Гибкая печатная плата (; аббр. ГПП) — печатная плата, основа которой (диэлектрик) сделана из гибкого материала и может свободно изгибаться, что позволяет осуществлять монтаж в труднодоступных местах, а также использовать их в качестве гибких соединителей.

Гибкие печатные платы позволяют увеличить плотность монтажа в электронных устройствах.

Классификация

Гибкие печатные платы классифицируются: по количеству слоев платы:

односторонняя двухсторонняя многослойная

по типу частей платы:

гибкая гибко-жесткая

по типу конструкции, в соответствии со стандартами IPC и IEC:

односторонняя с проводящим слоем. двухсторонняя со сквозными металлизированными отверстиями и двумя проводящими слоями. многослойная со сквозными металлизированными отверстиями, содержащая более 3 проводящих слоев. гибко-жесткая печатная плата со сквозными металлизированными отверстиями, содержащая более 3 проводящих слоев. гибкая или гибко-жесткая печатная плата без сквозных металлизированных отверстий, содержащая более двух проводящих слоев.

по функциональному назначению:

Категория «А» ― Платы, изгиб которых осуществляется только в процессе сборки (статический изгиб). Категория «В» ― Платы с необходимым изгибом в процессе эксплуатации (динамический изгиб). Категория «С» ― Платы для эксплуатации при температурах более 105 °С. Категория «D» ― Платы с повышенной огнеустойчивостью.

Материалы

Материалы для гибких плат обладают повышенной стабильностью размеров (влияет на точность совмещения элементов ), термостойкостью (отсутствие разрушений в материале и снижения гибкости при воздействии высоких температур пайки), сопротивлению разрыву из-за малой толщины, гибкостью в широком диапазоне температур (особенно при низких), низким влагопоглощением (отсутствие расслоений в материале при нагреве) и стойкостью к химической обработке, дешевизной, хорошими электрическими характеристиками (малым тангенсом угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемостью)

Наиболее популярные гибкие материалы — полиэфирные пленки на основе полиэтилентерефталатов (лавсан, майлар) и различные системы полиимидов. Кроме этого используются различные виды и покрывные пленки, а также адгезионные системы, такие как акриловые, и полиэфиры с эпоксидными смолами.

Полиимид Наиболее распространённым основанием гибких печатных плат является полиимид толщиной 12,5—200 мкм.

Его применение позволяет обеспечить более высокую прочность сцепления и стабильность значений размеров; контролируемую низкую текучесть адгезива; химическую стойкость, в том числе к растворителям; высокую термическую стойкость при пайке; длительный срок хранения без замораживания. В процессе производства печатной платы его применение позволяет обеспечить возможность многократного прессования и пайки без расслоений и вздутий плат, а также их гибкость. Недостатком его применения является его высокая стоимость среди других материалов и влагопоглощение.

Полиэфирные пленки Имеют низкую температуру формования материала, влагостойкость; устойчивы к разрыву и химической обработке в широком диапазоне температур; имеют высокую гибкость. Обладают низкой стоимостью. Но вместе с тем не лишены недостатков ― обладают сравнительно невысокой стабильностью размеров при обработке, становятся хрупкими при эксплуатации в диапазоне низких температур, имеют низкую точку плавления при пайке.

Адгезивы В конструкции гибкой печатной платы определяют её функциональные свойства и используются для соединения медной фольги с материалом основания печатной платы, а также объединения слоев между собой в вариантах многослойных и гибко-жёстких конструкций.

Применяют адгезивы на основе термически устойчивых полимеров, таких как сложный полиэфир, полиимид, специально отвержденные эпоксидные смолы и др. Клеи на основе эпоксидной смолы хрупкие. Они используются для склеивания жесткой части гибко-жестких печатных плат и несовместимы с полиимидами из-за их свойств. Адгезив из полиимида требует очень высокой температуры обработки.

Медная фольга

Должна обладать малым удельным электрическим сопротивлением; высоким относительным удлинением; большим пределом прочности при растяжении и разрыве; устойчивостью к перегибам; поверхностью без раковин и включений. Механическая прочность и гибкость печатной платы зависит от сорта применяемой меди ― электроосаждённая (; аббр. ED), рулонно-отожжённая (; аббр. RA).

Для динамического изгиба используют отожжённую фольгу, которая отличается высокой стоимостью и обладает высокой износостойкостью и большей способностью к перегибам, так как ее относительное удлинение в 5–6 раз больше, чем у электроосаждённой фольги. Преимуществом катаной медной фольги является также способность к механической обработке без расслоения, а к недостаткам следует отнести наличие раковин, что исключает её применение без дополнительных гальванических покрытий при изготовлении проводников шириной порядка 0,1 мм.

Для статического изгиба используют электроосаждённую фольгу, которая отличается низкой стоимостью и применяется при изготовлении гибких печатных кабелей с высокой плотностью топологией проводников. Также обладает более высокой разрешающей способностью при травлении меди с пробельных мест по сравнению с отожжённой.

Кроме медной фольги в изделиях используют никелевую, алюминиевую, нихромную, железо-никелевую и другие виды фольг, которые могут быть покрыты электрохимически осажденным олово-свинцом, золотом, никелем и другими металлами, которые обладают высокой прочностью, устойчивостью к перегибам, сравнимой с катаной медной фольгой, но имеют более высокое удельное сопротивление.

Покровные пленки Выполняют функцию защитного слоя аналогично защитной , в том числе для защиты от внешних воздействий и обеспечения электрической изоляции печатных проводников на участках гибкой печатной платы и их защиты от коррозии; для исключения коротких замыканий; для предупреждения непреднамеренного контакта проводников с металлическими деталями изделия в корпусе; для повышения прочности; для повышения устойчивости к перегибам, но при этом обеспечивают гибкость.

В качестве материалов используются недополимеризованные полимеры на основе акрилатов, полиуретанов, акрилэпоксидов и др. Для открытия на поверхности нанесения слоя монтажных поверхностей в пленки вводят фотоинициаторы, позволяющие им избирательно отверждаться в УФ облучении. Также используется механический способ доступа к поверхности монтажа, с помощью сверления или высечки пленок.

Для многослойных гибких печатных и гибко-жестких плат используют соединительные пленки — с адгезивом, защищенным снимаемой пленкой.

Финишные покрытия Гибкие платы покрывают:

покрытиями с использованием золота (Flash Gold, )

органическим покрытием OSP.

Преимущества и недостатки Преимущества: Возможность уменьшения габаритов за счёт малой толщины платы и гибкости с малым радиусом изгиба. Уменьшение массы за счёт малой толщины платы. Высокая технологичность за счёт применения групповых методов сборки и монтажа без участия человека. Высокая надежность за счёт уменьшения межсоединений в электронном блоке.

Недостатки:

Хрупкие и неустойчивы в размерах. Имеют ограниченную ремонтопригодность.

Сложность производства из-за необходимости иметь специальное оборудование в технологическом процессе. Высокая стоимость из-за необходимости специального оборудования в производстве и материалов высокого качества. Наличие ограничений пропускной способности по току и ЭМС из-за малой толщины плат и наличия механических напряжений медного слоя. Ограниченная теплостойкость из-за свойств применимых материалов. Ограниченная механическая прочность при наличии механической нагрузки.

Области применения Гибкие печатные платы применяются в следующих областях техники: автомобильная электроника (приборные панели, средства управления) медицинская аппаратура (слуховые аппараты; дефибрилляторы; средства диагностики с помощью ультразвука; рентген) телекоммуникация (сотовые телефоны, базовые станции) вооружение (спутники; средства управления; торпеды; радары; лазерные гироскопы; системы ночного видения, наблюдения, электронной защиты и связи) компьютерная и оргтехника (принтеры, дисководы, копировальные аппараты, ноутбуки, цифровой фотоаппарат, видеокамера, факсы и тп.) Гибкие схемы часто используются в качестве соединителей в приложениях, где механическое кручение, экономия пространства или производственные ограничения ограничивают использование жёстких схем или ручной разводки. Матрицы переключателей компьютерной клавиатуры являются хорошим примером применения гибких схем в больших объёмах .

Благодаря, в частности, отличной устойчивости к высоким температурам и вибрациям, гибкие печатные платы также представляют собой проверенное техническое решение в контексте тяжелых условий эксплуатации.

При производстве жидкокристаллических дисплеев в качестве подложки используется стекло. При использовании пластика или металлического листа вся система может стать гибкой благодаря малой толщине плёнки, нанесённой на подложку (несколько мкм): в этом и заключается принцип работы электронной бумаги .

OLED-диоды можно использовать для замены подсветки гибких ЖК-дисплеев.

Гибкие солнечные элементы были разработаны для питания спутников. Эти панели лёгкие, их можно сворачивать перед запуском и легко разворачивать. Это весьма востребованные качества для такого применения.

Некоторые производители гибких печатных плат, например французская компания Flex Connect, специализируются на изготовлении крупногабаритных гибких печатных плат: благодаря освоению рулонного производственного процесса стало возможным изготавливать печатные платы длиной в десятки метров.

Стандарты