لوحات الدوائر المطبوعة المرنة هي نوع قابل للانحناء، تُصنع لأسباب عديدة. من مزاياها، مقارنةً بلوحات الدوائر التقليدية، تقليل أخطاء التجميع، وزيادة مرونتها في البيئات القاسية، وقدرتها على التعامل مع تكوينات إلكترونية أكثر تعقيدًا. تُصنع هذه اللوحات باستخدام رقائق النحاس الإلكتروليتي، وهي مادة أثبتت فعاليتها بسرعة في صناعات الإلكترونيات والاتصالات.

كيف يتم تصنيع الدوائر المرنة

تُستخدم الدوائر المرنة في الإلكترونيات لأسباب متعددة. وكما ذكرنا سابقًا، فهي تُقلل من أخطاء التجميع، وتُعد أكثر مرونة في التعامل مع البيئة، وتُمكنها من التعامل مع الإلكترونيات المعقدة. كما تُقلل من تكاليف العمالة، وتُقلل من متطلبات الوزن والمساحة، وتُقلل من نقاط التوصيل، مما يُعزز الاستقرار. ولهذه الأسباب، تُعتبر الدوائر المرنة من أكثر القطع الإلكترونية طلبًا في هذا المجال.

A دائرة مطبوعة مرنةتتكون دوائر الفليكس من ثلاثة مكونات رئيسية: الموصلات، والمواد اللاصقة، والعوازل. بناءً على بنية الدوائر المرنة، تُرتَّب هذه المواد الثلاثة بحيث يتدفق التيار بالطريقة التي يرغبها العميل، ويتفاعل مع المكونات الإلكترونية الأخرى. أكثر المواد شيوعًا في لاصق دوائر الفليكس هي الإيبوكسي، والأكريليك، وPSA، وأحيانًا لا تُستخدم على الإطلاق، بينما تشمل العوازل الشائعة الاستخدام البوليستر والبولي أميد. في الوقت الحالي، ينصب اهتمامنا بشكل رئيسي على الموصلات المستخدمة في هذه الدوائر.

بينما يمكن استخدام مواد أخرى كالفضة والكربون والألمنيوم، يُعد النحاس المادة الأكثر شيوعًا في صناعة الموصلات. تُعتبر رقائق النحاس مادة أساسية في تصنيع الدوائر المرنة، وتُنتج بطريقتين: التلدين بالدرفلة أو التحليل الكهربائي.

كيف تُصنع رقائق النحاس

رقائق النحاس المدلفنة والمُلَدَّنةيُنتَج عن طريق دحرجة صفائح النحاس الساخنة، وتخفيفها للحصول على سطح نحاسي أملس. تخضع صفائح النحاس لدرجات حرارة وضغوط عالية بهذه الطريقة، مما يُنتج سطحًا أملسًا ويُحسّن اللدونة والانحناء والتوصيل.

في أثناء،نحاس كهربائيايُنتَج النحاس باستخدام عملية التحليل الكهربائي. يُحضَّر محلول نحاسي باستخدام حمض الكبريتيك (مع إضافات أخرى حسب مواصفات الشركة المصنعة). ثم تُمرَّر خلية تحليل كهربائي عبر المحلول، مما يُؤدي إلى ترسب أيونات النحاس ووصولها إلى سطح الكاثود. كما يُمكن إضافة إضافات إلى المحلول، مما قد يُغيّر خصائصه الداخلية ومظهره.

تستمر عملية الطلاء الكهربائي حتى إزالة أسطوانة الكاثود من المحلول. تتحكم الأسطوانة أيضًا في سُمك رقاقة النحاس، إذ تجذب الأسطوانة ذات الدوران السريع المزيد من الرواسب، مما يزيد من سُمك الرقاقة.

بغض النظر عن الطريقة المُستخدمة، ستخضع جميع رقائق النحاس المُنتجة بهاتين الطريقتين لمعالجة الترابط، ومعالجة مقاومة الحرارة، ومعالجة الثبات (مضاد الأكسدة) بعد ذلك. تُمكّن هذه المعالجات رقائق النحاس من الالتصاق بشكل أفضل باللاصق، وزيادة مقاومتها للحرارة المُصاحبة لإنشاء الدائرة المطبوعة المرنة، ومنع أكسدة رقاقة النحاس.

التلدين المدلفن مقابل التحليل الكهربائي

نظرًا لأن عملية إنشاء رقاقة نحاسية من رقاقة النحاس المدلفنة والمُلَدَّنة والكهربائية مختلفة، فإن لكل منها أيضًا مزايا وعيوب مختلفة.

الفرق الرئيسي بين رقاقتي النحاس يكمن في بنيتهما. رقاقة النحاس المدلفنة والمُلَدَّنة لها بنية أفقية في درجة الحرارة العادية، ثم تتحول إلى بنية بلورية صفائحية عند تعرضها لضغط ودرجة حرارة مرتفعين. في المقابل، تحتفظ رقاقة النحاس الإلكتروليتية ببنيتها العمودية في درجات الحرارة العادية والمرتفعة.

هذا يُحدث اختلافات في التوصيلية، والليونة، والانحناء، والتكلفة لكلا نوعي رقائق النحاس. ولأن رقائق النحاس المُلدَّنة المُدرَّعة تكون عادةً أكثر نعومة، فهي أكثر توصيلًا وأكثر ملاءمةً للأسلاك الصغيرة. كما أنها أكثر ليونة، وأكثر قابلية للانحناء من رقائق النحاس المُحلَّلة كهربائيًا.

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

في الختام، تُعدّ رقائق النحاس الإلكتروليتية خيارًا جيدًا ومنخفض التكلفة كموصلات في الدوائر المطبوعة المرنة. ونظرًا لأهمية الدوائر المرنة في الإلكترونيات وغيرها من الصناعات، فإنها بدورها تجعل رقائق النحاس الإلكتروليتية مادةً مهمةً أيضًا.