柔性電路用于導(dǎo)體相互連接的各種應(yīng)用

這些導(dǎo)體互連必須是可彎曲的或者是能夠在使用時(shí)長(zhǎng)時(shí)間保持彎曲狀態(tài)。在以前，這種互連技術(shù)都是用導(dǎo)線互連的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。柔性電路有很多種，一種是雙向接入的柔性電路，這是一種單面柔性電路，制造這種電路的目的是可以從柔性電路的兩側(cè)接入導(dǎo)電材料。第二種是雙面柔性電路，是一種有兩個(gè)導(dǎo)電層的電路，兩個(gè)導(dǎo)電層分別位于電路里的基本層的兩個(gè)側(cè)面；針對(duì)你的具體要求，可以在基板薄片的兩個(gè)側(cè)面形成走線圖案，兩個(gè)側(cè)面上的走線可以通過(guò)鍍銅通孔實(shí)現(xiàn)互相連通。第三種是多層柔性電路，是把幾個(gè)有復(fù)雜互連的單面電路或雙面電路結(jié)合起來(lái)，在多層設(shè)計(jì)中需要常常使用屏蔽技術(shù)和表面貼裝技術(shù)。第四種是剛性-柔性電路，是把剛性印刷電路板和柔性電路兩者的優(yōu)勢(shì)整合起來(lái)，電路通常是通過(guò)剛性電路和柔性電路之間的電鍍通孔實(shí)現(xiàn)互連。

柔性電路有很多好處。柔性組件的主要的一個(gè)好處就是可以實(shí)現(xiàn)幾乎無(wú)錯(cuò)誤的布線，替代勞動(dòng)密集型的手工布線。另外與剛性電路不同的是，柔性電路還可以設(shè)計(jì)成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，因?yàn)榭梢园阉麄儚澢筛鞣N形狀。顧名思義，在柔性電路中使用的材料可以來(lái)回彎曲無(wú)數(shù)次，這意味著它們可以用于高度重復(fù)的應(yīng)用，例如在印刷頭上使用。在需要考慮產(chǎn)品的重量問(wèn)題時(shí)，柔性電路是剛性電路板和導(dǎo)線非常好的替代品，因?yàn)樗慕殡姴牧虾蛯?dǎo)體線路都非常薄。

在過(guò)去的幾年里，柔性電路行業(yè)的需求不斷增長(zhǎng)。現(xiàn)在，柔性電路行業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到100億美元，年增長(zhǎng)率達(dá)7% - 10%。

圖1. 剛性-柔性電路板組件

隨著柔性電路使用的快速增長(zhǎng)，這些類型的電子互連電路的返工標(biāo)準(zhǔn)（更換的器件仍然符合最初的規(guī)格和功能）與修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)（在柔性電路上修復(fù)物理?yè)p壞）還沒(méi)有同步跟上。

有一些返工挑戰(zhàn)來(lái)自柔性電路自身的特點(diǎn)。首先，在返工時(shí)很難使柔性電路保持是平的。從返工的角度看，Kapton材料或其他基礎(chǔ)柔性材料的可彎曲性是對(duì)返工的挑戰(zhàn)，雖然他們的可彎曲性正是他們?cè)趹?yīng)用中的優(yōu)勢(shì)。為了保持組件是平的，必須粘貼膠帶來(lái)使它保持平坦。在一些情況下，為柔性電路的返工制作一個(gè)真空夾具是一種比較昂貴的辦法。在放置微間距元件時(shí)，這種夾具的真空結(jié)構(gòu)對(duì)返工會(huì)有很大的影響。如果真空正好在一個(gè)微間距元件的引線下面，可能少許的真空就會(huì)把柔性導(dǎo)線“拉”進(jìn)孔里，使元件不能和柔性電路的導(dǎo)線接觸，從而導(dǎo)致電氣“開(kāi)路”。對(duì)于返工時(shí)的錫膏印刷，當(dāng)模板和待印刷的表面不是共面的時(shí)，共面性是個(gè)挑戰(zhàn)。因此，經(jīng)常需要使用注射器涂布錫膏來(lái)代替印刷涂布。有時(shí)，在互連器件中使用加導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂的柔性材料。雖然這些材料的固化溫度遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)焊錫的回流溫度，但是，它可能會(huì)把事情弄糟。對(duì)于這種情況，只要返工工藝的設(shè)計(jì)是正確的，對(duì)多次返工的限制是組件的邊際成本遠(yuǎn)低于返工造成的成本，這時(shí)，對(duì)大量廢品進(jìn)行返工是一個(gè)更有吸引力的經(jīng)濟(jì)選擇。

從工藝的角度看，返工柔性電路的工藝有一些優(yōu)勢(shì)。柔性電路板的熱質(zhì)量比剛性印刷電路板的小，在焊接柔性電路板時(shí)，溫度達(dá)到液相線的加熱時(shí)間比剛性電路板短。這加快了返工工藝的替換操作。此外，這使焊接時(shí)所需的來(lái)自熱空氣系統(tǒng)的空氣的溫度降低了幾倍，熱空氣造成元件損壞的可能性比較小。柔性材料的高溫耐受性，比如Kapton、Peek和耐高溫聚酰亞胺，使柔性電路返工工藝的工藝窗口比較大。

圖2. 撕裂的剛性-柔性電路

根據(jù)修復(fù)PCB的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，IPC 7711/21修復(fù)和修改印刷電路板與電子組件的規(guī)定覆蓋各種柔性電路的返工與維修工藝。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中列出的每一個(gè)工藝，根據(jù)各個(gè)工藝對(duì)返工或修復(fù)柔性電路的適用性，在工藝文檔的右上角的“電路板類型”一節(jié)標(biāo)題下加上字母“F”。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中甚至有一個(gè)柔性電路專用的導(dǎo)體修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)。在步驟7.1.1中覆蓋在柔性電路上的修復(fù)導(dǎo)體的各種工藝。

這里通過(guò)一個(gè)例子說(shuō)明導(dǎo)體的修復(fù)，圖2是一個(gè)撕裂的柔性電路，這是一個(gè)剛性-柔性電路板的一部分。這個(gè)電路板是使用在IPC 7721 3.5.1中找到的標(biāo)準(zhǔn)工藝來(lái)修復(fù)材料。在這里的導(dǎo)體連接中安裝了銅箔跳線，用它取代受損的導(dǎo)體，然后把它們焊接在一起。這次維修的結(jié)果可在圖3中看到。

圖3. 經(jīng)過(guò)修復(fù)的底層Kapton材料和導(dǎo)體

柔性電路組件的返工和維修技術(shù)在不斷發(fā)展，柔性電路組件的返工和維修仍面臨巨大的挑戰(zhàn)。由于電子組裝行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)一直是剛性電路板的世界，以剛性電路板為基礎(chǔ)來(lái)尋求柔性電路的最佳返修方法應(yīng)是很好的借鑒。