Các bảng mạch in linh hoạt đa lớp (Bảng mạch in linh hoạt, FPCB) ngày càng được sử dụng rộng rãi trong thiết bị điện tử tiêu dùng, thiết bị điện tử ô tô, thiết bị y tế và các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, cấu trúc đặc biệt và đặc điểm vật liệu của các bảng mạch linh hoạt khiến chúng phải đối mặt với nhiều thách thức về độ tin cậy, chẳng hạn như mệt mỏi cơ học, hiệu ứng mở rộng nhiệt, ăn mòn hóa học, v.v. Sau đây sẽ thảo luận về các phương pháp để cải thiện độ tin cậy của các bảng mạch linh hoạt nhiều lớp, nhằm mục đích cung cấp tham chiếu cho các trường liên quan.
1. Lựa chọn và tối ưu hóa vật chất
1.1 Lựa chọn chất nền
Vật liệu cơ bản là thành phần cốt lõi của bảng mạch linh hoạt và hiệu suất của nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ tin cậy và tuổi thọ dịch vụ của bảng mạch. Các chất nền thường được sử dụng bao gồm polyimide (PI), polyester (PET), v.v. So sánh, chất nền polyester ít tốn kém hơn nhưng cung cấp nhiệt và kháng hóa chất kém hơn. Do đó, lựa chọn vật liệu cần được cân nhắc dựa trên các kịch bản ứng dụng cụ thể.
1.2 Lựa chọn tài liệu bao phủ
Vật liệu bao phủ chủ yếu được sử dụng để bảo vệ bề mặt bảng mạch khỏi thiệt hại cơ học và ăn mòn hóa học. Các vật liệu phủ thường được sử dụng bao gồm nhựa acrylic, nhựa epoxy, vv nhựa acrylic có độ linh hoạt tốt và khả năng chống thời tiết, nhưng khả năng chống nhiệt của nó kém; Nhựa epoxy có khả năng chịu nhiệt và cường độ cơ học tuyệt vời, nhưng tính linh hoạt của nó là kém. Do đó, việc chọn vật liệu bìa thích hợp đòi hỏi phải xem xét toàn diện môi trường ứng dụng và các yêu cầu hiệu suất.
1.3 Lựa chọn vật liệu dẫn điện
Việc lựa chọn vật liệu dẫn điện cũng rất quan trọng. Vật liệu dẫn điện thường được sử dụng là lá đồng, có độ dẫn điện tốt và tính chất cơ học.
2. Tối ưu hóa thiết kế cấu trúc
2.1 Tối ưu hóa bố cục dòng
Bố cục mạch hợp lý có thể làm giảm hiệu quả nồng độ ứng suất bên trong bảng mạch và cải thiện độ tin cậy của nó. Trong quá trình thiết kế, chúng ta nên cố gắng tránh các khúc cua và giao điểm sắc nét của các đường, giảm chiều dài đường và giảm tổn thất truyền tín hiệu và nhiễu. Ngoài ra, việc thiết lập một cách hợp lý các điểm hỗ trợ và củng cố các xương sườn có thể phân tán ứng suất một cách hiệu quả và ngăn chặn các bảng mạch bị biến dạng hoặc phá vỡ dưới hành động của căng thẳng cơ học.
2.2 Thiết kế kết nối giữa các lớp
Kết nối giữa các lớp của các bảng mạch linh hoạt nhiều lớp là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến độ tin cậy của nó. Các phương pháp kết nối giữa các lớp thường được sử dụng bao gồm keo dẫn điện, hàn laser, v.v ... Chất kết dính dẫn điện có tính linh hoạt và tính chất liên kết tốt, nhưng độ dẫn điện và khả năng chống nhiệt của nó kém; Hàn laser có độ dẫn điện và khả năng chống nhiệt tuyệt vời, nhưng quá trình của nó rất phức tạp và chi phí của nó cao. Do đó, khi thiết kế các kết nối giữa các lớp, cần phải chọn phương thức kết nối phù hợp theo nhu cầu cụ thể.
2.3 Thiết kế giảm căng thẳng
Các bảng mạch linh hoạt phải chịu các ứng suất cơ học khác nhau trong quá trình ứng dụng, chẳng hạn như căng thẳng, nén, uốn cong, v.v ... Để cải thiện độ tin cậy của nó, các cấu trúc giảm căng thẳng có thể được đưa vào thiết kế, chẳng hạn như các rãnh giảm căng thẳng, các lớp giảm căng thẳng, v.v.
3. Tối ưu hóa quy trình sản xuất
3.1 Công nghệ gia công chính xác
Độ chính xác của các bảng mạch linh hoạt có tác động quan trọng đến độ tin cậy của chúng. Việc sử dụng công nghệ xử lý chính xác, chẳng hạn như cắt laser, khắc chính xác, v.v., có thể cải thiện độ chính xác của các bảng mạch, giảm các khối và khiếm khuyết trên các mạch và cải thiện độ tin cậy của nó.
3.2 Quá trình xử lý nhiệt
Bảng mạch linh hoạt sẽ trải qua nhiều quá trình xử lý nhiệt trong quá trình sản xuất, chẳng hạn như hàn và bảo dưỡng. Các quá trình này có thể có tác động đến các tính chất của chất nền và vật liệu dẫn điện. Do đó, nhiệt độ và thời gian cần được kiểm soát nghiêm ngặt trong quá trình xử lý nhiệt để tránh sự giãn nở nhiệt và ứng suất nhiệt của vật liệu gây biến dạng hoặc thất bại của bảng mạch.
3.3 Quá trình xử lý bề mặt
Quá trình xử lý bề mặt là một phương tiện quan trọng để cải thiện khả năng chống ăn mòn và khả năng chống mài mòn của các bảng mạch linh hoạt. Các quy trình xử lý bề mặt thường được sử dụng bao gồm mạ vàng hóa học, mạ bạc hóa học, mạ niken hóa học, v.v ... Các quá trình này có thể cải thiện hiệu quả hiệu suất bề mặt của bảng mạch và kéo dài tuổi thọ dịch vụ của chúng.
4. Kiểm tra và đánh giá độ tin cậy
4.1 Kiểm tra hiệu suất cơ học
Kiểm tra hiệu suất cơ học là một phương tiện quan trọng để đánh giá độ tin cậy của các bảng mạch linh hoạt. Các thử nghiệm thuộc tính cơ học thường được sử dụng bao gồm kiểm tra uốn, kiểm tra độ bền kéo, kiểm tra nén, v.v ... Các thử nghiệm này có thể đánh giá hiệu suất của các bảng mạch dưới căng thẳng cơ học và cung cấp hỗ trợ dữ liệu để tối ưu hóa thiết kế.
4.2 Kiểm tra hiệu suất nhiệt
Kiểm tra hiệu suất nhiệt có thể đánh giá hiệu suất của các bảng mạch linh hoạt trong môi trường nhiệt độ cao. Các thử nghiệm hiệu suất nhiệt thường được sử dụng bao gồm kiểm tra chu kỳ nhiệt, thử nghiệm sốc nhiệt, v.v ... Các thử nghiệm này có thể đánh giá hiệu suất của các bảng mạch dưới ứng suất nhiệt và cung cấp một tham chiếu để lựa chọn vật liệu và tối ưu hóa quy trình.
4.3 Kiểm tra sự phù hợp về môi trường
Thử nghiệm phù hợp với môi trường là để đánh giá độ tin cậy của các bảng mạch linh hoạt trong các điều kiện môi trường khác nhau. Các thử nghiệm khả năng thích ứng môi trường thường được sử dụng bao gồm kiểm tra nhiệt và độ ẩm, kiểm tra xịt muối, kiểm tra nhiệt độ thấp, v.v ... Các thử nghiệm này có thể đánh giá hiệu suất của các bảng mạch trong các điều kiện môi trường khác nhau và cung cấp cơ sở cho lựa chọn kịch bản ứng dụng.
Việc cải thiện độ tin cậy của các bảng mạch linh hoạt nhiều lớp liên quan đến nhiều khía cạnh như lựa chọn vật liệu, thiết kế cấu trúc, quy trình sản xuất và thử nghiệm độ tin cậy. Bằng cách tối ưu hóa lựa chọn vật liệu, các cấu trúc thiết kế hợp lý, kiểm soát tinh vi các quy trình sản xuất và đánh giá một cách khoa học về độ tin cậy, độ tin cậy của các bảng mạch linh hoạt nhiều lớp có thể được cải thiện đáng kể để đáp ứng nhu cầu của các kịch bản ứng dụng khác nhau.
