تُعدّ لوحات الدوائر المطبوعة المرنة نوعًا من لوحات الدوائر القابلة للثني، وتُصنع لعدة أسباب. تشمل مزاياها مقارنةً بلوحات الدوائر التقليدية تقليل أخطاء التجميع، ومقاومتها العالية في البيئات القاسية، وقدرتها على التعامل مع تكوينات إلكترونية أكثر تعقيدًا. تُصنع هذه اللوحات باستخدام رقائق النحاس الإلكتروليتي، وهي مادة تُثبت بسرعة أنها من أهم المواد في صناعات الإلكترونيات والاتصالات.

كيفية صنع الدوائر المرنة

تُستخدم الدوائر المرنة في الإلكترونيات لأسباب عديدة. فكما ذُكر سابقًا، تُقلل من أخطاء التجميع، وتتميز بمقاومة أكبر للظروف البيئية، وقدرتها على التعامل مع الإلكترونيات المعقدة. إضافةً إلى ذلك، تُساهم في خفض تكاليف العمالة، وتقليل الوزن والمساحة المطلوبة، وتقليل نقاط التوصيل مما يُعزز الاستقرار. لهذه الأسباب مجتمعة، تُعد الدوائر المرنة من أكثر المكونات الإلكترونية طلبًا في الصناعة.

A دائرة مطبوعة مرنةتتكون الدوائر المرنة من ثلاثة مكونات رئيسية: الموصلات، والمواد اللاصقة، والعوازل. وبحسب تصميمها، تُرتّب هذه المواد الثلاث لضمان تدفق التيار بالطريقة التي يُريدها المستخدم، وتفاعله مع المكونات الإلكترونية الأخرى. أكثر المواد شيوعًا في المواد اللاصقة لهذه الدوائر هي الإيبوكسي، والأكريليك، والمواد اللاصقة الحساسة للضغط، أو قد لا تُستخدم أي مواد لاصقة في بعض الأحيان، بينما تشمل العوازل الشائعة البوليستر والبولي أميد. في الوقت الحالي، نركز بشكل أساسي على الموصلات المستخدمة في هذه الدوائر.

على الرغم من إمكانية استخدام مواد أخرى مثل الفضة والكربون والألومنيوم، إلا أن النحاس هو المادة الأكثر شيوعًا في صناعة الموصلات. وتُعتبر رقائق النحاس مادة أساسية في تصنيع الدوائر المرنة، ويتم إنتاجها بطريقتين: الدرفلة والتلدين أو التحليل الكهربائي.

كيفية صنع رقائق النحاس

رقائق نحاسية ملفوفة ومُلدنةيتم إنتاجه عن طريق دحرجة صفائح النحاس المسخنة، مما يؤدي إلى ترقيقها وإنشاء سطح نحاسي أملس. تتعرض صفائح النحاس لدرجات حرارة وضغوط عالية خلال هذه الطريقة، مما ينتج عنه سطح أملس ويحسن من ليونتها وقابليتها للانحناء وتوصيلها للكهرباء.

في أثناء،رقائق النحاس الإلكتروليتيةيُنتج اليود باستخدام عملية التحليل الكهربائي. يُحضّر محلول نحاسي باستخدام حمض الكبريتيك (مع إضافات أخرى حسب مواصفات الشركة المصنعة). ثم يُمرر المحلول في خلية تحليل كهربائي، مما يؤدي إلى ترسب أيونات النحاس على سطح المهبط. يمكن أيضًا إضافة مواد أخرى إلى المحلول لتغيير خصائصه الداخلية ومظهره.

تستمر عملية الطلاء الكهربائي هذه حتى إزالة أسطوانة الكاثود من المحلول. وتتحكم الأسطوانة أيضًا في سُمك رقائق النحاس، حيث أن دوران الأسطوانة بسرعة أكبر يجذب المزيد من الرواسب، مما يزيد من سُمك الرقائق.

بغض النظر عن الطريقة المستخدمة، ستخضع جميع رقائق النحاس المنتجة بهاتين الطريقتين لمعالجة لاحقة تشمل معالجة الربط، ومعالجة مقاومة الحرارة، ومعالجة الاستقرار (مضادة للأكسدة). تُمكّن هذه المعالجات رقائق النحاس من الالتصاق بشكل أفضل بالمادة اللاصقة، وزيادة مقاومتها للحرارة المستخدمة في تصنيع الدائرة المطبوعة المرنة، ومنع أكسدة رقائق النحاس.

المدرفلة والمُلدّنة مقابل التحليل الكهربائي

نظراً لاختلاف عملية تصنيع رقائق النحاس المدرفلة والمُعالجة حرارياً ورقائق النحاس الإلكتروليتية، فإن لكل منهما مزايا وعيوب مختلفة.

يكمن الاختلاف الرئيسي بين رقائق النحاس في بنيتها. فرقائق النحاس المدرفلة والمُعالجة حرارياً تتخذ بنية أفقية عند درجة الحرارة العادية، ثم تتحول إلى بنية بلورية صفائحية عند تعرضها لضغط ودرجة حرارة عاليتين. أما رقائق النحاس الإلكتروليتي، فتحافظ على بنيتها العمودية في كل من درجات الحرارة العادية والضغوط ودرجات الحرارة العالية.

يُؤدي هذا إلى اختلافات في الموصلية، والليونة، وقابلية الانحناء، والتكلفة لكلا نوعي رقائق النحاس. ولأن رقائق النحاس المدرفلة والمُعالجة حراريًا تكون عادةً أكثر نعومة، فهي أكثر موصلية وأكثر ملاءمة للأسلاك الصغيرة. كما أنها أكثر ليونة وقابلية للانحناء بشكل عام من رقائق النحاس الإلكتروليتية.

مع ذلك، تضمن بساطة طريقة التحليل الكهربائي انخفاض تكلفة رقائق النحاس المُحللة كهربائيًا مقارنةً برقائق النحاس المدرفلة والمُعالجة حراريًا. لكن تجدر الإشارة إلى أنها قد لا تكون الخيار الأمثل للخطوط الصغيرة، وأن مقاومتها للانحناء أقل من مقاومة رقائق النحاس المدرفلة والمُعالجة حراريًا.

ختاماً، تُعدّ رقائق النحاس الإلكتروليتي خياراً جيداً ومنخفض التكلفة كموصلات في الدوائر المطبوعة المرنة. ونظراً لأهمية هذه الدوائر في الإلكترونيات وغيرها من الصناعات، فإنّ ذلك يجعل رقائق النحاس الإلكتروليتي مادةً مهمةً أيضاً.