Для изготовления печатных плат используется несколько материалов. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, но ни один из них не является идеальным для всех применений. Например, жесткие печатные платы из полиимида имеют широкий спектр применений во всех областях, от аэрокосмической до автомобильной. Они достаточно прочные, чтобы выдерживать удары, которые разбили бы другие типы печатных плат, но при этом достаточно гибкие, чтобы их можно было сгибать без трещин и поломок.
Давайте посмотрим, почему вы можете выбрать жесткие полиимидные печатные платы вместо альтернативных вариантов, таких как стеклоэпоксидные платы, печатные платы FR-4 и гибридные печатные платы PEN-эпоксид.
Что такое жесткая печатная плата из полиимида?
Жесткие печатные платы из полиимида изготавливаются из полиимидного (PI) материала. PI — это высокоэффективный полимер, который является одновременно гибким и прочным. Он может выдерживать удары и высокие температуры без потери своих электрических свойств. Фактически, это самая электрически прочная жесткая печатная плата на рынке.
Преимущества жестких полиимидных печатных плат
Важно знать, когда следует использовать полиимидные печатные платы, а когда нет, поскольку они применяются только в определенных ситуациях. Полиимидные печатные платы могут обеспечить одно или несколько из следующих преимуществ:
1. Высокая химическая стойкость
Они устойчивы к большинству кислот, щелочей и растворителей. Если химическое вещество проникнет в печатную плату, оно не нанесет ей никакого ущерба. Они также очень устойчивы к ультрафиолетовым лучам, поэтому их можно использовать на открытом воздухе, не опасаясь повреждения от ультрафиолетовых лучей.
2. Высокая прочность и жесткость
Ненаполненный полиимид имеет прочность на разрыв более 100 МПа, а жесткость пленки превышает 170 МПа (Kapton). Ударная вязкость термопластичного полиимида (TPI) колеблется от 261 джоуля на квадратный метр до 400 МПа (Upilex S). Как инженерный материал, модуль упругости обычно составляет 3-4 ГПа, а жесткость волокна — 200 ГПа. Бифенильная форма полиимида (Upilex S) имеет модуль упругости 400 МПа. Согласно теоретическому анализу, волокна, синтезированные из пиромеллитового диангидрида и п-фенилендиамина, имеют прочность 500 ГПа, уступая только углеродному волокну.
3. Отличная термостойкость
Одним из преимуществ жесткой печатной платы из полиимида является высокая температура плавления, что делает ее устойчивой к высоким температурам. Она часто используется в областях, где другие печатные платы не выдерживают высоких температур. Она также обладает огнестойкостью, что делает ее безопасным выбором для чувствительных сред, таких как фабрики и лаборатории.
4. Статическая устойчивость
Статическое электричество является серьезной проблемой для инженеров и техников, работающих с чувствительным оборудованием. Датчики и другое оборудование могут быть повреждены статическим электричеством. Статическое электричество также может повредить чувствительные электронные компоненты на печатных платах. Полиимидные платы являются хорошим выбором для всех сред благодаря своим статически устойчивым свойствам.
5. Низкие диэлектрические потери
Полиимид обладает отличными диэлектрическими свойствами, с диэлектрической проницаемостью около 3,4 и диэлектрической проницаемостью около 2,5 после дисперсии фтора или воздуха в нанометровом диапазоне. Он имеет диэлектрические потери 10-3, диэлектрическую прочность 100-300 кВ/м и объемное сопротивление 1017 Ом·см. Эти характеристики обеспечивают высокую производительность в широком диапазоне температур и частот.
6. Безопасность и нетоксичность
Жесткая печатная плата из полиимида безопасна в использовании и не выделяет вредных паров или токсинов. Фактически, печатные платы из полиимида часто используются в больничном оборудовании, поскольку это нетоксичное и нераздражающее вещество.
Типы полиимидных печатных плат
Существует три типа жестких полиимидных печатных плат, каждая из которых имеет свой набор свойств, предназначенных для удовлетворения потребностей конкретных применений. Как и в случае с другими материалами для печатных плат, тип используемой полиимидной печатной платы будет зависеть от области применения.
Чистые полиимидные печатные платы
Чистые полиимидные печатные платы являются одними из самых простых и не содержат бромированных антипиренов. В отличие от большинства материалов, чистые полиимиды положительно характеризуются отсутствием антипиренов. Благодаря своей прочности чистый полиимид является чрезвычайно гибким и может использоваться в различных электрических и коммуникационных устройствах.
Печатные платы из полиимида 3-го поколения
Чистые полиимиды были вытеснены полиимидами 3-го поколения. Дополнительные добавки улучшают их огнестойкость. Это связано с их воспламеняемостью, которая снижает вероятность случайных электрических пожаров. С другой стороны, термическая стабильность является потенциальной проблемой для полиимидов 3-го поколения, которые проще в производстве, чем чистые полиамиды. Результатом является более высокая скорость производства.
Наполненные полиимидные печатные платы
Полиимид этого типа сравним с многослойными печатными платами, поскольку он содержит несколько наполнителей. Дополнительный наполнитель уменьшает усадку смолы. Поскольку многие печатные платы растрескиваются или ослабевают в результате усадки смолы, устойчивость к усадке имеет решающее значение. Полиимид, наполненный наполнителями, также отличается долговечностью.
Печатные платы из полиимида с низкой текучестью
Полиимиды с низкой текучестью не так гибки, как стандартные печатные платы. Из-за этого ограничения их часто называют жесткими полиимидными печатными платами. Когда сложные условия приводят к разрушению обычных гибких печатных плат, для выполнения задачи можно использовать полиимиды с низкой текучестью.
Когда использовать жесткую печатную плату из полиимида
Полиимидные печатные платы используются в широком спектре применений, включая промышленную автоматизацию, транспорт, медицинское оборудование, приборостроение и электронику.
● Электрические трансформаторы и конденсаторы
● Полупроводниковые устройства и печатные платы
● Двигатели и генераторы
● Электронные балласты для люминесцентного освещения
● Аэрокосмическая и военная промышленность
Полиимидная печатная плата против печатной платы FR4
Хотя и жесткие полиимидные, и FR-4 печатные платы изготовлены из меди внутри, их внешние слои значительно различаются. Печатные платы FR-4 имеют полиэфирный/бумажный ламинат снаружи, а полиимидные печатные платы имеют полиимидное покрытие. Жесткие полиимидные платы значительно более долговечны, чем платы FR-4. Они способны выдерживать удары, воздействие химических веществ и высокие температуры, чего не могут платы FR-4. Однако платы FR-4 более гибкие, чем жесткие полиимидные платы, что делает их лучшим выбором для применений, требующих частого изгиба.
| Characteristic | FR4 PCB | Polyimide PCB |
| Tensile Strength | 70MPa | 170～400MPa |
| Operating Range | -50～110°C | -200～300°C |
| thermal cycling | good | better |
| elastic modulus | >2.4Gpa | 3-4GPa |
| specific gravity | 1.70-1.90g/cm³ | 1.60g/cm³ |
| relative permittivity | 5.5 | 2.5~3.4 |
Обратный инжиниринг полиимидной печатной платы
Вы можете провести обратную разработку жесткой печатной платы из полиимида, чтобы создать конструкцию, совместимую с исходной печатной платой. Это отличный вариант, если вам нужно изготовить большое количество плат без вложений в новые процессы проектирования или производства.
Для реверс-инжиниринга полиимидной печатной платы вам сначала необходимо приобрести плату. Если у вас нет доступа к образцу, вы часто можете найти платы для продажи в Интернете. Затем удалите компоненты и очистите печатную плату. Наконец, используйте программное обеспечение для создания цифрового изображения платы. Затем вы можете использовать это изображение для создания нового дизайна.
В качестве альтернативного решения вы также можете воспользоваться нашей услугой реверс-инжиниринга печатных плат. Мы имеем более 10 лет опыта и более 1000 успешных проектов в этой области, поэтому вы можете получить то, что вам нужно.
Заключение
Жесткие полиимидные платы являются самым прочным типом печатных плат. Они могут выдерживать удары, которые сломали бы другие платы, и выдерживать высокие температуры, которые расплавили бы платы FR-4. Однако они также более дорогие и менее гибкие, чем другие типы жестких печатных плат. Если вам нужна плата, которая будет чрезвычайно прочной, жесткий полиимид — это правильный выбор. Но если важна гибкость, вам лучше выбрать платы FR-4.
