Гибкость изоляционного материала (flexibility of an insulating material) — это механическая характеристика, количественно определяющая способность материала (прежде всего гибких диэлектриков, используемых в электронике) выдерживать многократные динамические изгибы без разрушения. В контексте производства гибких печатных плат (FPC) эта характеристика напрямую связана с долговечностью и надёжностью гибких участков (flex areas) в условиях эксплуатации.
Метод определения (испытание на изгиб)
Стандартизированный метод оценки заключается в проведении циклического изгиба полоски материала вокруг металлических оправок (mandrels) определённого диаметра. Ключевыми параметрами испытания являются.
-
Диаметр оправки (mandrel diameter). Выражается в единицах толщины испытуемого образца (например, 4×T, 6×T, где T — толщина). Чем меньше это отношение, тем более жёсткий изгиб испытывает материал.
-
Число циклов изгиба до разрушения (number of flex cycles to failure). Это и есть количественная мера гибкости. Разрушением считается появление трещин, расслоение (delamination) или увеличение электрического сопротивления контрольного проводника, нанесённого на материал, сверх заданного предела.
-
Скорость и угол изгиба. Регламентируются стандартом на метод испытаний.
Факторы, влияющие на гибкость
На значение гибкости влияют свойства самого материала.
-
Тип полимерной основы. Полиимид (polyimide, например, Kapton) обладает высокой гибкостью и выносливостью к изгибам. Полиэстер (polyester, PET) менее стоек к многократному динамическому изгибу.
-
Толщина материала. Гибкость обратно пропорциональна толщине. Тонкие плёнки (25 мкм) выдерживают на порядки больше циклов изгиба, чем толстые (125 мкм).
-
Тип и толщина медной фольги. Катанная отожжённая медь (rolled annealed copper) значительно гибче и долговечнее при изгибах, чем электролитическая (electrodeposited copper).
-
Технология изготовления слоистой структуры. Безадгезивные материалы (adhesiveless laminates) обычно демонстрируют лучшую гибкость, чем материалы с акриловым или эпоксидным адгезивом, так как в них отсутствует относительно жёсткий и хрупкий клеевой слой.
Стандартизация и применение данных
Методы испытаний на гибкость для материалов гибких печатных плат установлены в стандартах IPC-TM-650, метод 2.4.3 (испытание на изгиб методом «железной дороги» — Folding Endurance) и метод 2.4.4.1 (Dynamic Flex). Требования к материалам с нормированной гибкостью содержатся в IPC-4202 «Flexible Base Dielectrics for Use in Flexible Printed Circuitry». В отечественной практике аналогичные испытания могут регламентироваться стандартами типа ГОСТ 23752-79 (на общие методы испытаний печатных плат), собственными ТУ или СТО. Данные о гибкости критически важны при проектировании устройств с шарнирными соединениями, поворотными механизмами (например, в раскладных телефонах) или постоянно вибрирующими гибкими шлейфами.
Источники: Методы испытаний на гибкость установлены в IPC-TM-650 (2.4.3, 2.4.4.1). Требования к гибким диэлектрическим материалам содержатся в IPC-4202. Общие методы испытаний печатных плат могут быть отражены в ГОСТ 23752-79. Терминология в области гибких печатных плат приведена в ГОСТ Р МЭК 60194-2-2019.