PCB rígido-flexible vs. PCB flexible

PCB rígidas vs. flexibles: ¿cuál es mejor?

Una placa de circuito impreso (PCB) rígido-flexible es un diseño de circuito integrado que combina componentes de circuitos rígidos y flexibles. Las PCB rígido-flexibles son rígidas en ciertos puntos de la placa y flexibles en otros. Por lo tanto, las PCB rígido-flexibles pueden plegarse o flexionarse continuamente, manteniendo la forma de las zonas que requieren soporte adicional. Los circuitos suelen ser multicapa y están compuestos por sustratos flexibles unidos a láminas rígidas. Las capas flexibles están completamente cubiertas y penetran en las áreas rígidas de la PCB.
Una de las principales ventajas de una PCB rígido-flexible es su perfil delgado. El dieléctrico estándar en circuitos flexibles es de 001 a 002″, lo que la convierte en una excelente opción para necesidades de agrupamiento ultraligero. Las superposiciones sin adhesivo, el HDI y las capas de cobre endebles la hacen perfecta para una innovación de línea excepcional, brindándole la solución más compacta, ligera y ligera para sus diseños de circuitos.

Tipos de PCB rígido-flexibles

Las PCB rígido-flexibles admiten dos tipos de aplicaciones esenciales: flexión para introducir y flexión dinámica.
La aplicación de PCB rígido-flexible es la más conocida. En este tipo de circuito, la placa se superpone solo una vez al ensamblar o extraer el dispositivo. De hecho, la sección flexible de la placa se mantiene estable durante el uso, aunque puede producirse cierta expansión debido a aplicaciones con alta vibración.
Por lo tanto, a veces es vital que una PCB pueda doblarse varias veces durante su uso. Este tipo de aplicación de circuito se conoce como flexión única. Se requiere un cuidado especial para garantizar que la parte flexible de la placa resista el desgaste repetido. Si se diseñan con un barrido de torsión adecuado, se puede confiar en que estas placas de circuito durarán muchos ciclos de flexión sin problemas.

Estructura de PCB rígida-flexible 

La característica de la PCB rígida y flexible 

• Todas las líneas están organizadas, lo que puede ahorrar el trabajo de asociación de la línea de sobreabundancia;
• El menor peso y los requisitos de espacio hacen que estos circuitos rígidos y flexibles sean una decisión perfecta para aplicaciones médicas, por ejemplo, marcapasos.
• Puede disminuir de forma viable el volumen del artículo y hacer que sea más útil transmitirlo.
• Puede disminuir el peso del artículo firme;
• Puede mejorar la delicadeza y reforzar la unión del espacio tridimensional en el espacio restringido.

Aplicaciones de PCB rígido-flexible 

Aunque son más caras, las láminas rígido-flexibles son increíblemente adaptables y se adaptan a aplicaciones de una amplia gama de sectores. Son especialmente adecuadas para dispositivos militares, de aviación y terapéuticos, pero también pueden utilizarse en ciertos productos comerciales. Algunas circunstancias hacen que las PCB rígido-flexibles sean la solución ideal. En tales circunstancias, estas láminas justifican la inversión, pero también podrían ser la opción más rentable. Entre ellas se incluyen:
• Situaciones de alto impacto y alta vibración. Las PCB rígido-flexibles son excepcionalmente resistentes a impactos y pueden funcionar en situaciones de alto estrés que, de alguna manera, podrían causar fallas en el equipo.
• Aplicaciones de alta precisión donde la calidad constante prima sobre el coste. En circunstancias donde una falla en un enlace o conector podría ser peligrosa, las PCB rígidas y flexibles más resistentes son ideales.
• Aplicaciones de gran espesor. Algunas congregaciones no cuentan con la superficie necesaria para todos los conectores y cables esenciales. Un circuito rígido-flexible puede optimizar el espacio para solucionar este problema.
• Aplicaciones que requieren diferentes placas rígidas. Cuando las empresas trabajan con más de cuatro placas asociadas, puede ser ideal y más práctico sustituirlas por una única PCB rígida y flexible.

Ventajas

En términos más amplios, las PCB rígidas y flexibles tienen los siguientes puntos focales:
• Soportar niveles significativos de aturdimiento y vibración.
• Soportar innumerables ciclos de flexión
• Disminuir el peso del paquete
• Incrementar el grosor del circuito
• Reducir tareas de recolección importantes.
Los circuitos rígidos flexibles son perfectos para reducir o incluso prescindir de conectores, ya que ofrecen mano de obra, rendimiento, transmisión y una calidad inquebrantable, características intrínsecas a su aplicación. Por lo tanto, cualquier empresa que se beneficie de estas características puede optar por una PCB rígido flexible.

Material comúnmente utilizado para PCB flexibles y rígidos

El rendimiento de las PCB rígidas y flexibles depende del material de su sustrato, que contiene principalmente película dieléctrica flexible y película adhesiva flexible. Como principal material de sustrato flexible, la película dieléctrica flexible generalmente incluye poliéster (Mylar), generalmente utilizado en productos de baja calidad; poliimida (Kapton), el tipo más común; y fluoropolímero (PTFE), comúnmente utilizado en productos militares y de aviación.

Al analizar estos tres tipos de materiales flexibles, la poliimida presenta la constante dieléctrica más alta, con excelentes propiedades eléctricas y mecánicas, y resistencia a altas temperaturas; sin embargo, es costosa y fácil de absorber la humedad. En comparación con la poliimida en cuanto a rendimiento, el poliéster, sin embargo, presenta una resistencia deficiente a altas temperaturas. El politetrafluoroetileno se utiliza principalmente en productos de alta frecuencia con baja constante dieléctrica.

El material principal que se añade a la película adhesiva flexible contiene resina acrílica, epoxi y poliéster. La resina acrílica y la poliesterimida ofrecen una excelente adherencia, alta flexibilidad y, en general, una alta resistencia a la tracción y resistencia al calor. Sin embargo, su coeficiente de expansión térmica es relativamente alto, por lo que su espesor interno no debe superar los 0.05 mm. La resina epoxi tiene una adherencia deficiente y se aplica principalmente a la capa de recubrimiento y la capa interna. Además, su bajo coeficiente de expansión térmica es beneficioso para mejorar la resistencia al impacto térmico de las juntas pasantes.

Superposición de circuito flexible

La superposición de circuitos flexibles, o recubrimiento, como también se le conoce, es un procedimiento de recubrimiento utilizado para ilustrar y asegurar el hardware externo de un circuito flexible. La película de recubrimiento de un circuito flexible es como una PCB rígidoEl velo de soldadura, con una diferencia importante: ¡la película de recubrimiento es flexible! Según allflexinc.com, «La película de recubrimiento es, en general, una película de poliimida recubierta con un cemento termoendurecible. Los espesores de película varían de 0005″ a 005″, siendo los más comunes los de 001″ y 002″».

Cuándo usar rígido y cuándo usar flexible

Las PCB rígidas y flexibles suelen ser más económicas que los circuitos flexibles. Digo "normalmente" porque, considerando el coste total de propiedad, existen algunas aplicaciones que, al utilizar PCB flexibles, podrían ser más económicas que las PCB rígidas. Para comprender de forma precisa el coste total de propiedad, primero hay que considerar cómo los circuitos flexibles pueden eliminar la necesidad de componentes como conectores, cableado y otros componentes. Numerosos dispositivos electrónicos (ordenadores, consolas de sonido, unidades de estado sólido (SSD), televisores y monitores de pantalla plana, juguetes infantiles y otros dispositivos electrónicos) utilizan PCB rígidas en lugar de flexibles. Además, los circuitos flexibles se pueden encontrar en dispositivos ultraconservadores o potencialmente de alta gama, como GPS, tabletas, PDA, cámaras y wearables.
La modernidad más notable no es la principal motivación para utilizar circuitos flexibles; las aplicaciones de baja tecnología pueden usar la innovación de circuitos flexibles de vez en cuando porque hace que la instalación sea mucho más sencilla.

Entender cuándo utilizar ambos

Actualmente, es necesario comprender cuándo usar una PCB rígida y cuándo usar una flexible. Obviamente, las rígidas son más económicas que los circuitos flexibles. Sin embargo, el costo de propiedad y la aplicación pueden determinar la cantidad que se debe invertir. En ocasiones, el uso de circuitos flexibles puede reducir los costos. Si desea comprender el costo total de propiedad, debe conocer algunos aspectos. Los circuitos flexibles eliminan la necesidad de componentes como conectores, terminales de cables y otras placas de circuito. Si se comunica con fabricantes de circuitos flexibles, le dirán algo similar.
Ciertamente, un circuito flexible y un PO rígido y flexible pueden utilizarse juntos (como una PCB ensamblada) si surge la necesidad. Esta metodología, quizás, ofrece lo mejor de ambos mundos.

Las diferencias

Al planificar PCB rígidas, se deben seguir ciertas reglas de estructura, como el tamaño mínimo de los huecos, el espacio mínimo y el ancho de seguimiento, la mínima separación con los bordes de la placa y el espesor del cobre y, en general, de la estructura. Además, muchos pasos del proceso de ensamblaje son comunes entre las PCB rígidas y flexibles. Estos pasos incluyen la perforación y el recubrimiento de huecos y vías, la toma de imágenes y el avance de las placas, el diseño de los seguimientos de cobre, almohadillas, diseños y planos, y el calentamiento de las cargas del circuito para eliminar la humedad de las PCB. Durante el proceso de ensamblaje, las PCB rígidas se dirigen a la estación de soldadura, mientras que los circuitos flexibles pasan a la estación de recubrimiento.

¿Cuáles son los medios para hacer una PCB rígido-flexible?

• Fabricar estructuras rígidas-flexibles es más complicado que elaborar un plano rígido básico, ya que se necesita espacio 3D para construir una estructura rígida-flexible.
• El material base de una parte rígida está hecho de FR4 y la parte flexible está compuesta de poliimida y luego se aplican una lámina de cobre y una película de sujeción de cubierta.
• En el paso inicial del ensamblaje de una PCB rígida y flexible, se aplican pegamentos accesibles sobre una capa de cobre.
• Posteriormente, se aplica una fina capa de lámina de cobre sobre los adhesivos. También se puede utilizar el recubrimiento de cobre en lugar del proceso de recubrimiento.
• El siguiente paso consiste en perforar un pequeño espacio en el sustrato flexible. La penetración láser es la más adecuada para realizar aberturas exactas y precisas.
• El cobre se almacena en los huecos al penetrar en el diseño flexible. Este procedimiento se conoce como recubrimiento de apertura pasante, en el cual el cobre se recubre sintéticamente.
• En la etapa posterior, se aplica un grabado fotosensible que se opone a la cobertura sobre la superficie flexible. La técnica de recubrimiento ornamental para ventanas es ideal para este procedimiento.
• La película de cobre se talla adecuadamente una vez aplicada la cubierta. A partir de ese momento, se elimina la resistencia a la tracción de la placa de circuito.
• En la etapa posterior, se aplica una capa de protección sobre las capas superior e inferior del sustrato flexible. La poliimida es una opción ideal para este tipo de protección.
• El troquelado es una etapa posterior en la que se corta el sustrato flexible según los requisitos del diseño. El punzón hidráulico y el punzón hidráulico son los procedimientos más utilizados para cortar el flexible. Estas técnicas permiten cortar diversos tipos de flexible con alta precisión.
• En el último avance, una placa flexible, producida mediante el procedimiento de blanking, se superpone entre las capas rígidas dando como resultado el último elemento que puede ser tratado eléctricamente para hacerlo accesible por razones electrónicas.

Costo de PCB flexible rígido

La razón principal del mayor coste de las herramientas de PCB para placas de circuito flexibles o rígido-flexibles radica en la cantidad de programas de construcción fabricados físicamente que pueda tener una estructura específica. Otra explicación es el volumen; sin embargo, en volúmenes de producción, solemos observar que la mayoría de los clientes recuperan el coste adicional en 2000 piezas o menos.

Otro factor que influye en el coste de las herramientas es el volumen. Para modelos rígido-flexibles y flexibles, así como para tiradas cortas, la mayoría se fabrican mediante corte por láser o algún tipo de guiado mecánico. Esto se utiliza para crear las piezas de montaje superficial en las cubiertas, el diagrama de piezas y, cuando sea necesario, la estructura de los refuerzos.

Las pruebas eléctricas en estos volúmenes más bajos suelen finalizar con una prueba de vuelo. En la producción en serie de circuitos flexibles y rígido-flexibles, es necesario cambiar a conjuntos de punzón y mordida de acero. Esta regla de acero se deteriora y suele ser más costosa de fabricar, lo que impide el sistema de corte láser. Los equipos de prueba eléctrica también se cambian a una prueba cableada, que puede requerir más mano de obra. Ambos factores pueden suponer un coste inicial inicial, pero suponen una reducción considerable del coste unitario de la pieza cuando se gestionan volúmenes mayores.

• Las capas son el factor más importante, si la flexión de un solo lado es suficiente, nunca intente más capas.
• Tipos de placa flexible: piezas individuales o en panel, al hacer el estimador de costos de PCB flexible, considere la tasa de uso del material, el material de PC flexible es una unidad móvil, uno de los lados no puede medir más de 250 mm, cuando se crea, estableceremos el tamaño de la placa de trabajo, si hay paquetes de desperdicio, esto se determinará en el costo de PCB flexible.
• Distancia mínima entre pistas y espaciado: 2-3 mil.
• Tamaño mínimo del orificio, no debe ser excesivamente pequeño, 0.25.
• Dedos de oro, dos opciones para PCB flexibles: dedo de oro, oro duro u oro por inundación, el oro duro es significativamente más costoso.
• Espesor del cobre: ​​1/3 oz es normal, manténgalo flexible, no proponga cobre abrumador.
• Refuerzo, el conector Flex PO tiene 3 opciones para elegir el refuerzo: Refuerzo Fr4, Refuerzo de aluminio, Refuerzo Pi, en el caso de que conecte la recurrencia, se recomienda utilizar un refuerzo más duro.
• Acabado de la superficie: Normal es dorado intenso.
• Tamaño: mayor tasa de utilización del material, más económico.
• Cantidad: Cuanto más, menos costoso.

En conclusión

Aunque las placas de circuito impreso (PCB) rígidas y flexibles satisfacen básicamente una necesidad similar (conectar diferentes segmentos eléctricos y mecánicos), ambas innovaciones son importantes en la vida cotidiana. Si bien se utilizan muchas reglas de diseño similares con PCB rígidas y flexibles, las PCB flexibles requieren reglas adicionales debido a los pasos adicionales de su proceso de ensamblaje. Además, aunque las PCB rígidas puedan parecer, al menos a primera vista, más económicas, se debe considerar el costo total de propiedad de una placa antes de afirmar que los circuitos flexibles son excesivamente caros.

Considerando todo esto, es importante tener en cuenta que no todos los fabricantes de placas son aptos para ensamblar PCB flexibles. Antes de comenzar un plan de circuito flexible, conviene reunirse con varios fabricantes de placas y hablar sobre las opciones de fabricación de PCB flexibles y sus costos.