จาก พีซีบี เวิลด์
3 ข้อกำหนดความร้อนและการกระจายความร้อนสูง
ด้วยการย่อส่วน ฟังก์ชันการทำงานระดับสูง และการสร้างความร้อนสูงของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ข้อกำหนดการจัดการระบายความร้อนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และหนึ่งในโซลูชั่นที่ได้รับเลือกคือการพัฒนาแผงวงจรพิมพ์ที่นำความร้อนได้เงื่อนไขหลักสำหรับ PCB ทนความร้อนและกระจายความร้อนคือคุณสมบัติทนความร้อนและกระจายความร้อนของพื้นผิวปัจจุบันการปรับปรุงวัสดุฐานและการเติมฟิลเลอร์ได้ปรับปรุงคุณสมบัติทนความร้อนและกระจายความร้อนได้ในระดับหนึ่ง แต่การปรับปรุงการนำความร้อนยังมีจำกัดมากโดยทั่วไปแล้ว แผ่นวงจรพิมพ์ที่เป็นโลหะ (IMS) หรือแกนโลหะจะถูกใช้เพื่อกระจายความร้อนของส่วนประกอบทำความร้อน ซึ่งช่วยลดปริมาณและต้นทุนเมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยหม้อน้ำและพัดลมแบบเดิม
อลูมิเนียมเป็นวัสดุที่น่าสนใจมากมีทรัพยากรมากมาย ต้นทุนต่ำ นำความร้อนและความแข็งแรงได้ดี และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมปัจจุบันพื้นผิวโลหะหรือแกนโลหะส่วนใหญ่เป็นโลหะอลูมิเนียมข้อดีของแผงวงจรที่ทำจากอะลูมิเนียมคือ การเชื่อมต่อทางอิเล็กทรอนิกส์ที่เรียบง่ายและประหยัด เชื่อถือได้ ค่าการนำความร้อนและความแข็งแรงสูง การปกป้องสิ่งแวดล้อมที่ปราศจากการบัดกรีและไร้สารตะกั่ว ฯลฯ และสามารถออกแบบและประยุกต์ได้ตั้งแต่ผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคไปจนถึงรถยนต์ ผลิตภัณฑ์ทางการทหาร และการบินและอวกาศไม่ต้องสงสัยเลยว่าการนำความร้อนและความต้านทานความร้อนของพื้นผิวโลหะสิ่งสำคัญอยู่ที่ประสิทธิภาพของกาวฉนวนระหว่างแผ่นโลหะและชั้นวงจร
ในปัจจุบัน แรงผลักดันของการจัดการระบายความร้อนมุ่งเน้นไปที่ LEDเกือบ 80% ของกำลังไฟฟ้าเข้าของ LED จะถูกแปลงเป็นความร้อนดังนั้นปัญหาของการจัดการระบายความร้อนของ LED จึงมีมูลค่าสูง และมุ่งเน้นไปที่การกระจายความร้อนของซับสเตรต LEDองค์ประกอบของวัสดุชั้นฉนวนกระจายความร้อนที่ทนความร้อนสูงและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมวางรากฐานสำหรับการเข้าสู่ตลาดไฟ LED ความสว่างสูง
4 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นและพิมพ์และข้อกำหนดอื่น ๆ
4.1 ข้อกำหนดของคณะกรรมการที่ยืดหยุ่น
การย่อขนาดและการทำให้ผอมบางของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ย่อมต้องใช้แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (FPCB) และแผงวงจรพิมพ์แบบแข็ง (R-FPCB) จำนวนมากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ปัจจุบันตลาด FPCB ทั่วโลกคาดว่าจะมีมูลค่าประมาณ 13 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และคาดว่าอัตราการเติบโตต่อปีจะสูงกว่า PCB แบบแข็ง
ด้วยการขยายแอปพลิเคชัน นอกเหนือจากการเพิ่มจำนวนแล้ว ยังมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพใหม่อีกมากมายฟิล์มโพลีอิไมด์มีให้เลือกทั้งแบบไม่มีสีและโปร่งใส สีขาว สีดำ และสีเหลือง และมีคุณสมบัติทนความร้อนสูงและมีคุณสมบัติ CTE ต่ำ เหมาะสำหรับโอกาสต่างๆวัสดุซับสเตรตฟิล์มโพลีเอสเตอร์ที่คุ้มค่าก็มีวางจำหน่ายในตลาดเช่นกันความท้าทายด้านประสิทธิภาพใหม่ ได้แก่ ความยืดหยุ่นสูง ความเสถียรของมิติ คุณภาพพื้นผิวของฟิล์ม และการมีเพศสัมพันธ์โฟโตอิเล็กทริกของฟิล์ม และความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาของผู้ใช้ปลายทาง
FPCB และบอร์ด HDI แบบเข้มงวดต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของการส่งสัญญาณความเร็วสูงและความถี่สูงต้องคำนึงถึงค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและการสูญเสียอิเล็กทริกของซับสเตรตที่ยืดหยุ่นด้วยPolytetrafluoroethylene และซับสเตรตโพลีอิไมด์ขั้นสูงสามารถใช้เพื่อสร้างความยืดหยุ่นได้เซอร์กิต.การเติมผงอนินทรีย์และตัวเติมคาร์บอนไฟเบอร์ลงในโพลีอิไมด์เรซินจะสามารถสร้างโครงสร้างสามชั้นของซับสเตรตที่นำความร้อนได้อย่างยืดหยุ่นสารตัวเติมอนินทรีย์ที่ใช้ ได้แก่ อะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN), อะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) และโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (HBN)พื้นผิวมีค่าการนำความร้อน 1.51W/mK และสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้า 2.5kV และการทดสอบการดัดงอ 180 องศา
ตลาดแอปพลิเคชัน FPCB เช่น สมาร์ทโฟน อุปกรณ์สวมใส่ อุปกรณ์ทางการแพทย์ หุ่นยนต์ ฯลฯ ได้นำเสนอข้อกำหนดใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างประสิทธิภาพของ FPCB และพัฒนาผลิตภัณฑ์ FPCB ใหม่เช่นบอร์ดหลายชั้นที่มีความยืดหยุ่นบางเฉียบ FPCB สี่ชั้นจะลดลงจาก 0.4 มม. ทั่วไปเหลือประมาณ 0.2 มม.บอร์ดยืดหยุ่นในการส่งข้อมูลความเร็วสูงโดยใช้สารตั้งต้น polyimide low-Dk และ low-Df ถึงความต้องการความเร็วในการส่งข้อมูล 5Gbpsใหญ่ บอร์ดยืดหยุ่นกำลังใช้ตัวนำที่สูงกว่า 100μm เพื่อตอบสนองความต้องการของวงจรกำลังสูงและกระแสสูงบอร์ดยืดหยุ่นที่ใช้โลหะกระจายความร้อนสูงคือ R-FPCB ที่ใช้พื้นผิวแผ่นโลหะบางส่วนแผงสัมผัสที่ยืดหยุ่นได้รับแรงกด เมมเบรนและอิเล็กโทรดถูกประกบอยู่ระหว่างฟิล์มโพลีอิไมด์สองแผ่นเพื่อสร้างเซ็นเซอร์สัมผัสที่ยืดหยุ่นแผ่นยืดหยุ่นแบบยืดได้หรือแผ่นแข็งแบบยืดหยุ่นได้ พื้นผิวที่ยืดหยุ่นเป็นอีลาสโตเมอร์ และปรับปรุงรูปทรงของลวดลายลวดโลหะให้ยืดได้แน่นอนว่า FPCB พิเศษเหล่านี้ต้องการวัสดุพิมพ์ที่แปลกใหม่
4.2 ข้อกำหนดด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ออกมา
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการพิมพ์ได้รับแรงผลักดันในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และคาดว่าภายในกลางปี 2020 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการพิมพ์จะมีตลาดมากกว่า 300 พันล้านดอลลาร์สหรัฐการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์การพิมพ์กับอุตสาหกรรมวงจรพิมพ์เป็นส่วนหนึ่งของเทคโนโลยีวงจรพิมพ์ซึ่งกลายเป็นฉันทามติในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ออกมานั้นใกล้เคียงกับ FPCB มากที่สุดขณะนี้ผู้ผลิต PCB ได้ลงทุนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์แล้วพวกเขาเริ่มต้นด้วยบอร์ดที่มีความยืดหยุ่นและแทนที่แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ (PEC)ปัจจุบันมีวัสดุพิมพ์และวัสดุหมึกมากมาย และเมื่อมีความก้าวหน้าในด้านประสิทธิภาพและราคา ก็จะมีการใช้กันอย่างแพร่หลายผู้ผลิต PCB ไม่ควรพลาดโอกาสนี้
การใช้งานหลักในปัจจุบันของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ออกมาคือการผลิตแท็กระบุความถี่วิทยุ (RFID) ราคาประหยัด ซึ่งสามารถพิมพ์เป็นม้วนได้ศักยภาพอยู่ในพื้นที่ของจอแสดงผลแบบพิมพ์ แสงสว่าง และแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบออร์แกนิกปัจจุบันตลาดเทคโนโลยีเครื่องแต่งตัวถือเป็นตลาดเกิดใหม่ที่น่าพึงพอใจผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีสวมใส่ที่หลากหลาย เช่น เสื้อผ้าอัจฉริยะและแว่นตากีฬาอัจฉริยะ เครื่องติดตามกิจกรรม เซ็นเซอร์ตรวจจับการนอนหลับ นาฬิกาอัจฉริยะ ชุดหูฟังที่สมจริงยิ่งขึ้น เข็มทิศนำทาง เป็นต้น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับอุปกรณ์เทคโนโลยีสวมใส่ซึ่งจะขับเคลื่อนการพัฒนาที่ยืดหยุ่น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์
สิ่งสำคัญของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ในการพิมพ์คือวัสดุ รวมถึงวัสดุพิมพ์และหมึกพิมพ์วัสดุพิมพ์ที่มีความยืดหยุ่นไม่เพียงแต่เหมาะสำหรับ FPCB ที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังเหมาะสำหรับวัสดุพิมพ์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าอีกด้วยในปัจจุบัน มีวัสดุซับสเตรตที่เป็นฉนวนสูงซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของเซรามิกและเรซินโพลีเมอร์ รวมถึงซับสเตรตที่มีอุณหภูมิสูง, ซับสเตรตที่มีอุณหภูมิต่ำ และซับสเตรตโปร่งใสไม่มีสี, วัสดุพิมพ์สีเหลือง ฯลฯ
4 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นและพิมพ์และข้อกำหนดอื่น ๆ
4.1 ข้อกำหนดของคณะกรรมการที่ยืดหยุ่น
การย่อขนาดและการทำให้ผอมบางของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ย่อมต้องใช้แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (FPCB) และแผงวงจรพิมพ์แบบแข็ง (R-FPCB) จำนวนมากอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ปัจจุบันตลาด FPCB ทั่วโลกคาดว่าจะมีมูลค่าประมาณ 13 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และคาดว่าอัตราการเติบโตต่อปีจะสูงกว่า PCB แบบแข็ง
ด้วยการขยายแอปพลิเคชัน นอกเหนือจากการเพิ่มจำนวนแล้ว ยังมีข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพใหม่อีกมากมายฟิล์มโพลีอิไมด์มีให้เลือกทั้งแบบไม่มีสีและโปร่งใส สีขาว สีดำ และสีเหลือง และมีคุณสมบัติทนความร้อนสูงและมีคุณสมบัติ CTE ต่ำ เหมาะสำหรับโอกาสต่างๆวัสดุซับสเตรตฟิล์มโพลีเอสเตอร์ที่คุ้มค่าก็มีวางจำหน่ายในตลาดเช่นกันความท้าทายด้านประสิทธิภาพใหม่ ได้แก่ ความยืดหยุ่นสูง ความเสถียรของมิติ คุณภาพพื้นผิวของฟิล์ม และการมีเพศสัมพันธ์โฟโตอิเล็กทริกของฟิล์ม และความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม เพื่อตอบสนองความต้องการที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาของผู้ใช้ปลายทาง
FPCB และบอร์ด HDI แบบเข้มงวดต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของการส่งสัญญาณความเร็วสูงและความถี่สูงต้องคำนึงถึงค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและการสูญเสียอิเล็กทริกของซับสเตรตที่ยืดหยุ่นด้วยPolytetrafluoroethylene และซับสเตรตโพลีอิไมด์ขั้นสูงสามารถใช้เพื่อสร้างความยืดหยุ่นได้เซอร์กิต.การเติมผงอนินทรีย์และตัวเติมคาร์บอนไฟเบอร์ลงในโพลีอิไมด์เรซินจะสามารถสร้างโครงสร้างสามชั้นของซับสเตรตที่นำความร้อนได้อย่างยืดหยุ่นสารตัวเติมอนินทรีย์ที่ใช้ ได้แก่ อะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN), อะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) และโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (HBN)พื้นผิวมีค่าการนำความร้อน 1.51W/mK และสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้า 2.5kV และการทดสอบการดัดงอ 180 องศา
ตลาดแอปพลิเคชัน FPCB เช่น สมาร์ทโฟน อุปกรณ์สวมใส่ อุปกรณ์ทางการแพทย์ หุ่นยนต์ ฯลฯ ได้นำเสนอข้อกำหนดใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างประสิทธิภาพของ FPCB และพัฒนาผลิตภัณฑ์ FPCB ใหม่เช่นบอร์ดหลายชั้นที่มีความยืดหยุ่นบางเฉียบ FPCB สี่ชั้นจะลดลงจาก 0.4 มม. ทั่วไปเหลือประมาณ 0.2 มม.บอร์ดยืดหยุ่นในการส่งข้อมูลความเร็วสูงโดยใช้สารตั้งต้น polyimide low-Dk และ low-Df ถึงความต้องการความเร็วในการส่งข้อมูล 5Gbpsใหญ่ บอร์ดยืดหยุ่นกำลังใช้ตัวนำที่สูงกว่า 100μm เพื่อตอบสนองความต้องการของวงจรกำลังสูงและกระแสสูงบอร์ดยืดหยุ่นที่ใช้โลหะกระจายความร้อนสูงคือ R-FPCB ที่ใช้พื้นผิวแผ่นโลหะบางส่วนแผงสัมผัสที่ยืดหยุ่นได้รับแรงกด เมมเบรนและอิเล็กโทรดถูกประกบอยู่ระหว่างฟิล์มโพลีอิไมด์สองแผ่นเพื่อสร้างเซ็นเซอร์สัมผัสที่ยืดหยุ่นแผ่นยืดหยุ่นแบบยืดได้หรือแผ่นแข็งแบบยืดหยุ่นได้ พื้นผิวที่ยืดหยุ่นเป็นอีลาสโตเมอร์ และปรับปรุงรูปทรงของลวดลายลวดโลหะให้ยืดได้แน่นอนว่า FPCB พิเศษเหล่านี้ต้องการวัสดุพิมพ์ที่แปลกใหม่
4.2 ข้อกำหนดด้านอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ออกมา
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการพิมพ์ได้รับแรงผลักดันในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และคาดการณ์ว่าภายในกลางปี 2020 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับการพิมพ์จะมีตลาดมากกว่า 300 พันล้านดอลลาร์สหรัฐการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์การพิมพ์กับอุตสาหกรรมวงจรพิมพ์เป็นส่วนหนึ่งของเทคโนโลยีวงจรพิมพ์ซึ่งกลายเป็นฉันทามติในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ออกมานั้นใกล้เคียงกับ FPCB มากที่สุดขณะนี้ผู้ผลิต PCB ได้ลงทุนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์แล้วพวกเขาเริ่มต้นด้วยบอร์ดที่มีความยืดหยุ่นและแทนที่แผงวงจรพิมพ์ (PCB) ด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ (PEC)ปัจจุบันมีวัสดุพิมพ์และวัสดุหมึกมากมาย และเมื่อมีความก้าวหน้าในด้านประสิทธิภาพและราคา ก็จะมีการใช้กันอย่างแพร่หลายผู้ผลิต PCB ไม่ควรพลาดโอกาสนี้
การใช้งานหลักในปัจจุบันของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ออกมาคือการผลิตแท็กระบุความถี่วิทยุ (RFID) ราคาประหยัด ซึ่งสามารถพิมพ์เป็นม้วนได้ศักยภาพอยู่ในพื้นที่ของจอแสดงผลแบบพิมพ์ แสงสว่าง และแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบออร์แกนิกตลาดเทคโนโลยีเครื่องแต่งตัวปัจจุบันเป็นตลาดเกิดใหม่ที่น่าพึงพอใจผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีสวมใส่ที่หลากหลาย เช่น เสื้อผ้าอัจฉริยะและแว่นตากีฬาอัจฉริยะ เครื่องติดตามกิจกรรม เซ็นเซอร์ตรวจจับการนอนหลับ นาฬิกาอัจฉริยะ ชุดหูฟังที่สมจริงยิ่งขึ้น เข็มทิศนำทาง เป็นต้น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้สำหรับอุปกรณ์เทคโนโลยีสวมใส่ซึ่งจะขับเคลื่อนการพัฒนาที่ยืดหยุ่น วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์
สิ่งสำคัญของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ในการพิมพ์คือวัสดุ รวมถึงวัสดุพิมพ์และหมึกพิมพ์วัสดุพิมพ์ที่มีความยืดหยุ่นไม่เพียงแต่เหมาะสำหรับ FPCB ที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังเหมาะสำหรับวัสดุพิมพ์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าอีกด้วยปัจจุบันมีวัสดุพื้นผิวที่เป็นฉนวนสูงซึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของเซรามิกและเรซินโพลีเมอร์ เช่นเดียวกับพื้นผิวที่มีอุณหภูมิสูง พื้นผิวที่มีอุณหภูมิต่ำ และพื้นผิวโปร่งใสไม่มีสี พื้นผิวสีเหลือง ฯลฯ