कठोर-फ्लेक्स PCBs | पीसीबी साहित्य | कठोर फ्लेक्स पीसीबी फॅब्रिकेशन

कठोर-फ्लेक्स मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) विविध इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगांमध्ये त्यांच्या बहुमुखीपणा आणि टिकाऊपणासाठी लोकप्रिय आहेत. हे बोर्ड विश्वसनीय विद्युत जोडणी ठेवताना वाकणे आणि टॉर्शनल ताण सहन करण्याच्या क्षमतेसाठी ओळखले जातात.हा लेख कठोर-फ्लेक्स PCBs मध्ये वापरल्या जाणाऱ्या सामग्रीचा त्यांच्या रचना आणि गुणधर्मांबद्दल अंतर्दृष्टी मिळविण्यासाठी सखोल विचार करेल. कठोर-फ्लेक्स PCBs एक मजबूत आणि लवचिक समाधान बनविणारी सामग्री उघड करून, आम्ही समजू शकतो की ते इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या प्रगतीमध्ये कसे योगदान देतात.

1. समजून घ्याकठोर-फ्लेक्स पीसीबी रचना:

एक कठोर-फ्लेक्स पीसीबी एक मुद्रित सर्किट बोर्ड आहे जो एक अद्वितीय रचना तयार करण्यासाठी कठोर आणि लवचिक सब्सट्रेट्स एकत्र करतो. हे संयोजन सर्किट बोर्डांना त्रि-आयामी सर्किटरी वैशिष्ट्यीकृत करण्यास सक्षम करते, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी डिझाइन लवचिकता आणि स्पेस ऑप्टिमायझेशन प्रदान करते. कठोर-फ्लेक्स बोर्डच्या संरचनेत तीन मुख्य स्तर असतात. पहिला थर हा कडक थर असतो, जो FR4 किंवा मेटल कोर सारख्या कठोर सामग्रीपासून बनलेला असतो. हा थर PCB ला स्ट्रक्चरल सपोर्ट आणि स्थिरता प्रदान करतो, त्याची टिकाऊपणा आणि यांत्रिक तणावाचा प्रतिकार सुनिश्चित करतो.
दुसरा स्तर म्हणजे पॉलिमाइड (पीआय), लिक्विड क्रिस्टल पॉलिमर (एलसीपी) किंवा पॉलिस्टर (पीईटी) सारख्या साहित्याचा बनलेला एक लवचिक स्तर आहे. हा थर पीसीबीला त्याच्या विद्युत कार्यक्षमतेवर परिणाम न करता वाकणे, वळणे आणि वाकणे अनुमती देतो. या लेयरची लवचिकता अशा ऍप्लिकेशन्ससाठी महत्त्वाची आहे ज्यांना पीसीबीला अनियमित किंवा घट्ट जागेत बसवणे आवश्यक आहे. तिसरा थर चिकट थर आहे, जो कठोर आणि लवचिक स्तरांना एकत्र जोडतो. हा थर सामान्यत: इपॉक्सी किंवा ॲक्रेलिक मटेरियलचा बनलेला असतो, जो थरांमध्ये मजबूत बंध प्रदान करण्याच्या क्षमतेसाठी निवडला जातो आणि चांगल्या विद्युत इन्सुलेशन गुणधर्म देखील प्रदान करतो. कठोर-फ्लेक्स बोर्डची विश्वासार्हता आणि सेवा जीवन सुनिश्चित करण्यासाठी चिकट थर महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते.
कठोर-फ्लेक्स PCB संरचनेतील प्रत्येक स्तर काळजीपूर्वक निवडला आहे आणि विशिष्ट यांत्रिक आणि विद्युत कार्यक्षमतेच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी डिझाइन केलेला आहे. हे PCBs ला ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्सपासून ते वैद्यकीय उपकरणे आणि एरोस्पेस सिस्टीमपर्यंतच्या विस्तृत अनुप्रयोगांमध्ये कार्यक्षमतेने कार्य करण्यास सक्षम करते.

2.कठोर थरांमध्ये वापरलेले साहित्य：

कठोर-फ्लेक्स पीसीबीच्या कठोर थर बांधकामात, आवश्यक संरचनात्मक समर्थन आणि अखंडता प्रदान करण्यासाठी बहुधा अनेक साहित्य वापरले जातात. ही सामग्री त्यांची विशिष्ट वैशिष्ट्ये आणि कार्यप्रदर्शन आवश्यकतांनुसार काळजीपूर्वक निवडली जाते. कठोर-फ्लेक्स पीसीबीमध्ये कठोर स्तरांसाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या काही सामग्रीमध्ये हे समाविष्ट आहे:
A. FR4: FR4 हे PCBs मध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाणारे एक कठोर थर साहित्य आहे. हे उत्कृष्ट थर्मल आणि यांत्रिक गुणधर्मांसह ग्लास-प्रबलित इपॉक्सी लॅमिनेट आहे. FR4 मध्ये उच्च कडकपणा, कमी पाणी शोषण आणि चांगला रासायनिक प्रतिकार आहे. हे गुणधर्म हे एक कठोर स्तर म्हणून आदर्श बनवतात कारण ते PCB ला उत्कृष्ट संरचनात्मक अखंडता आणि स्थिरता प्रदान करते.
B. पॉलिमाइड (PI): पॉलिमाइड एक लवचिक उष्णता-प्रतिरोधक सामग्री आहे जी त्याच्या उच्च तापमानाच्या प्रतिकारामुळे कठोर-फ्लेक्स बोर्डमध्ये वापरली जाते. पॉलीमाईड त्याच्या उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुणधर्मांसाठी आणि यांत्रिक स्थिरतेसाठी ओळखले जाते, ज्यामुळे ते PCBs मध्ये कठोर स्तर म्हणून वापरण्यास योग्य बनते. हे अत्यंत तापमानाच्या संपर्कात असतानाही त्याचे यांत्रिक आणि विद्युत गुणधर्म राखून ठेवते, ज्यामुळे ते विस्तृत अनुप्रयोगांसाठी योग्य बनते.
C. मेटल कोअर: काही प्रकरणांमध्ये, जेव्हा उत्कृष्ट थर्मल व्यवस्थापन आवश्यक असते, तेव्हा ॲल्युमिनियम किंवा तांबे सारख्या धातूच्या कोर सामग्रीचा वापर कठोर-फ्लेक्स पीसीबीमध्ये कठोर थर म्हणून केला जाऊ शकतो. या सामग्रीमध्ये उत्कृष्ट थर्मल चालकता आहे आणि सर्किट्सद्वारे निर्माण होणारी उष्णता प्रभावीपणे नष्ट करू शकते. मेटल कोर वापरून, कठोर-फ्लेक्स बोर्ड उष्णता प्रभावीपणे व्यवस्थापित करू शकतात आणि सर्किटची विश्वासार्हता आणि कार्यप्रदर्शन सुनिश्चित करून अतिउष्णता टाळू शकतात.
या प्रत्येक सामग्रीचे स्वतःचे फायदे आहेत आणि पीसीबी डिझाइनच्या विशिष्ट आवश्यकतांवर आधारित निवडले जातात. ऑपरेटिंग तापमान, यांत्रिक ताण आणि आवश्यक थर्मल व्यवस्थापन क्षमता यासारखे घटक कठोर आणि लवचिक PCB कठोर स्तर एकत्र करण्यासाठी योग्य सामग्री निर्धारित करण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात.
हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की कठोर-फ्लेक्स पीसीबीमध्ये कठोर स्तरांसाठी सामग्रीची निवड ही डिझाइन प्रक्रियेची एक महत्त्वपूर्ण बाब आहे. योग्य सामग्रीची निवड पीसीबीची संरचनात्मक अखंडता, थर्मल व्यवस्थापन आणि संपूर्ण विश्वासार्हता सुनिश्चित करते. योग्य सामग्री निवडून, डिझाइनर कठोर-फ्लेक्स पीसीबी तयार करू शकतात जे ऑटोमोटिव्ह, एरोस्पेस, वैद्यकीय आणि दूरसंचार यासह विविध उद्योगांच्या कठोर आवश्यकता पूर्ण करतात.

3. लवचिक स्तरामध्ये वापरलेली सामग्री:

कठोर-फ्लेक्स PCBs मधील लवचिक स्तर या बोर्डांच्या वाकणे आणि फोल्डिंग वैशिष्ट्ये सुलभ करतात. लवचिक लेयरसाठी वापरल्या जाणाऱ्या सामग्रीमध्ये उच्च लवचिकता, लवचिकता आणि वारंवार वाकण्याला प्रतिकार असणे आवश्यक आहे. लवचिक स्तरांसाठी वापरल्या जाणाऱ्या सामान्य सामग्रीमध्ये हे समाविष्ट आहे:
A. Polyimide (PI): आधी सांगितल्याप्रमाणे, पॉलिमाइड एक बहुमुखी सामग्री आहे जी कठोर-फ्लेक्स PCBs मध्ये दुहेरी उद्देश पूर्ण करते. फ्लेक्स लेयरमध्ये, ते बोर्डला त्याचे विद्युत गुणधर्म न गमावता वाकणे आणि वाकण्यास अनुमती देते.
B. लिक्विड क्रिस्टल पॉलिमर (LCP): LCP ही उच्च-कार्यक्षमता असलेली थर्मोप्लास्टिक सामग्री आहे जी त्याच्या उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्मांसाठी आणि अति तापमानाला प्रतिकार करण्यासाठी ओळखली जाते. हे कठोर-फ्लेक्स पीसीबी डिझाइनसाठी उत्कृष्ट लवचिकता, आयामी स्थिरता आणि आर्द्रता प्रतिरोध प्रदान करते.
C. पॉलिस्टर (PET): पॉलिस्टर ही कमी किमतीची, चांगली लवचिकता आणि इन्सुलेट गुणधर्म असलेली हलकी सामग्री आहे. हे सामान्यतः कठोर-फ्लेक्स PCBs साठी वापरले जाते जेथे खर्च-प्रभावीता आणि मध्यम वाकण्याची क्षमता गंभीर आहे.
D. पॉलिमाइड (PI): पॉलिमाइड हे कठोर-लवचिक PCB लवचिक स्तरांमध्ये सामान्यतः वापरले जाणारे साहित्य आहे. यात उत्कृष्ट लवचिकता, उच्च तापमान प्रतिरोध आणि चांगले विद्युत इन्सुलेशन गुणधर्म आहेत. पॉलीमाइड फिल्म सहजपणे लॅमिनेटेड, कोरलेली आणि पीसीबीच्या इतर थरांशी जोडली जाऊ शकते. ते त्यांचे विद्युत गुणधर्म न गमावता वारंवार वाकणे सहन करू शकतात, ज्यामुळे ते लवचिक स्तरांसाठी आदर्श बनतात.
E. लिक्विड क्रिस्टल पॉलिमर (LCP): LCP ही उच्च-कार्यक्षमता असलेली थर्मोप्लास्टिक सामग्री आहे जी कठोर-फ्लेक्स PCBs मध्ये लवचिक स्तर म्हणून वाढत्या प्रमाणात वापरली जाते. उच्च लवचिकता, मितीय स्थिरता आणि अत्यंत तापमानास उत्कृष्ट प्रतिकार यासह उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आहेत. एलसीपी फिल्म्समध्ये हायग्रोस्कोपिकिटी कमी असते आणि ते दमट वातावरणात वापरण्यासाठी योग्य असतात. त्यांच्याकडे चांगला रासायनिक प्रतिकार आणि कमी डायलेक्ट्रिक स्थिरता देखील आहे, ज्यामुळे कठोर परिस्थितीत विश्वसनीय कामगिरी सुनिश्चित होते.
F. पॉलिस्टर (PET): पॉलिएस्टर, ज्याला पॉलिथिलीन टेरेफ्थालेट (PET) असेही म्हणतात, हे कठोर-फ्लेक्स PCBs च्या लवचिक स्तरांमध्ये वापरले जाणारे हलके आणि किफायतशीर साहित्य आहे. पीईटी फिल्ममध्ये चांगली लवचिकता, उच्च तन्य शक्ती आणि उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता आहे. या फिल्म्समध्ये कमी आर्द्रता शोषण असते आणि चांगले इलेक्ट्रिकल इन्सुलेशन गुणधर्म असतात. जेव्हा पीसीबी डिझाइनमध्ये किफायतशीरपणा आणि मध्यम वाकण्याची क्षमता हे महत्त्वाचे घटक असतात तेव्हा पीईटी अनेकदा निवडले जाते.
G. पॉलीथेरिमाइड (PEI): PEI एक उच्च-कार्यक्षमता अभियांत्रिकी थर्मोप्लास्टिक आहे जो सॉफ्ट-हार्ड बॉन्डेड PCBs च्या लवचिक थरासाठी वापरला जातो. उच्च लवचिकता, मितीय स्थिरता आणि अत्यंत तापमानास प्रतिकार यासह उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आहेत. PEI फिल्ममध्ये कमी आर्द्रता शोषण आणि चांगला रासायनिक प्रतिकार असतो. त्यांच्याकडे उच्च डायलेक्ट्रिक सामर्थ्य आणि इलेक्ट्रिकली इन्सुलेट गुणधर्म देखील आहेत, ज्यामुळे ते मागणीसाठी योग्य बनतात.
H. Polyethylene naphthalate (PEN): PEN ही अत्यंत उष्णता-प्रतिरोधक आणि लवचिक सामग्री आहे जी कठोर-फ्लेक्स PCBs च्या लवचिक थरासाठी वापरली जाते. यात चांगली थर्मल स्थिरता, कमी आर्द्रता शोषण आणि उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आहेत. PEN चित्रपट अतिनील किरणे आणि रसायनांना अत्यंत प्रतिरोधक असतात. त्यांच्याकडे कमी डायलेक्ट्रिक स्थिर आणि उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुणधर्म देखील आहेत. PEN फिल्म त्याच्या विद्युत गुणधर्मांवर परिणाम न करता वारंवार वाकणे आणि फोल्डिंगचा सामना करू शकते.
I. Polydimethylsiloxane (PDMS): PDMS एक लवचिक लवचिक सामग्री आहे जी मऊ आणि कठोर एकत्रित PCBs च्या लवचिक थरासाठी वापरली जाते. यात उत्कृष्ट यांत्रिक गुणधर्म आहेत, ज्यामध्ये उच्च लवचिकता, लवचिकता आणि पुनरावृत्ती झुकण्याचा प्रतिकार यांचा समावेश आहे. पीडीएमएस फिल्म्समध्ये थर्मल स्थिरता आणि इलेक्ट्रिकल इन्सुलेशन गुणधर्म देखील असतात. PDMS चा वापर सामान्यतः अशा ऍप्लिकेशन्समध्ये केला जातो ज्यांना मऊ, स्ट्रेच करण्यायोग्य आणि आरामदायक सामग्रीची आवश्यकता असते, जसे की घालण्यायोग्य इलेक्ट्रॉनिक्स आणि वैद्यकीय उपकरणे.
या प्रत्येक सामग्रीचे स्वतःचे फायदे आहेत आणि फ्लेक्स लेयर सामग्रीची निवड पीसीबी डिझाइनच्या विशिष्ट आवश्यकतांवर अवलंबून असते. लवचिकता, तापमान प्रतिरोध, ओलावा प्रतिरोध, खर्च-प्रभावीता आणि वाकण्याची क्षमता यासारखे घटक कठोर-फ्लेक्स पीसीबीमध्ये लवचिक स्तरासाठी योग्य सामग्री निर्धारित करण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतात. या घटकांचा काळजीपूर्वक विचार केल्याने विविध अनुप्रयोग आणि उद्योगांमध्ये PCB विश्वसनीयता, टिकाऊपणा आणि कार्यप्रदर्शन सुनिश्चित होते.

4. कठोर-फ्लेक्स PCBs मध्ये चिकट पदार्थ:

कडक आणि लवचिक स्तर एकत्र बांधण्यासाठी, कठोर-फ्लेक्स पीसीबी बांधकामात चिकट सामग्री वापरली जाते. हे बाँडिंग मटेरियल लेयर्स दरम्यान विश्वसनीय विद्युत कनेक्शन सुनिश्चित करतात आणि आवश्यक यांत्रिक समर्थन प्रदान करतात. दोन सामान्यतः वापरले जाणारे बाँडिंग साहित्य आहेत:
A. इपॉक्सी राळ: इपॉक्सी राळ-आधारित चिकटवता त्यांच्या उच्च बाँडिंग सामर्थ्यासाठी आणि उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन गुणधर्मांसाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. ते चांगली थर्मल स्थिरता प्रदान करतात आणि सर्किट बोर्डची एकूण कडकपणा वाढवतात.
b ऍक्रेलिक: ऍक्रेलिक-आधारित ॲडसिव्हस ऍप्लिकेशन्समध्ये प्राधान्य दिले जाते जेथे लवचिकता आणि ओलावा प्रतिरोध गंभीर असतो. या चिकटवण्यांमध्ये चांगले बाँडिंग सामर्थ्य असते आणि इपॉक्सीच्या तुलनेत कमी बरा होण्याची वेळ असते.
C. सिलिकॉन: कडक-फ्लेक्स बोर्डमध्ये सिलिकॉन-आधारित चिकटवता सामान्यतः वापरल्या जातात कारण त्यांची लवचिकता, उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता आणि ओलावा आणि रसायनांचा प्रतिकार असतो. सिलिकॉन ॲडेसिव्ह्स विस्तृत तापमान श्रेणीचा सामना करू शकतात, ज्यामुळे त्यांना लवचिकता आणि उच्च तापमान प्रतिकार दोन्ही आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी योग्य बनतात. आवश्यक विद्युत गुणधर्म राखून ते कठोर आणि लवचिक स्तरांमध्ये प्रभावी बंधन प्रदान करतात.
D. पॉलीयुरेथेन: पॉलीयुरेथेन ॲडेसिव्ह्स कठोर-फ्लेक्स पीसीबीमध्ये लवचिकता आणि बाँडिंग ताकदीचा समतोल प्रदान करतात. ते विविध सब्सट्रेट्समध्ये चांगले चिकटलेले असतात आणि रसायने आणि तापमान बदलांना उत्कृष्ट प्रतिकार देतात. पॉलीयुरेथेन ॲडेसिव्ह देखील कंपन शोषून घेतात आणि पीसीबीला यांत्रिक स्थिरता प्रदान करतात. ते सहसा लवचिकता आणि मजबूती आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जातात.
E. UV क्युरेबल रेजिन: UV क्युरेबल रेजिन हे एक चिकट पदार्थ आहे जे अतिनील (UV) प्रकाशाच्या संपर्कात आल्यावर वेगाने बरे होते. ते जलद बाँडिंग आणि क्यूरिंग वेळा देतात, ज्यामुळे ते उच्च-वॉल्यूम उत्पादनासाठी योग्य बनतात. यूव्ही-क्युरेबल रेजिन्स कठोर आणि लवचिक सब्सट्रेट्ससह विविध प्रकारच्या सामग्रीला उत्कृष्ट आसंजन प्रदान करतात. ते उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिकार आणि विद्युत गुणधर्म देखील प्रदर्शित करतात. यूव्ही-क्युरेबल रेजिन सामान्यतः कठोर-फ्लेक्स पीसीबीसाठी वापरले जातात, जेथे जलद प्रक्रिया वेळ आणि विश्वासार्ह बाँडिंग महत्त्वपूर्ण आहे.
F. प्रेशर सेन्सिटिव्ह ॲडेसिव्ह (PSA): PSA ही एक चिकट सामग्री आहे जी दाब लागू केल्यावर एक बंधन तयार करते. ते कठोर-फ्लेक्स पीसीबीसाठी सोयीस्कर, साधे बाँडिंग सोल्यूशन देतात. PSA कठोर आणि लवचिक सब्सट्रेट्ससह विविध पृष्ठभागांना चांगले चिकटते. ते असेंब्ली दरम्यान पुनर्स्थित करण्याची परवानगी देतात आणि आवश्यक असल्यास ते सहजपणे काढले जाऊ शकतात. PSA उत्कृष्ट लवचिकता आणि सुसंगतता देखील देते, ज्यामुळे PCB वाकणे आणि वाकणे आवश्यक असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी ते योग्य बनते.

निष्कर्ष:

कठोर-फ्लेक्स पीसीबी हे आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचा अविभाज्य भाग आहेत, ज्यामुळे कॉम्पॅक्ट आणि अष्टपैलू पॅकेजेसमध्ये जटिल सर्किट डिझाइनची परवानगी मिळते. इलेक्ट्रॉनिक उत्पादनांचे कार्यप्रदर्शन आणि विश्वासार्हता ऑप्टिमाइझ करण्याच्या उद्देशाने अभियंते आणि डिझाइनर्ससाठी, त्यांच्या बांधकामात वापरलेली सामग्री समजून घेणे महत्वाचे आहे. हा लेख कठोर आणि लवचिक स्तर आणि चिकट पदार्थांसह सामान्यतः कठोर-फ्लेक्स पीसीबी बांधकामात वापरल्या जाणाऱ्या सामग्रीवर लक्ष केंद्रित करतो. कडकपणा, लवचिकता, उष्णता प्रतिरोध आणि किंमत यासारख्या घटकांचा विचार करून, इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादक त्यांच्या विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकतांवर आधारित योग्य सामग्री निवडू शकतात. कडक थरांसाठी FR4 असो, लवचिक स्तरांसाठी पॉलिमाइड असो किंवा बाँडिंगसाठी इपॉक्सी असो, आजच्या इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगात कठोर-फ्लेक्स पीसीबीची टिकाऊपणा आणि कार्यक्षमता सुनिश्चित करण्यात प्रत्येक सामग्री महत्त्वाची भूमिका बजावते.