Гибкая печатная плата (ГПП, FPC — Flexible Printed Circuit) представляет собой электронную межсоединительную структуру, изготовленную на тонкой и эластичной подложке (base material). В отличие от жёстких печатных плат (rigid printed boards), она способна многократно или статически изгибаться в процессе эксплуатации, что позволяет создавать сложные трёхмерные компоновки в ограниченном пространстве. Производство и классификация таких плат регламентируется стандартами IPC-6013 и IPC-2223, а терминология определена в ГОСТ Р 53386-2009.
Конструкция и материалы
Основа гибкой платы — полиимидная плёнка (например, Kapton или UPILEX), характеризующаяся высокой термостойкостью (до 400 °C) и стабильностью диэлектрических свойств в широком диапазоне температур. На неё методом адгезивного или бесклеевого ламинирования наносится медная фольга (rolled annealed copper), которая затем формирует проводящий рисунок (conductive pattern). Для защиты рисунка от окисления и механических повреждений наносится покровный слой (coverlay или covercoat) — обычно из той же полиимидной плёнки с клеевым слоем или фотоотверждаемой полиимидной пасты. Для локального усиления могут применяться электрически нефункциональные рёбра жёсткости (stiffeners) из FR-4, металла или усиленного полиимида.
Ключевые характеристики и проектирование
Проектирование гибких плат (flex design) требует учёта специфических факторов:
-
Радиус изгиба (bend radius).
Определяет минимальный радиус, на который плату можно согнуть без риска повреждения проводников. Для статических изгибов он обычно составляет не менее 10 толщин платы, для динамических (в движущихся узлах) — не менее 100 толщин. -
Усталостная прочность (flex endurance).
Способность платы выдерживать многократные циклы изгиба без разрушения проводящих дорожек. -
Расположение проводников.
Для повышения надёжности трассировку в области изгиба стараются вести перпендикулярно линии сгиба, а переходные отверстия (vias) размещать вне зон механического напряжения.
Процесс контроля качества на контрактном производстве включает проверку целостности цепи (electrical testing), визуальный и автоматизированный оптический контроль (AOI), а также механические испытания на изгиб согласно методам, описанным в ГОСТ Р 55744-2013.
Преимущества и области применения
Использование гибких плат даёт ряд преимуществ:
-
Снижение веса и габаритов. Возможность изгиба позволяет оптимально использовать доступный объём.
-
Повышение надёжности. Устраняются разъёмы и паяные соединения, которые в жёстких сборках являются типичными точками отказа.
-
Стойкость к вибрациям и ударам. Монолитная гибкая конструкция лучше поглощает механические нагрузки.
Гибкие печатные платы нашли широкое применение в областях, где нужны миниатюризация, подвижность и надёжность: это мобильные устройства (смартфоны, планшеты, складные дисплеи), автомобильная электроника (датчики, панели управления), медицинские приборы (имплантаты, диагностические зонды), а также авионика и военная техника. В сочетании с жёсткими сегментами они образуют гибко-жёсткие платы (rigid-flex boards), объединяя преимущества обеих технологий.
Источники: Стандарты IPC-6013 (Qualification and Performance Specification for Flexible/Rigid-Flex Printed Boards), IPC-2223 (Sectional Design Standard for Flexible Printed Boards), ГОСТ Р 53386-2009, техническая документация производителей материалов (DuPont, Panasonic).