Sebagai komponen kunci perangkat elektronik, peningkatan kinerja papan sirkuit cetak memainkan peran penting dalam mendorong kemajuan seluruh industri elektronik. Dengan terus berkembangnya produk elektronik menuju miniaturisasi, ringan, kinerja tinggi, dan keandalan tinggi, persyaratan bahan papan sirkuit cetak menjadi semakin ketat. Polimida, sebagai-bahan polimer organik berperforma tinggi, semakin banyak digunakan di bidang papan sirkuit cetak karena kinerja komprehensifnya yang unggul, dan secara bertahap menjadi bahan utama untuk produksi sirkuit elektronik di era baru.
Karakteristik Bahan Polimida
Polimida adalah sejenis senyawa polimer heterosiklik aromatik dengan unit asil imina berulang, yang mengandung sejumlah besar cincin aromatik dan gugus asil imina dalam struktur molekulnya, sehingga memberikan banyak sifat unik pada bahan tersebut.
Ketahanan panas yang sangat baik
Polimida memiliki stabilitas termal yang sangat tinggi, dan suhu transisi gelasnya biasanya antara 250 derajat dan 350 derajat. Tg beberapa polimida berperforma tinggi-bahkan bisa melebihi 400 derajat . Artinya, papan sirkuit cetak polimida dapat mempertahankan sifat fisik dan kimia yang stabil di lingkungan bersuhu tinggi, dan tidak rentan terhadap deformasi, degradasi, atau penurunan kinerja, sehingga dapat memenuhi kebutuhan perangkat elektronik di lingkungan kerja bersuhu tinggi seperti dirgantara, periferal mesin elektronik otomotif, dll. Misalnya, dalam sistem kontrol mesin pesawat, komponen elektronik harus tahan terhadap suhu tinggi yang dihasilkan oleh pengoperasian mesin, dan papan sirkuit cetak polimida dapat memastikan pengoperasian sirkuit yang stabil dan menjamin keselamatan penerbangan.
Performa mekanis yang luar biasa
Bahan polimida memiliki kekuatan dan modulus yang tinggi, dengan kekuatan tarik umumnya antara 100-300MPa dan modulus lentur hingga 2-5GPa. Kinerja mekanis yang luar biasa ini membuat papan sirkuit cetak polimida tidak mudah retak, pecah, dan situasi lain ketika terkena kekuatan eksternal, sehingga memberikan dukungan dan perlindungan yang andal untuk komponen elektronik. Pada saat yang sama, polimida juga memiliki tingkat fleksibilitas tertentu, yang memberikan keunggulan unik pada papan sirkuit cetak polimida pada beberapa perangkat elektronik yang memerlukan kemampuan ditekuk atau digulung, seperti papan sirkuit cetak fleksibel pada perangkat tampilan fleksibel, yang dapat ditekuk beberapa kali tanpa mempengaruhi kinerja sirkuit.
Kinerja isolasi listrik yang baik
Polimida memiliki sifat insulasi listrik yang sangat baik, dengan resistivitas volume hingga 10 ^ 16-10 ^ 18 Ω· cm, konstanta dielektrik antara 3-4, dan tangen rugi-rugi dielektrik yang rendah. Hal ini memungkinkan papan sirkuit cetak polimida secara efektif mengisolasi berbagai potensi di sirkuit, mengurangi gangguan sinyal dan fenomena kebocoran, serta memastikan pengoperasian perangkat elektronik yang stabil dan transmisi sinyal yang akurat. Di bidang komunikasi frekuensi tinggi, seperti stasiun pangkalan 5G, komunikasi satelit, dan aplikasi lain yang memerlukan kualitas transmisi sinyal sangat tinggi, konstanta dielektrik rendah dan karakteristik kerugian dielektrik rendah dari papan sirkuit cetak polimida dapat secara efektif mengurangi kerugian dan penundaan selama transmisi sinyal, meningkatkan efisiensi dan kualitas komunikasi.
Ketahanan korosi kimia
Polimida memiliki toleransi yang baik terhadap sebagian besar pelarut organik, asam, basa, dan zat kimia lainnya, serta dapat mempertahankan kinerja yang stabil di lingkungan kimia yang kompleks. Karakteristik ini membuat papan sirkuit cetak polimida cocok untuk perangkat elektronik di lingkungan khusus, seperti sistem pemantauan dan kontrol dalam produksi bahan kimia, perangkat elektronik di lingkungan kelautan, dll., yang secara efektif dapat memperpanjang masa pakai peralatan dan meningkatkan keandalannya.
Proses pembuatan papan sirkuit cetak polimida
Proses produksi papan sirkuit cetak polimida mirip dengan proses produksi papan sirkuit cetak tradisional, namun karena sifat khusus bahan polimida, diperlukan proses dan peralatan khusus di beberapa tautan utama.
Persiapan substrat
Pembuatan substrat polimida biasanya menggunakan metode pelapisan atau laminasi. Metode pelapisannya adalah dengan melapisi larutan resin polimida secara merata pada bahan pembawa, membentuk film polimida melalui proses pengeringan, pengawetan dan lainnya, dan kemudian menggabungkannya dengan bahan konduktif seperti foil tembaga. Metode laminasinya adalah dengan melaminasi film polimida dan foil tembaga bersama-sama pada suhu tinggi dan tekanan tinggi untuk membentuk laminasi berlapis tembaga-yang fleksibel dengan kekuatan ikatan yang baik. Dalam proses ini, kontrol parameter yang tepat seperti suhu, tekanan, dan waktu diperlukan untuk memastikan ikatan yang kuat antara film polimida dan bahan konduktif, sekaligus memastikan bahwa kinerja bahan polimida tidak terpengaruh.
Produksi jalur
Fabrikasi sirkuit adalah proses inti produksi papan sirkuit cetak. Untuk papan sirkuit cetak polimida, teknik fabrikasi sirkuit yang umum digunakan meliputi fotolitografi dan etsa. Fotolitografi adalah penggunaan teknologi fotolitografi untuk mentransfer pola sirkuit yang telah dibuat sebelumnya ke lapisan fotoresist pada substrat polimida, dan kemudian menghilangkan lapisan tembaga yang tidak diinginkan melalui proses seperti pengembangan dan pengetsaan untuk membentuk pola sirkuit yang tepat. Metode etsa melibatkan pelapisan langsung substrat polimida dengan bahan penahan dan mengetsa foil tembaga yang tidak terlindungi menggunakan larutan etsa untuk mendapatkan sirkuit yang diinginkan. Dengan peningkatan terus-menerus pada persyaratan produk elektronik untuk akurasi sirkuit papan sirkuit tercetak, teknik fotolitografi canggih seperti litografi ultraviolet ekstrem dan litografi berkas elektron secara bertahap diterapkan dalam produksi papan sirkuit tercetak polimida untuk mencapai lebar garis/jarak garis yang lebih kecil dan memenuhi permintaan kabel berkepadatan tinggi.
Pengeboran dan Metalisasi
Mengebor lubang pada papan sirkuit cetak polimida merupakan langkah penting dalam mencapai sambungan listrik antar lapisan yang berbeda. Karena kekerasan bahan polimida yang tinggi, pengeboran mekanis biasa dapat dengan mudah menimbulkan masalah seperti dinding lubang yang kasar dan gerinda, yang mempengaruhi kualitas lubang dan efek metalisasi selanjutnya. Oleh karena itu, teknik pengeboran laser seperti laser CO ₂, laser ultraviolet, dll. sering kali digunakan untuk mencapai pemrosesan pengeboran yang-presisi tinggi dan-berkualitas tinggi, terutama cocok untuk memproses lubang kecil (misalnya 0,1 mm atau kurang). Setelah pengeboran selesai, dinding lubang perlu diberi logam agar memiliki konduktivitas yang baik. Metode metalisasi yang umum digunakan meliputi pelapisan tembaga kimia dan tembaga pelapisan listrik, yang mengendapkan lapisan tembaga metalik yang seragam pada permukaan dinding lubang untuk mencapai sambungan listrik yang andal antara berbagai lapisan sirkuit.
perawatan permukaan
Untuk meningkatkan kemampuan solder, ketahanan korosi, dan kinerja kelistrikan papan sirkuit cetak polimida, diperlukan perawatan permukaan. Proses perawatan permukaan yang umum meliputi perataan udara panas, pelapisan emas nikel kimia, film pelindung kemampuan solder organik, dll. Perataan udara panas adalah proses merendam papan sirkuit tercetak dalam solder cair dan kemudian menggunakan udara panas untuk menghilangkan kelebihan solder, membentuk lapisan solder seragam pada permukaan papan sirkuit tercetak dan meningkatkan kemampuan soldernya. Pelapisan emas nikel kimia adalah proses pengendapan lapisan nikel terlebih dahulu pada permukaan papan sirkuit tercetak, diikuti dengan lapisan pelapisan emas lainnya. Lapisan nikel dapat mencegah difusi tembaga, sedangkan lapisan emas memiliki konduktivitas dan kemampuan solder yang baik, dan juga dapat meningkatkan ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi pada papan sirkuit cetak. Film pelindung kemampuan solder organik adalah lapisan film pelindung organik yang dilapisi pada permukaan papan sirkuit tercetak, yang dapat melindungi tembaga pada permukaan papan sirkuit tercetak dari oksidasi untuk jangka waktu tertentu dan meningkatkan kemampuan soldernya. Proses perawatan permukaan yang berbeda cocok untuk skenario aplikasi yang berbeda dan perlu dipilih sesuai dengan kebutuhan spesifik.
Keunggulan kinerja papan sirkuit cetak polimida
Ringan dan miniaturisasi
Bahan polimida memiliki kepadatan rendah dan fleksibilitas serta kemampuan proses yang baik, yang dapat mencapai bobot yang lebih ringan dan miniaturisasi papan sirkuit cetak. Pada beberapa perangkat elektronik dengan persyaratan berat dan volume yang sangat ketat, seperti produk elektronik portabel, peralatan luar angkasa, dll., penerapan papan sirkuit cetak polimida dapat secara efektif mengurangi berat dan volume peralatan, meningkatkan portabilitas dan pemanfaatan ruang peralatan. Misalnya, pada ponsel cerdas, penggunaan FPC polimida dapat menghasilkan koneksi sirkuit internal yang fleksibel, mengurangi ruang kabel, dan memberikan kemungkinan desain tampilan ponsel yang lebih tipis dan ringan.
keandalan yang tinggi
Papan sirkuit cetak polimida, dengan ketahanan panas, sifat mekanik, dan kinerja insulasi listrik yang sangat baik, dapat mempertahankan kinerja yang stabil di berbagai lingkungan kompleks dan memiliki keandalan yang tinggi. Baik di lingkungan yang keras seperti suhu tinggi, kelembapan tinggi, interferensi elektromagnetik yang kuat, atau di bawah tekanan mekanis yang sering terjadi seperti getaran dan benturan, papan sirkuit cetak polimida dapat memastikan pengoperasian normal perangkat elektronik dan mengurangi kemungkinan kegagalan. Hal ini menyebabkan meluasnya penerapan papan sirkuit cetak polimida di bidang medis dan bidang lain yang memerlukan keandalan peralatan yang sangat tinggi. Dalam perawatan kesehatan, perangkat elektronik harus bekerja dengan andal di berbagai lingkungan ekstrem, dan papan sirkuit cetak polimida dapat memenuhi persyaratan ketat ini untuk memastikan kelancaran pelaksanaan tugas.
Beradaptasi dengan transmisi sinyal-frekuensi tinggi dan-kecepatan tinggi
Dengan pesatnya perkembangan teknologi seperti komunikasi 5G dan-transmisi data berkecepatan tinggi, persyaratan untuk kinerja transmisi-frekuensi tinggi dan-kecepatan tinggi pada papan sirkuit cetak menjadi semakin tinggi. Konstanta dielektrik yang rendah dan karakteristik kerugian dielektrik yang rendah dari bahan polimida memberikan keuntungan signifikan pada papan sirkuit cetak polimida dalam transmisi sinyal frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi. Ini dapat secara efektif mengurangi kehilangan dan penundaan selama transmisi sinyal, meminimalkan distorsi sinyal dan crosstalk, serta memastikan integritas dan akurasi sinyal. Dalam skenario aplikasi-frekuensi tinggi dan-kecepatan tinggi seperti modul RF untuk stasiun pangkalan 5G dan motherboard untuk server-berkecepatan tinggi, papan sirkuit cetak polimida telah menjadi salah satu bahan pilihan, memberikan dukungan kuat untuk mencapai transmisi data-berkecepatan tinggi dan stabil.