraadi otsest katmist resistiga ja kaitsmata vaskfooliumi söövitamist söövituslahusega, et saada soovitud vooluring. Kuna elektroonikatoodetele esitatavad nõuded trükkplaatide vooluringide täpsusele pidevalt paranevad, rakendatakse polüimiidtrükkplaatide tootmisel järk-järgult täiustatud fotolitograafiatehnikaid, nagu äärmuslik ultraviolett-litograafia ja elektronkiire litograafia, et saavutada väiksem liinilaius/reavahe ja rahuldada suure{4}tihedusega juhtmestiku nõudlust.
Puurimine ja metalliseerimine
Polüimiidtrükkplaatidele aukude puurimine on oluline samm erinevate kihtide vahel elektriühenduste saavutamisel. Tänu polüimiidmaterjalide kõrgele kõvadusele võib tavaline mehaaniline puurimine kergesti põhjustada probleeme, nagu aukude karedad seinad ja jämedused, mis mõjutavad aukude kvaliteeti ja sellele järgnevat metalliseerimise efekti. Seetõttu kasutatakse suure -täpse ja kvaliteetse- puurimistöötlemise saavutamiseks sageli laserpuurimistehnikaid, nagu CO ₂ laser, ultraviolettlaser jne, mis sobivad eriti hästi väikeste (nt 0,1 mm või väiksemate) avade töötlemiseks. Pärast puurimise lõpetamist tuleb augu sein hea juhtivuse tagamiseks metallistada. Tavaliselt kasutatavad metalliseerimismeetodid hõlmavad keemilist vasetamist ja vase galvaniseerimist, mis asetavad ava seina pinnale ühtlase metallilise vase kihi, et saavutada erinevate ahelate vahel usaldusväärsed elektriühendused.
pinnatöötlus
Polüimiidtrükkplaatide joottavuse, korrosioonikindluse ja elektrilise jõudluse parandamiseks on vajalik pinnatöötlus. Levinud pinnatöötlusprotsessid hõlmavad kuuma õhuga tasandamist, keemilist nikkeliga katmist, orgaanilist jootmist võimaldavat kaitsekilet jne. Kuuma õhu tasandamine on protsess, mille käigus trükkplaat kastetakse sulajoodise sisse ja seejärel puhutakse kuuma õhuga liigne joote, moodustades trükkplaadi pinnale ühtlase jootekatte ja parandades selle joodetavust. Keemiline nikeldamine on protsess, mille käigus kantakse esmalt trükkplaadi pinnale niklikiht, millele järgneb teine kullakihi kiht. Niklikiht võib takistada vase difusiooni, samal ajal kui kullakihil on hea juhtivus ja joottavus ning see võib parandada ka trükkplaadi korrosioonikindlust ja oksüdatsioonikindlust. Orgaanilise joodetavuse kaitsekile on trükkplaadi pinnale kaetud orgaanilise kaitsekile kiht, mis võib teatud aja jooksul kaitsta trükkplaadi pinnal olevat vaske oksüdeerumise eest ja parandada selle joodetavust. Erinevate kasutusstsenaariumide jaoks sobivad erinevad pinnatöötlusprotsessid ja need tuleb valida vastavalt konkreetsetele vajadustele.
Polüimiidtrükkplaadi jõudluse eelised
Kerge ja miniatuurne
Polüimiidmaterjalidel on madal tihedus ning hea paindlikkus ja töödeldavus, mis võimaldab saavutada trükkplaatide kergendamist ja miniatuursust. Mõnedes elektroonikaseadmetes, millel on äärmiselt ranged kaalu ja mahu nõuded, nagu kaasaskantavad elektroonikatooted, kosmoseseadmed jne, võib polüimiidtrükkplaadi kasutamine tõhusalt vähendada seadmete kaalu ja mahtu, parandada seadmete teisaldatavust ja ruumikasutust. Näiteks nutitelefonides saab polüimiid-FPC kasutamisega saavutada sisemiste ahelate paindliku ühendamise, vähendada juhtmestiku ruumi ning anda võimaluse telefoni õhemaks ja kergemaks välimuseks.
kõrge töökindlus
Suurepärase kuumakindluse, mehaaniliste omaduste ja elektriisolatsiooniga polüimiidtrükkplaat suudab säilitada stabiilse jõudluse erinevates keerulistes keskkondades ja on kõrge töökindlusega. Kas karmides keskkondades (nt kõrge temperatuur, kõrge õhuniiskus, tugevad elektromagnetilised häired) või sagedaste mehaaniliste pingete (nt vibratsioon ja löök) tingimustes võivad polüimiidtrükkplaadid tagada elektroonikaseadmete normaalse töö ja vähendada rikete tõenäosust. See on kaasa toonud polüimiidtrükkplaatide laialdase kasutamise meditsiini- ja muudes valdkondades, mis nõuavad ülikõrget seadmete töökindlust. Tervishoius peavad elektroonikaseadmed töötama usaldusväärselt erinevates ekstreemsetes keskkondades ja polüimiidtrükkplaadid suudavad täita seda ranget nõuet, et tagada ülesannete sujuv täitmine.
Kohandage kõrge-sageduse ja-kiire signaaliedastusega
Seoses selliste tehnoloogiate nagu 5G side ja kiire{1}}andmeedastus kiire arenguga muutuvad nõuded trükkplaatide kõrge-sagedusliku ja kiire-signaali edastamise jõudlusele üha kõrgemaks. Polüimiidmaterjalide madala dielektrilise konstanti ja madala dielektrilise kadu karakteristikud annavad polüimiidtrükkplaatidele olulisi eeliseid kõrge sagedusega ja kiirel{6}}signaali edastamisel. See võib tõhusalt vähendada kadusid ja viivitusi signaali edastamise ajal, minimeerida signaali moonutusi ja ülekõla ning tagada signaali terviklikkus ja täpsus. Kõrgsageduslike ja{10}}kiirete rakenduste puhul, nagu RF-moodulid 5G tugijaamade jaoks ja emaplaadid kiirete serverite jaoks, on polüimiidtrükkplaadist saanud üks eelistatud materjale, mis pakuvad tugevat tuge kiire ja stabiilse andmeedastuse saavutamiseks.