Da PCB World
3 Elevati requisiti di calore e dissipazione del calore
Con la miniaturizzazione, l'elevata funzionalità e l'elevata generazione di calore delle apparecchiature elettroniche, i requisiti di gestione termica delle apparecchiature elettroniche continuano ad aumentare e una delle soluzioni scelte è lo sviluppo di circuiti stampati termoconduttivi. La condizione principale per PCB resistenti al calore e con elevata dissipazione del calore è la resistenza al calore e la dissipazione del calore del substrato. Attualmente, il miglioramento del materiale di base e l'aggiunta di riempitivi hanno migliorato in una certa misura le proprietà di resistenza al calore e di dissipazione del calore, ma il miglioramento della conduttività termica è molto limitato. Tipicamente, per dissipare il calore del componente riscaldante viene utilizzato un substrato metallico (IMS) o un circuito stampato con nucleo metallico, il che riduce il volume e i costi rispetto al tradizionale raffreddamento tramite radiatore e ventola.
L'alluminio è un materiale molto interessante. È ricco di risorse, ha un basso costo, ha una buona conduttività termica e resistenza ed è ecologico. Attualmente, la maggior parte dei substrati o nuclei metallici sono in alluminio. I vantaggi dei circuiti stampati in alluminio sono la semplicità e l'economicità, l'affidabilità delle connessioni elettroniche, l'elevata conduttività termica e resistenza, l'assenza di saldature e piombo e la protezione ambientale, ecc., e possono essere progettati e applicati in vari settori, dai prodotti di consumo alle automobili, dai prodotti militari a quelli aerospaziali. Non vi sono dubbi sulla conduttività termica e sulla resistenza al calore del substrato metallico. La chiave sta nelle prestazioni dell'adesivo isolante tra la piastra metallica e lo strato del circuito.
Attualmente, il motore trainante della gestione termica è rappresentato dai LED. Quasi l'80% della potenza assorbita dai LED viene convertita in calore. Pertanto, la gestione termica dei LED è di fondamentale importanza e l'attenzione è rivolta alla dissipazione del calore del substrato LED. La composizione di materiali isolanti per la dissipazione del calore, altamente resistenti al calore ed ecocompatibili, pone le basi per l'ingresso nel mercato dell'illuminazione a LED ad alta luminosità.
4 Elettronica flessibile e stampata e altri requisiti
4.1 Requisiti flessibili del consiglio
La miniaturizzazione e la riduzione dello spessore delle apparecchiature elettroniche porteranno inevitabilmente all'utilizzo di un gran numero di circuiti stampati flessibili (FPCB) e rigidi-flessibili (R-FPCB). Il mercato globale degli FPCB è attualmente stimato in circa 13 miliardi di dollari USA e si prevede che il tasso di crescita annuo sarà superiore a quello dei PCB rigidi.
Con l'espansione delle applicazioni, oltre all'aumento del numero di film, si presenteranno numerosi nuovi requisiti prestazionali. I film in poliimmide sono disponibili in colori incolori e trasparenti, bianchi, neri e gialli, e presentano un'elevata resistenza al calore e un basso CTE, caratteristiche che li rendono adatti a diverse applicazioni. Sul mercato sono disponibili anche substrati in film di poliestere a basso costo. Le nuove sfide prestazionali includono elevata elasticità, stabilità dimensionale, qualità superficiale del film, accoppiamento fotoelettrico e resistenza ambientale, per soddisfare le esigenze in continua evoluzione degli utenti finali.
Le schede FPCB e HDI rigide devono soddisfare i requisiti di trasmissione del segnale ad alta velocità e alta frequenza. È necessario prestare attenzione anche alla costante dielettrica e alla perdita dielettrica dei substrati flessibili. I substrati in politetrafluoroetilene e poliimmide avanzata possono essere utilizzati per conferire flessibilità. Circuito. L'aggiunta di polvere inorganica e riempitivo in fibra di carbonio alla resina poliimmidica può produrre una struttura a tre strati di substrato flessibile e termicamente conduttivo. I riempitivi inorganici utilizzati sono nitruro di alluminio (AlN), ossido di alluminio (Al₂O₂) e nitruro di boro esagonale (HBN). Il substrato ha una conduttività termica di 1,51 W/mK e può resistere a una tensione di tenuta di 2,5 kV e a un test di flessione di 180 gradi.
I mercati applicativi degli FPCB, come smartphone, dispositivi indossabili, apparecchiature mediche, robot, ecc., hanno imposto nuovi requisiti sulla struttura prestazionale degli FPCB e hanno sviluppato nuovi prodotti FPCB. Come la scheda multistrato flessibile ultrasottile, l'FPCB a quattro strati è ridotto dai convenzionali 0,4 mm a circa 0,2 mm; scheda flessibile a trasmissione ad alta velocità, che utilizza un substrato in poliimmide a basso Dk e basso Df, raggiungendo i requisiti di velocità di trasmissione di 5 Gbps; la scheda flessibile di potenza di grandi dimensioni utilizza un conduttore superiore a 100 μm per soddisfare le esigenze di circuiti ad alta potenza e alta corrente; la scheda flessibile a base metallica ad alta dissipazione di calore è un R-FPCB che utilizza parzialmente un substrato a piastra metallica; la scheda flessibile tattile è sensibile alla pressione. La membrana e l'elettrodo sono inseriti tra due film di poliimmide per formare un sensore tattile flessibile; una scheda flessibile estensibile o una scheda rigido-flessibile, il substrato flessibile è un elastomero e la forma del reticolo del filo metallico è migliorata per essere estensibile. Naturalmente, questi FPCB speciali richiedono substrati non convenzionali.
4.2 Requisiti per l'elettronica stampata
L'elettronica stampata ha acquisito slancio negli ultimi anni e si prevede che entro la metà degli anni 2020 avrà un mercato di oltre 300 miliardi di dollari USA. L'applicazione della tecnologia dell'elettronica stampata al settore dei circuiti stampati è parte integrante della tecnologia dei circuiti stampati, che ha ormai ottenuto un consenso nel settore. La tecnologia dell'elettronica stampata è la più vicina all'FPCB. Ora i produttori di PCB hanno investito nell'elettronica stampata. Hanno iniziato con le schede flessibili e hanno sostituito i circuiti stampati (PCB) con i circuiti elettronici stampati (PEC). Attualmente, sono disponibili numerosi substrati e materiali di inchiostro e, una volta raggiunti i progressi in termini di prestazioni e costi, saranno ampiamente utilizzati. I produttori di PCB non dovrebbero perdere questa opportunità.
L'attuale applicazione chiave dell'elettronica stampata è la produzione di tag di identificazione a radiofrequenza (RFID) a basso costo, stampabili in rotoli. Il potenziale risiede nei settori dei display stampati, dell'illuminazione e del fotovoltaico organico. Il mercato della tecnologia indossabile sta attualmente emergendo con successo. Diversi prodotti di tecnologia indossabile, come abbigliamento e occhiali sportivi intelligenti, monitor di attività, sensori del sonno, orologi intelligenti, visori realistici avanzati, bussole di navigazione, ecc. I circuiti elettronici flessibili sono indispensabili per i dispositivi indossabili, il che guiderà lo sviluppo di circuiti elettronici stampati flessibili.
Un aspetto importante della tecnologia dell'elettronica stampata riguarda i materiali, inclusi substrati e inchiostri funzionali. I substrati flessibili non sono adatti solo per gli FPCB esistenti, ma anche per substrati ad alte prestazioni. Attualmente, sono disponibili materiali per substrati ad alto dielettrico composti da una miscela di ceramiche e resine polimeriche, nonché substrati ad alta temperatura, substrati a bassa temperatura e substrati trasparenti incolori, substrati gialli, ecc.
4 Elettronica flessibile e stampata e altri requisiti
4.1 Requisiti flessibili del consiglio
La miniaturizzazione e la riduzione dello spessore delle apparecchiature elettroniche porteranno inevitabilmente all'utilizzo di un gran numero di circuiti stampati flessibili (FPCB) e rigidi-flessibili (R-FPCB). Il mercato globale degli FPCB è attualmente stimato in circa 13 miliardi di dollari USA e si prevede che il tasso di crescita annuo sarà superiore a quello dei PCB rigidi.
Con l'espansione delle applicazioni, oltre all'aumento del numero di film, si presenteranno numerosi nuovi requisiti prestazionali. I film in poliimmide sono disponibili in colori incolori e trasparenti, bianchi, neri e gialli, e presentano un'elevata resistenza al calore e un basso CTE, caratteristiche che li rendono adatti a diverse applicazioni. Sul mercato sono disponibili anche substrati in film di poliestere a basso costo. Le nuove sfide prestazionali includono elevata elasticità, stabilità dimensionale, qualità superficiale del film, accoppiamento fotoelettrico e resistenza ambientale, per soddisfare le esigenze in continua evoluzione degli utenti finali.
Le schede FPCB e HDI rigide devono soddisfare i requisiti di trasmissione del segnale ad alta velocità e alta frequenza. È necessario prestare attenzione anche alla costante dielettrica e alla perdita dielettrica dei substrati flessibili. I substrati in politetrafluoroetilene e poliimmide avanzata possono essere utilizzati per conferire flessibilità. Circuito. L'aggiunta di polvere inorganica e riempitivo in fibra di carbonio alla resina poliimmidica può produrre una struttura a tre strati di substrato flessibile e termicamente conduttivo. I riempitivi inorganici utilizzati sono nitruro di alluminio (AlN), ossido di alluminio (Al₂O₂) e nitruro di boro esagonale (HBN). Il substrato ha una conduttività termica di 1,51 W/mK e può resistere a una tensione di tenuta di 2,5 kV e a un test di flessione di 180 gradi.
I mercati applicativi degli FPCB, come smartphone, dispositivi indossabili, apparecchiature mediche, robot, ecc., hanno imposto nuovi requisiti sulla struttura prestazionale degli FPCB e hanno sviluppato nuovi prodotti FPCB. Come la scheda multistrato flessibile ultrasottile, l'FPCB a quattro strati è ridotto dai convenzionali 0,4 mm a circa 0,2 mm; scheda flessibile a trasmissione ad alta velocità, che utilizza un substrato in poliimmide a basso Dk e basso Df, raggiungendo i requisiti di velocità di trasmissione di 5 Gbps; la scheda flessibile di potenza di grandi dimensioni utilizza un conduttore superiore a 100 μm per soddisfare le esigenze di circuiti ad alta potenza e alta corrente; la scheda flessibile a base metallica ad alta dissipazione di calore è un R-FPCB che utilizza parzialmente un substrato a piastra metallica; la scheda flessibile tattile è sensibile alla pressione. La membrana e l'elettrodo sono inseriti tra due film di poliimmide per formare un sensore tattile flessibile; una scheda flessibile estensibile o una scheda rigido-flessibile, il substrato flessibile è un elastomero e la forma del reticolo del filo metallico è migliorata per essere estensibile. Naturalmente, questi FPCB speciali richiedono substrati non convenzionali.
4.2 Requisiti per l'elettronica stampata
L'elettronica stampata ha acquisito slancio negli ultimi anni e si prevede che entro la metà degli anni '20 avrà un mercato di oltre 300 miliardi di dollari USA. L'applicazione della tecnologia dell'elettronica stampata al settore dei circuiti stampati è parte integrante della tecnologia dei circuiti stampati, che ha ormai ottenuto un consenso nel settore. La tecnologia dell'elettronica stampata è la più vicina all'FPCB. Ora i produttori di PCB hanno investito nell'elettronica stampata. Hanno iniziato con le schede flessibili e hanno sostituito i circuiti stampati (PCB) con i circuiti elettronici stampati (PEC). Attualmente, sono disponibili numerosi substrati e materiali di inchiostro e, una volta raggiunti progressi in termini di prestazioni e costi, saranno ampiamente utilizzati. I produttori di PCB non dovrebbero perdere questa opportunità.
L'attuale applicazione chiave dell'elettronica stampata è la produzione di tag di identificazione a radiofrequenza (RFID) a basso costo, stampabili in rotoli. Il potenziale risiede nei settori dei display stampati, dell'illuminazione e del fotovoltaico organico. Il mercato della tecnologia indossabile sta attualmente emergendo con successo. Vari prodotti di tecnologia indossabile, come abbigliamento e occhiali sportivi intelligenti, monitor di attività, sensori del sonno, orologi intelligenti, visori realistici avanzati, bussole di navigazione, ecc. I circuiti elettronici flessibili sono indispensabili per i dispositivi di tecnologia indossabile, il che guiderà lo sviluppo di circuiti elettronici stampati flessibili.
Un aspetto importante della tecnologia dell'elettronica stampata riguarda i materiali, inclusi substrati e inchiostri funzionali. I substrati flessibili non sono adatti solo per gli FPCB esistenti, ma anche per substrati ad alte prestazioni. Attualmente, sono disponibili materiali per substrati ad alto dielettrico composti da una miscela di ceramiche e resine polimeriche, nonché substrati ad alta temperatura, substrati a bassa temperatura e substrati trasparenti incolori, substrati gialli, ecc.