Гибкие печатные платы (FPC, Flexible Printed Circuits) на основе полиимида и FR4 толщиной 0.1 - 0.2 мм используются в компактных и высоконадежных электронных устройствах. Рассмотрим их особенности, сравнение и применение.
1. Гибкие печатные платы на полиимиде (PI)
Толщина: 0.1 - 0.2 мм (чаще всего 0.1 - 0.15 мм)
Материалы:
· Основа: полиимидная пленка (Kapton, Upilex).
· Проводники: медь (обычная или с адгезионным слоем).
· Покрытие: полиимидный или жидкий фоторезист (LPI).
Преимущества:
- Высокая гибкость и устойчивость к изгибам.
- Рабочий диапазон температур: от -60°C до +250°C.
- Химическая стойкость.
- Малый вес и толщина.
Недостатки:
- Высокая стоимость (по сравнению с FR4).
- Сложность монтажа из-за гибкости.
Применение:
· Мобильные устройства (смартфоны, планшеты).
· Медицинская электроника.
· Аэрокосмическая и военная техника.
· Гибкие датчики и носимые устройства.
2. Тонкие печатные платы на FR4.
Толщина: 0.1 - 0.2 мм (редко, обычно от 0.3 - 0.4 мм).
Материалы:
· Основа: стеклотекстолит FR4 (эпоксидная смола + стеклоткань).
· Проводники: медь.
· Покрытие: защитная паяльная маска (LPI).
Преимущества:
- Низкая стоимость.
- Хорошая жесткость для тонких печатных плат.
- Подходит для стандартных процессов пайки.
Недостатки:
- Ограниченная гибкость (может треснуть при частых изгибах).
- Меньшая термостойкость (до 150°C).
Применение:
· Компактные жесткие печатные платы (например, в миниатюрных устройствах).
· Печатные платы с ограниченным пространством (но без требований к гибкости).
Сравнение полиимида и FR4 для толщины 0.1 - 0.2 мм.
Выбор материала.
· Если нужна гибкость и термостойкость → полиимид (например, для динамических изгибов в складных устройствах).
· Если нужна жесткость и низкая цена → тонкий FR4 (например, для компактных, но неподвижных печатных плат).
Для ультратонких печатных плат (0.1 мм) полиимид предпочтительнее, так как FR4 в таком исполнении становится слишком хрупким.
Что лучше выбрать?
Один материал не «лучше» другого в абсолютном смысле. Выбор зависит исключительно от задачи, которую решает ваше устройство.
Давайте разберем по пунктам, как сделать правильный выбор.
Краткая рекомендация:
· Для динамической гибкости (постоянное движение, изгиб) – однозначно Полиимид.
· Для статической гибкости (изогнули один раз при установке) – можно рассмотреть оба варианта, но полиимид надёжнее.
Для просто тонкой и жёсткой печатной платы (никаких изгибов) – FR4.
Детальное сравнение и руководство по выбору:
1. Ключевой вопрос: Как именно печатная плата будет изгибаться?
Выбирайте ПОЛИИМИД, если:
· Печатная плата будет постоянно двигаться, скручиваться или изгибаться в процессе работы устройства.
Например:
- Шлейф в складном смартфоне (flexible OLED displays).
- Соединение между корпусом и откидной крышкой ноутбука.
- Робототехника, где печатная плата закреплена на шарнире.
- Носимые устройства (умная одежда, браслеты).
Полиимид выдерживает десятки и сотни тысяч циклов изгиба без разрушения токопроводящих дорожек.
Выбирайте FR4, если:
· Печатная плата должна быть очень тонкой, но оставаться по сути жесткой. Её согнут один раз при установке в устройство и больше не будут трогать.
FR4 – это стеклотекстолит. Стекло хрупкое. При повторяющихся изгибах микротрещины в материале и в медных дорожках будут накапливаться, что в итоге приведёт к обрыву. Один-два аккуратных изгиба на стадии монтажа он может пережить. В тоже время FR4 сохраняет жесткость.
2. Второй важный вопрос: какие температуры будут при эксплуатации и пайке?
✅ Выбирайте ПОЛИИМИД, если:
· Температура в процессе работы устройства превышает 125°-150°C.
· Требуется стойкость к термическому удару или агрессивным средам.
Почему? Полиимид (Kapton) сохраняет свойства при температурах до 250°-400°C.
✅ Выбирайте FR4, если:
· Температурный режим стандартный (потребительская электроника, устройства для офиса/дома).
Почему? Стандартный FR4 начинает деградировать при температурах выше 130°-150°C (Tg – температура стеклования).
3. Вопрос бюджета:
✅ Выбирайте FR4, если:
· Ключевой критерий – минимальная стоимость.
Почему? FR4 – это «золотой стандарт» отрасли, производится массово и значительно дешевле специализированных полиимидных материалов.
✅ Выбирайте ПОЛИИМИД, если:
· Бюджет позволяет, а требования к гибкости и надежности высоки.
Почему? Стоимость материалов и обработки полиимида выше.
Что лучше выбрать?
· Для соединения экрана и материнской печатной платы в складном смартфоне? – 100% полиимид.
· Для печатной платы внутри миниатюрного датчика, который один раз аккуратно согнут для установки и больше не тронут? – Можно сэкономить и использовать тонкий FR4, но полиимид надежнее.
· Для просто очень тонкой и легкой печатной платы в дроне, которая не будет гнуться? –Тонкий FR4 (дешевле и проще в производстве).
· Для печатной платы, которая будет работать рядом с двигателем или мощным процессором, где жарко? – Полиимид.
Рекомендация: Если есть хотя бы малейшие сомнения и бюджет позволяет, выбирайте полиимид для толщин 0.1 мм - 0.2 мм. Он гарантированно выдержит все нагрузки, связанные с гибкостью. FR4 в таком исполнении – это всегда компромисс между ценой и риском появления трещин.
Больше о производстве печатных плат Вы можете узнать здесь:
Сайт ТГ ВК Дзен Youtube Rutube
