แผงวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น (Flexible Printed Circuit Board) เป็นแผงวงจรชนิดที่สามารถโค้งงอได้ ซึ่งผลิตขึ้นด้วยเหตุผลหลายประการ ข้อดีที่เหนือกว่าแผงวงจรแบบดั้งเดิม ได้แก่ การลดข้อผิดพลาดในการประกอบ ความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรง และความสามารถในการรองรับโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนมากขึ้น แผงวงจรเหล่านี้ผลิตจากแผ่นทองแดงอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเป็นวัสดุที่กำลังพิสูจน์อย่างรวดเร็วว่าเป็นหนึ่งในวัสดุที่สำคัญที่สุดในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และการสื่อสาร

วงจรแบบยืดหยุ่นทำอย่างไร

วงจรเฟล็กซ์ถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้วยเหตุผลหลายประการ ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว วงจรเฟล็กซ์ช่วยลดข้อผิดพลาดในการประกอบ ทนทานต่อสภาพแวดล้อม และสามารถรองรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนได้ อย่างไรก็ตาม วงจรเฟล็กซ์ยังสามารถลดต้นทุนแรงงาน ลดน้ำหนักและพื้นที่ และลดจุดเชื่อมต่อซึ่งช่วยเพิ่มความเสถียร ด้วยเหตุผลทั้งหมดนี้ วงจรเฟล็กซ์จึงเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นที่ต้องการมากที่สุดในอุตสาหกรรม

A วงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ ตัวนำไฟฟ้า กาว และฉนวนไฟฟ้า วัสดุทั้งสามชนิดนี้ถูกจัดเรียงให้กระแสไฟฟ้าไหลตามรูปแบบที่ลูกค้าต้องการและเพื่อให้เกิดปฏิกิริยากับส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของวงจรไฟฟ้าแบบยืดหยุ่น วัสดุที่นิยมใช้กันมากที่สุดสำหรับกาวในวงจรไฟฟ้าแบบยืดหยุ่นคือ อีพอกซี อะคริลิก PSA หรือบางครั้งอาจไม่มีเลย ในขณะที่ฉนวนไฟฟ้าที่นิยมใช้กันทั่วไปคือ โพลีเอสเตอร์ และ โพลีเอไมด์ ในตอนนี้ เราสนใจตัวนำไฟฟ้าที่ใช้ในวงจรไฟฟ้าเหล่านี้เป็นหลัก

แม้ว่าจะสามารถใช้วัสดุอื่นๆ เช่น เงิน คาร์บอน และอะลูมิเนียมได้ แต่วัสดุที่นิยมใช้ทำตัวนำไฟฟ้ามากที่สุดคือทองแดง ฟอยล์ทองแดงถือเป็นวัสดุสำคัญในการผลิตวงจรไฟฟ้าแบบยืดหยุ่น และผลิตได้สองวิธี คือ การอบอ่อนแบบกลิ้ง หรืออิเล็กโทรไลซิส

แผ่นทองแดงทำอย่างไร

แผ่นทองแดงอบอ่อนแบบรีดผลิตโดยการนำแผ่นทองแดงที่ผ่านการรีดให้ร้อนแล้วทำให้บางลงและได้พื้นผิวทองแดงที่เรียบเนียน แผ่นทองแดงจะถูกนำไปผ่านความร้อนและแรงดันสูงด้วยวิธีการนี้ ทำให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนและเพิ่มความสามารถในการดัดงอ และความนำไฟฟ้า

ในขณะเดียวกันฟอยล์ทองแดงอิเล็กโทรไลต์สารละลายทองแดง (l) ผลิตโดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส สารละลายทองแดงจะถูกสร้างด้วยกรดซัลฟิวริก (โดยเติมสารเติมแต่งอื่นๆ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของผู้ผลิต) จากนั้นเซลล์อิเล็กโทรไลต์จะถูกนำไปผ่านสารละลาย ซึ่งจะทำให้ไอออนของทองแดงตกตะกอนและตกลงบนพื้นผิวแคโทด นอกจากนี้ยังอาจเติมสารเติมแต่งลงในสารละลาย ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติภายในและรูปลักษณ์ของสารละลายได้

กระบวนการชุบด้วยไฟฟ้านี้จะดำเนินต่อไปจนกระทั่งดรัมแคโทดถูกนำออกจากสารละลาย ดรัมยังควบคุมความหนาของแผ่นทองแดงด้วย เนื่องจากดรัมที่หมุนเร็วขึ้นจะดึงดูดตะกอนได้มากขึ้น ทำให้แผ่นทองแดงมีความหนาขึ้น

ไม่ว่าจะใช้วิธีใด แผ่นทองแดงทั้งหมดที่ผลิตจากทั้งสองวิธีนี้จะยังคงได้รับการเคลือบด้วยสารยึดติด สารทนความร้อน และสารเพิ่มความเสถียร (สารต้านออกซิเดชัน) การเคลือบเหล่านี้ช่วยให้แผ่นทองแดงสามารถยึดเกาะกับกาวได้ดีขึ้น ทนทานต่อความร้อนที่ใช้ในการสร้างวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่นได้ดีขึ้น และป้องกันการเกิดออกซิเดชันของแผ่นทองแดง

การรีดแบบอบอ่อนเทียบกับแบบอิเล็กโทรไลต์

เนื่องจากกระบวนการสร้างแผ่นทองแดงจากแผ่นทองแดงที่ผ่านการอบอ่อนแบบรีดและแบบอิเล็กโทรไลต์นั้นแตกต่างกัน จึงมีข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันด้วย

ความแตกต่างหลักระหว่างแผ่นทองแดงทั้งสองชนิดนี้อยู่ที่โครงสร้าง แผ่นทองแดงอบอ่อนแบบรีดจะมีโครงสร้างแนวนอนที่อุณหภูมิปกติ ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นโครงสร้างผลึกแบบแผ่นเมื่ออยู่ภายใต้แรงดันและอุณหภูมิสูง ในขณะที่แผ่นทองแดงอิเล็กโทรไลต์จะยังคงโครงสร้างแบบคอลัมน์ไว้ได้ทั้งที่อุณหภูมิปกติและแรงดันและอุณหภูมิสูง

สิ่งนี้ทำให้เกิดความแตกต่างในด้านการนำไฟฟ้า ความเหนียว ความสามารถในการดัดงอ และราคาของแผ่นทองแดงทั้งสองประเภท เนื่องจากแผ่นทองแดงอบอ่อนแบบรีดโดยทั่วไปจะมีความเรียบกว่า จึงนำไฟฟ้าได้ดีกว่าและเหมาะสมกับการใช้กับสายไฟขนาดเล็ก นอกจากนี้ แผ่นทองแดงยังเหนียวกว่าและโดยทั่วไปจะดัดงอได้ดีกว่าแผ่นทองแดงอิเล็กโทรไลต์

อย่างไรก็ตาม ความเรียบง่ายของวิธีการอิเล็กโทรไลซิสทำให้มั่นใจได้ว่าแผ่นทองแดงอิเล็กโทรไลต์มีต้นทุนต่ำกว่าแผ่นทองแดงอบอ่อนแบบรีด อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่าแผ่นทองแดงอบอ่อนแบบรีดอาจเป็นตัวเลือกที่ไม่เหมาะสมสำหรับสายการผลิตขนาดเล็ก และยังมีความต้านทานการดัดงอที่แย่กว่าแผ่นทองแดงอบอ่อนแบบรีด

สรุปแล้ว แผ่นทองแดงอิเล็กโทรไลต์เป็นตัวเลือกที่ดีในราคาประหยัดสำหรับใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าในวงจรพิมพ์แบบยืดหยุ่น เนื่องจากวงจรแบบยืดหยุ่นมีความสำคัญในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และอุตสาหกรรมอื่นๆ จึงทำให้แผ่นทองแดงอิเล็กโทรไลต์เป็นวัสดุสำคัญเช่นกัน