A medida que la electrónica se reducía en tamaño y coste, los fabricantes de productos de consumo presionaron para obtener componentes igualmente pequeños y asequibles. Este impulso catalizó el desarrollo de la placa de circuito impreso (PCB). La PCB utiliza pistas y almohadillas conductoras para conectar componentes a través de una placa de circuito. Al permitir la transferencia de señales y potencia entre hardware, la versátil PCB constituyó la columna vertebral de la electrónica moderna. Aunque tableros FR4 Aunque aún dominan las PCB de consumo, las PCB de poliimida están captando la atención de la industria gracias a su flexibilidad y resistencia a altas temperaturas. Con sustratos moldeables y circuitos multifuncionales, las placas de circuito de poliimida se dirigen a aplicaciones aeroespaciales, automotrices y de microondas. Más allá de la tecnología FR4, esta nueva clase de placa de circuito abre nuevas posibilidades. En este blog, exploraremos las PCB de poliimida, desde sus tipos y características hasta su definición y usos prácticos.
¿Qué es el PCB de poliimida?
Las placas de circuito impreso de poliimida utilizan un polímero especializado llamado poliimida Como material del sustrato. Los polímeros contienen unidades moleculares repetitivas, mientras que la imida se refiere a un tipo específico de molécula que contiene un grupo funcional imida. Las poliimidas sintéticas pueden diseñarse con una gama de propiedades útiles. Los precursores de poliimida curables permiten la fabricación de sustratos de circuitos flexibles. La resistencia y adaptabilidad de la poliimida abren nuevas posibilidades para la innovación en PCB en aplicaciones exigentes. Ya sea para circuitos tridimensionales dinámicos o electrónica resistente a altas temperaturas, los sustratos de poliimida permiten a los ingenieros eléctricos ampliar los límites de la tecnología de PCB.
Tipos de PCB de poliimida
Las placas de circuito impreso de poliimida vienen principalmente en dos variedades: circuito flexible de poliimida y placas rígido-flexibles.
La PCB flexible de poliimida se fabrica con un material de poliimida flexible que permite que la placa se tuerza, doble y adapte a las formas sin fracturarse. Estas placas adaptables son ideales para aplicaciones electrónicas donde el espacio es limitado y los circuitos deben adaptarse a diversas formas. Entre sus aplicaciones más comunes se incluyen dispositivos portátiles, dispositivos médicos y otros dispositivos electrónicos compactos.
Las placas rígido-flexibles combinan las ventajas de los circuitos flexibles con la robustez de las placas FR-4 convencionales. Consisten en múltiples capas de poliimida flexible y sustratos rígidos FR-4 unidos para formar una única PCB. El diseño en capas permite el enrutamiento de circuitos complejos y es altamente confiable, lo que las hace populares para aplicaciones críticas, como las aeroespaciales y militares.
Otras lecturas: PCB rígido-flexible vs. PCB flexible
Propiedades del material de PCB de poliimida
- Durabilidad
Si bien las placas de circuitos rígidos pueden parecer robustas, su inflexibilidad también las hace propensas a agrietarse y romperse bajo tensión repetida y uso prolongado. Por otro lado, la flexibilidad de la poliimida, similar a una película, la hace resistente a las tensiones físicas. Esta durabilidad la hace ideal para entornos extremos como aplicaciones aeroespaciales y de defensa.
- Resistencia al calor
La poliimida resiste un amplio rango de temperaturas, funcionando correctamente desde temperaturas extremadamente frías hasta 260 °C, según la formulación. Su resiliencia térmica también previene daños por calor durante las reparaciones. Esto contrasta con materiales como el FR-4, que alcanzan su temperatura de transición vítrea más rápidamente.
- Resistencia química
La poliimida posee una resistencia química superior a la de muchas sustancias utilizadas en circuitos impresos, lo que previene la erosión y los daños causados por agentes corrosivos. Esta tenacidad química la hace ideal para aplicaciones exigentes.
- Resistencia a la tracción
La elasticidad de la poliimida le permite soportar cargas máximas más altas sin agrietarse, en comparación con materiales más rígidos para placas de circuito. Con algunos tipos de poliimida, las placas pueden incluso torcerse y contorsionarse para adaptarse a espacios específicos.
- Flexibilidad
La mayoría de los dispositivos electrónicos utilizan placas de circuito rectangulares simplemente para encajar en la carcasa del dispositivo. Sin embargo, las placas de poliimida no se limitan a estas formas rígidas convencionales. Esta flexibilidad ha permitido innovaciones como wearables y dispositivos médicos que pueden curvarse alrededor del cuerpo humano.
Desventajas del material de PCB de poliimida
- Alto costo: la poliimida tiende a ser más cara que el FR-4 y otros materiales convencionales. Materiales de sustrato de PCBLa película de poliimida cruda y el proceso de fabricación para convertirla en una PCB pueden aumentar el costo.
- Tamaño limitado: La producción de placas de circuito impreso de poliimida en tamaños más grandes y con diferentes factores de forma puede presentar dificultades debido a la disponibilidad limitada de películas anchas de poliimida. Mantener la consistencia en láminas más grandes se vuelve difícil, ya que son propensas a la distorsión.
- Difícil de reparar: Su fabricación y materiales únicos hacen que las reparaciones sean complicadas y la infraestructura escasa. Las reparaciones locales suelen ser poco prácticas. A diferencia de las PCB estándar, las placas de poliimida suelen requerir reemplazos completos cuando se dañan.
Amplios usos de la placa de circuito de poliimida
Las placas de circuitos impresos maleables como la poliimida ofrecen ventajas que las han hecho vitales en diversas industrias:
- En informática, los rigores del uso diario y el calor extremo requieren placas base resistentes y duraderas. Las computadoras portátiles se someten a un movimiento constante que podría dañar los materiales rígidos. Sin embargo, las placas base flexibles pueden soportar las tensiones.
- La electrónica automotriz también sufre una dura prueba, sometida a vibraciones y picos de temperatura. Solo los circuitos flexibles se mantienen fiables en medio del rigor de la carretera.
- Incluso dispositivos personales como los teléfonos aprovechan la resistencia de las placas flexibles a la manipulación intensa. Y los prototipos imaginan dispositivos verdaderamente flexibles, gracias a la combinación de resistencia y flexibilidad de la poliimida.
- La medicina también elige esta infraestructura indulgente donde los implantes, las prótesis y las herramientas de imágenes deben girar y maniobrar a través de la carne sin fallas eléctricas.
- Finalmente, los vehículos de vanguardia llevan las placas al límite. La supervivencia de aviones, naves espaciales y sistemas de defensa depende de una electrónica que funcione en situaciones extremas, pero que permita reparaciones sobre el terreno: tareas diseñadas a medida para placas de circuito impreso adaptables y resistentes.
Lo más importante es...
Los sustratos de poliimida ofrecen un nivel superior de circuitos impresos flexibles gracias a sus notables propiedades de protección térmica, química y eléctrica intrínsecas. Las capacidades de la poliimida permiten un funcionamiento fiable en condiciones extremas y en aplicaciones críticas, desde aviones militares hasta dispositivos médicos y vehículos espaciales. Si está considerando utilizar poliimida en sus diseños, póngase en contacto con nosotros Para analizar su aplicación y requisitos específicos, nuestro equipo determinará si una solución de PCB flexible basada en poliimida le permite alcanzar el rendimiento avanzado que su producto necesita, sin salirse de su presupuesto.
