لوحة الدوائر المطبوعة المرنة (FPC) هي نوع من لوحات الدوائر المطبوعة عالية الموثوقية والمرونة، مصنوعة من أغشية رقيقة من البولي إيميد أو البوليستر. تتميز بكثافة أسلاك عالية، وخفة وزن، ونحافة، ومرونة انحناء ممتازة.

قبل أن نكشف سر تصنيع الدوائر المطبوعة المرنة (FPC)، علينا أن نعرف أن المواد التي تُشكلها هي غشاء عازل، وموصل، والمادة اللاصقة. يُشكل الغشاء العازل الطبقة الأساسية للدائرة، بينما يربط اللاصق رقاقة النحاس بالطبقة العازلة. في التصاميم متعددة الطبقات، تُربط رقاقة النحاس مع الطبقات الداخلية. كما تُستخدم كأغطية واقية لعزل الدائرة عن الغبار والرطوبة، وتقليل الإجهاد أثناء الثني. تُشكل رقاقة النحاس الطبقة الموصلة. في بعض الدوائر المرنة، تُستخدم مكونات صلبة مصنوعة من الألومنيوم أو الفولاذ المقاوم للصدأ لتوفير ثبات الأبعاد، ودعم مادي للمكونات والأسلاك، وتخفيف الإجهاد. تُستخدم المواد اللاصقة لربط المكونات الصلبة بالدائرة المرنة. بالإضافة إلى ذلك، تُستخدم أحيانًا مادة أخرى في الدوائر المرنة وهي غشاء الطبقة اللاصقة، وهو مُغطى بمادة لاصقة على جانبي غشاء رقيق عازل. يوفر غشاء الطبقة اللاصقة حماية بيئية، وعزلًا إلكترونيًا فعالًا، ويُغني عن طبقة إضافية من الغشاء، ويُمكّن من إنشاء دوائر متعددة الطبقات بطبقات لاصقة أقل. تتوفر مواد الأغشية العازلة بأنواع عديدة، لكن أكثرها استخدامًا هي مواد البولي إيميد والبوليستر. في الولايات المتحدة، يستخدم 80% من مصنعي الدوائر المرنة مواد أغشية البولي إيميد، بينما يستخدم حوالي 20% مواد أغشية البوليستر. تتميز مواد البولي إيميد بأنها غير قابلة للاشتعال، ومستقرة الأبعاد، وتتميز بقوة شد عالية، وتتحمل درجات حرارة اللحام. يتميز البوليستر، المعروف أيضًا باسم بولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، بخصائص فيزيائية مماثلة للبولي إيميد، بما في ذلك انخفاض ثابت العزل الكهربائي وانخفاض امتصاص الرطوبة. ومع ذلك، فهو غير مناسب للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية، حيث تبلغ درجة انصهاره 250 درجة مئوية ودرجة حرارة انتقاله الزجاجي (Tg) 80 درجة مئوية. تحد هذه القيود من استخدامه في التطبيقات التي تتطلب لحامًا مكثفًا من طرف إلى طرف. في التطبيقات ذات درجات الحرارة المنخفضة، يتميز بالصلابة. ومع ذلك، فهو لا يزال مناسبًا للاستخدام في منتجات مثل الهواتف وغيرها من الأجهزة التي لا تتطلب التعرض لبيئات قاسية. عادةً ما تُدمج أغشية العزل المصنوعة من البولي إيميد مع مواد لاصقة من البولي إيميد أو الأكريليك، بينما تُدمج مواد العزل المصنوعة من البوليستر مع مواد لاصقة من البوليستر. من مزايا دمج هذه المواد ذات الخصائص المتشابهة ثبات أبعادها بعد اللحام أو دورات التصفيح المتعددة. ومن الخصائص المهمة الأخرى للمواد اللاصقة انخفاض ثابت العزل الكهربائي، ومقاومة العزل العالية، ودرجة حرارة انتقال الزجاج العالية، وانخفاض معدل امتصاص الرطوبة. تُعد رقائق النحاس مناسبة كموصلات للاستخدام في الدوائر المرنة، ويمكن إنتاجها من خلال الطلاء الكهربائي أو الترسيب الكهربائي (ED).

يتميز جانب رقاقة النحاس المُنتَجة بالترسيب الكهربائي بسطح لامع، بينما يبدو الجانب الآخر باهتًا نتيجةً للمعالجة. وهي مادة مرنة يُمكن تصنيعها بسماكات وأحجام مُختلفة. غالبًا ما يخضع الجانب الباهت من رقاقة النحاس المُطروقة بالكهرباء لمعالجات خاصة لتحسين خصائصها اللاصقة. بالإضافة إلى مرونتها، تتميز رقاقة النحاس المُطروقة أيضًا بصلابة ونعومة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مرونة ديناميكية. بالإضافة إلى ربط الأغشية العازلة بالمواد الموصلة، يُمكن استخدام اللاصق أيضًا كطبقة طلاء لأغراض الحماية والتغطية. يكمن الفرق الرئيسي بين الاثنين في طريقة التطبيق المُستخدمة. يهدف الطلاء اللاصق فوق الغشاء العازل إلى تكوين هيكل دائرة مُتراص. تُستخدم تقنية الطباعة بالغربلة لتطبيق طلاء اللاصق. لا تحتوي جميع الهياكل المُتراصّة على مادة لاصقة، وتلك غير المُتراصّة تُشكّل دوائر أرقّ وأكثر مرونة. بالمقارنة مع الهياكل المُتراصّة القائمة على اللاصق، يُظهر اللاصق توصيلًا حراريًا أفضل. بفضل رقة ومرونة الدوائر المرنة الخالية من المواد اللاصقة، وغياب المقاومة الحرارية للّاصق، يُمكن استخدامها في بيئات العمل التي لا يُمكن فيها استخدام الهياكل المُركّبة القائمة على المواد اللاصقة. اتبعوا خطواتنا واستعدوا لفكّ شفرة عملية تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة المرنة (FPC).
عملية تصنيع لوحة الدوائر المرنة (FPC)

قطع المواد
لتقليل الهدر، تتضمن كل عملية إنتاج للوحة الدوائر المطبوعة (FPC) القطع الأولي للمادة الأساسية. يساعد القطع الدقيق أثناء معالجة المواد على تجنب الهدر الناتج عن المواد الزائدة. التنظيف الكيميائي: تهدف هذه الخطوة بشكل أساسي إلى إزالة طبقة الأكسيد عن المادة الأساسية الموصلة وسطح رقاقة النحاس. في حال عدم تنظيفها، قد تؤدي طبقة الأكسيد إلى أكسدة مستمرة للوحة الدوائر المطبوعة أثناء الاستخدام، مما يؤدي إلى تقصير عمرها الافتراضي. لذلك، يُعد التنظيف ضروريًا لضمان موثوقية واستقرار لوحة الدوائر على المدى الطويل وتقليل الخسائر الناتجة عن الأكسدة.طبقة داخلية من الفيلم الجاف المضاد للتآكل (FPC)
أولاً، يُرسم نمط الدائرة على الفيلم. ثم يُحاذى الفيلم المغطى بغشاء جاف مضاد للتآكل (غشاء حساس للضوء) مع المادة الأساسية، ويُستخدم جهاز تعريض لكشف نمط الدائرة من الفيلم على المادة الأساسية. يُنقل هذا النمط إلى رقاقة النحاس.النقش الحمضي (نقش FPC)
في إنتاج ألواح FPC اللينة، تُستخدم عادةً محاليل حمضية، مثل حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك، للحفر الكيميائي. إلا أن المحاليل القلوية، مثل ماء الأمونيا، تُستخدم غالبًا لحفر الدوائر الصلبة، نظرًا لسهولة ظهور خصائصها الحمضية.التنظيف الكيميائي
تهدف هذه الخطوة إلى منع أي محلول متبقي من عملية الحفر من الوقوع في الدائرة وإزالة أي شوائب على سطح FPC من خلال التنظيف البلازمي.محاذاة فيلم غطاء الطبقة الداخلية
قبل الخطوات المذكورة أعلاه، يجب تشكيل غشاء الغطاء للوحة الناعمة ومحاذاته مع FPC. بعد ذلك، يُستخدم مكواة لحام لتثبيت غشاء الغطاء على الوسادات.التصفيح
أثناء عملية الإنتاج، يُقسم التصفيح عادةً إلى تصفيح سريع وتصفيح بطيء. يُستخدم التصفيح السريع عادةً للتصفيح الأولي، ويُحدد أقصى سمك مسموح به بناءً على مراجع قياسية. بعد اكتمال التصفيح، يُفحص المنتج للتأكد من عدم وجود فقاعات أو تسرب غراء.الخبز
تتضمن هذه الخطوة معالجةً بدرجة حرارة عالية لتسهيل تدفق اللاصق وتسويته بين لوحة الدائرة وغطاء الفيلم، مما يضمن التصاقًا أكثر اكتمالًا. يذوب اللاصق ويملأ الفجوات بين رقاقة النحاس وغطاء الفيلم، متماسكًا بإحكام بعد الخبز بدرجة حرارة عالية.
طباعة الأحرف على لوحة دوائر FPC
تتضمن عملية تصنيع لوحة الدوائر المرنة (FPC) أيضًا نقل الأحرف من الفيلم إلى شاشة شبكية، واستخدامها لطباعة الأحرف عليها. تتضمن هذه العملية أيضًا فحص نتائج الطباعة للتأكد من عدم وجود أحرف مفقودة أو مطبوعة بشكل غير كافٍ.تخدم معالجة سطح لوحة الدوائر المطبوعة المرنة (FPC) الغرض الأساسي المتمثل في ضمان قابلية لحام جيدة وأداء كهربائي جيد. ولأن النحاس في البيئة الطبيعية يتواجد عادةً على شكل أكاسيد في الهواء، فمن غير المرجح أن يبقى على حالته النحاسية الأصلية لفترة طويلة، لذا يحتاج إلى معالجات أخرى. عمليات المعالجة السطحية الشائعة للوحة الدوائر المطبوعة المرنة هي كما يلي:

تسوية الهواء الساخن (HASL)
تسوية الهواء الساخن، والمعروفة أيضًا باسم تسوية اللحام بالهواء الساخن (HASL)، هي عملية يُطلى فيها سطح لوحة الدوائر المطبوعة باللحام المنصهر (الرصاص)، ثم يُسخّن ويُضغط بالهواء الساخن لتكوين طبقة طلاء مقاومة لأكسدة النحاس وتوفر قابلية لحام جيدة. أثناء التسوية بالهواء الساخن، يتشكل مركب بين معدني من النحاس والقصدير عند تقاطع اللحام والنحاس. تُغمر لوحة الدوائر المطبوعة في اللحام المنصهر أثناء التسوية بالهواء الساخن؛ حيث تُنفث سكين الهواء اللحام السائل حتى يصبح مسطحًا قبل أن يتصلب؛ كما تُقلل سكين الهواء من شكل اللحام الهلالي على سطح النحاس وتمنع تكون جسور اللحام.المواد الحافظة العضوية للحام (OSP)
OSP هي عملية معالجة سطحية لـ FPC، متوافقة مع متطلبات توجيه RoHS. ببساطة، OSP هي طريقة كيميائية لتكوين طبقة عضوية على سطح نحاسي نظيف وخالٍ من الشوائب. يتميز هذا الغشاء بخصائص مضادة للأكسدة ومقاومة للحرارة والرطوبة، مما يحمي سطح النحاس من المزيد من الصدأ (الأكسدة أو الكبريتيد) في الظروف البيئية العادية. مع ذلك، في عمليات اللحام اللاحقة ذات درجات الحرارة العالية، يجب إزالة هذه الطبقة الواقية بسهولة وسرعة باستخدام مادة الصهر، حتى يتمكن سطح النحاس النظيف المكشوف من تكوين وصلة لحام قوية فورًا.لوحة كاملة من النيكل الذهبي الخالي من الكهرباء (ENIG)
تتضمن تقنية ENIG الكاملة ترسيب طبقة من النيكل تليها طبقة من الذهب على سطح الموصل للوحة الدوائر المطبوعة. الغرض الرئيسي من طلاء النيكل هو منع انتشار الذهب والنحاس. هناك نوعان من عمليات ENIG الحالية: الذهب اللين (ذهب خالص ذو مظهر غير لامع) والذهب الصلب (سطح أملس وصلب، مقاوم للتآكل، يحتوي على الكوبالت وعناصر أخرى، ذو مظهر لامع). يُستخدم الذهب اللين بشكل رئيسي في ربط الأسلاك في تغليف الرقائق، بينما يُستخدم الذهب الصلب بشكل رئيسي في التوصيلات الكهربائية غير الملحومة.الذهب الغمر (ENIG)
تتضمن عملية طلاء الذهب بالغمر طلاء سطح النحاس بطبقة سميكة من سبيكة النيكل والذهب الموصلة للكهرباء، مما يوفر حماية طويلة الأمد للوحة الدوائر المطبوعة. بالإضافة إلى ذلك، يتميز الذهب بالغمر بتحمل أفضل للظروف البيئية مقارنةً بعمليات معالجة الأسطح الأخرى. كما يمنع الذهب بالغمر ذوبان النحاس، مما يُسهّل التجميع الخالي من الرصاص.علبة الغمر (ENIG)
بما أن جميع أنواع اللحام الحالية مصنوعة من القصدير، فإن طبقة رقيقة منها تناسب أي نوع من اللحام. يُشكل القصدير المغمور مركبًا معدنيًا مسطحًا من النحاس والقصدير، مما يمنحه قابلية لحام ممتازة، تمامًا مثل التسوية بالهواء الساخن، دون مشاكل التسطيح المرتبطة بها. يجب عدم تخزين الألواح المطلية بالقصدير المغمور لفترة طويلة، ويجب تجميعها بنفس ترتيب غمر القصدير.غمر الفضة (ENIG)
الفضة المغمورة عمليةٌ تقع بين الطلاء العضوي والطلاء الكيميائي بالنيكل/الذهب. تتميز هذه العملية بالبساطة والسرعة. حتى عند تعرضها لبيئات حارة ورطبة وملوثة، تحافظ الفضة على قابلية لحام جيدة، ولكنها قد تفقد بريقها. لا تتمتع الفضة المغمورة بنفس مستوى المتانة الفيزيائية للطلاء الكيميائي بالنيكل/الذهب، نظرًا لعدم وجود طبقة نيكل تحتها.النيكل الكيميائي والبلاديوم والذهب (ENIG)
يُضيف ذهب النيكل والبلاديوم الكيميائي، مقارنةً بذهب الغمر، طبقة من البلاديوم بين النيكل والذهب. يمنع البلاديوم التآكل الناتج عن تفاعلات الإزاحة، ويُهيئ لطلاء الذهب. يُغطي الذهب البلاديوم بإحكام، مما يُوفر سطح تلامس جيد.طلاء الذهب الصلب بالكهرباء
يتم استخدام الطلاء الكهربائي بالذهب الصلب لتحسين مقاومة التآكل وزيادة عدد عمليات الإدخال والسحب للمنتجات.التفتيش النهائي
هذه هي الخطوة الأخيرة الحاسمة في عملية تصنيع الدوائر المطبوعة المرنة (FPC)، حيث تخضع جميع لوحات FPC لفحص شامل في موقع الإنتاج لضمان الجودة والأداء. حاليًا، يعتمد فحص جودة FPC محليًا بشكل كبير على الفحص البصري اليدوي، وهو أمر مكلف وغير فعال. ومع ذلك، لاختبار أداء FPC والتحقق منه، يمكننا استخدام الطرق التالية.الاختبار الكهربائي (FPC)
اختبار الاستمرارية الكهربائية: يُستخدم للتحقق من صحة توصيل الأسلاك ونقاط التوصيل في الدائرة المطبوعة المرنة (FPC). يستخدم هذا الاختبار عادةً أساليب مثل اختبار الاستمرارية أو اختبار "سرير المسامير" للتحقق من توصيل الدائرة. اختبار المقاومة: يُستخدم لقياس قيمة مقاومة مسارات الدائرة في الدائرة المطبوعة المرنة. يضمن هذا الاختبار أن مقاومة الأسلاك تقع ضمن النطاق المحدد لضمان استقرار نقل الإشارة. اختبار العزل: يُستخدم للكشف عن العزل بين الأسلاك في الدائرة المطبوعة المرنة وبين الأسلاك والركيزة. يضمن هذا الاختبار عدم تعرض الدائرة المطبوعة المرنة لأيّة تماس كهربائي أو مشاكل تسريب في ظروف الجهد العالي.اختبار الموثوقية (FPC)
اختبار عمر الانحناء: من خلال ثني FPC بشكل متكرر، فإنه يحاكي ظروف الانحناء في التطبيقات الفعلية. يمكن لهذا الاختبار تقييم أداء الانحناء ومتانة FPC أثناء الاستخدام طويل الأمد. اختبار الدورة الحرارية: يخضع FPC لتغيرات دورية بين بيئات درجات الحرارة العالية والمنخفضة لمحاكاة تأثير تغيرات درجة الحرارة عليه. يمكن لهذا الاختبار تقييم موثوقية واستقرار FPC في ظل ظروف تغير درجة الحرارة. اختبار دورة الرطوبة: يخضع FPC لتغيرات دورية بين بيئات درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية، وكذلك بين بيئات درجات الحرارة المنخفضة والمنخفضة، لمحاكاة آثار الرطوبة ودرجة الحرارة عليه. يمكن لهذا الاختبار تقييم متانة FPC وموثوقيتها في البيئات الرطبة.الاختبار البيئي (FPC)
اختبار مقاومة التآكل: يُعرَّض FPC لوسائط تآكل مختلفة لتقييم مقاومته للتآكل الكيميائي. يضمن هذا الاختبار استقرار FPC وموثوقيته في بيئات محددة. اختبار درجات الحرارة العالية: يُوضع FPC في بيئة ذات درجة حرارة عالية لاختبار أدائه واستقراره في ظل ظروف درجات الحرارة العالية. يُقيِّم هذا الاختبار قدرة FPC على التحمل في بيئات درجات الحرارة العالية. اختبار درجات الحرارة المنخفضة: يُوضع FPC في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة لاختبار أدائه واستقراره في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة. يُقيِّم هذا الاختبار قدرة FPC على التحمل في بيئات درجات الحرارة المنخفضة. يمكن أن تساعد طرق وأدوات الاختبار هذه المصنّعين في تقييم أداء FPC (الدائرة المطبوعة المرنة) والتحقق من صحتها لضمان عملها بشكل صحيح ومتانتها على المدى الطويل في التطبيقات العملية. عند إجراء الاختبارات، يُوصى باختيار طرق وأدوات اختبار مناسبة بناءً على المتطلبات المحددة وبيئة تطبيق FPC والالتزام بمعايير ومواصفات الاختبار ذات الصلة. باختصار، يُعد تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة المرنة (FPC) عملية معقدة وأساسية تتطلب الاهتمام بجوانب متعددة. من خلال فهم المبادئ الأساسية، واختيار المواد والعمليات المناسبة، ومراعاة عوامل التصميم، وتطبيق رقابة صارمة على الجودة، واختبار أداء FPC والتحقق منه، يُمكننا ضمان إنتاج منتجات FPC عالية الجودة وموثوقة ومستقرة. ومن خلال التحسين والابتكار المستمرين، يُمكننا تعزيز كفاءة وجودة تصنيع FPC باستمرار، وتلبية متطلبات السوق، والحفاظ على ميزة تنافسية. نأمل أن تُساعد هذه المقالة القراء على فهم الاعتبارات المهمة في تصنيع FPC بشكل أفضل، وأن تُلهمهم لمزيد من استكشاف وتطبيق تقنية FPC. وإذا لزم الأمر، يُمكن للقراء إجراء المزيد من الأبحاث والرجوع إلى الموارد والمواد في المجالات ذات الصلة لتعميق فهمهم وخبرتهم العملية في تصنيع FPC .