PCB flexível rígido vs. PCB flexível

PCBs rígidos vs. flexíveis: qual é o melhor?

Uma placa de circuito impresso (PO) rígida-flexível é um projeto de placa de circuito impresso meio a meio que incorpora componentes de circuitos rígidos e flexíveis. PCBs rígidas-flexíveis são rígidas em certos pontos da placa e flexíveis em outros. Dessa forma, PCBs rígidas-flexíveis podem ser dobradas ou flexionadas continuamente, mantendo o estado das áreas que precisam de suporte adicional. Os circuitos são geralmente multicamadas e são compostos por substratos de circuitos flexíveis unidos por folhas rígidas. As camadas flexíveis são totalmente revestidas e se infiltram internamente nas áreas rígidas da PCB.
Uma das principais vantagens de uma PCB rígida-flexível é seu perfil fino. O dielétrico padrão em circuitos flexíveis é de 001 a 002", tornando-a uma excelente opção para necessidades de agrupamento ultrafinos e ultraleves. Sobreposições sem adesivo, HDI e camadas de cobre finas a tornam perfeita para inovação de linha excepcional, oferecendo a solução mais compacta, leve e leve para seus projetos de circuito.

Tipos de PCB rígido-flexível

PCBs rígidos-flexíveis suportam dois tipos essenciais de aplicações: flexão para introdução e flexão dinâmica.
A aplicação de flexão é o tipo mais conhecido de aplicação de PCB rígido-flexível. Nesta aplicação de circuito, a placa se sobrepõe apenas uma vez quando o dispositivo é montado ou removido. Na realidade, a parte flexível da placa permanece estável durante todo o uso, embora possa ocorrer algum desenvolvimento devido a aplicações de alta vibração.
Portanto, às vezes é vital que uma placa de circuito impresso tenha a capacidade de se moldar e torcer repetidamente durante o uso do resultado final. Esse tipo de aplicação de circuito é conhecido como flexão única. É necessário um planejamento especial para garantir que a parte flexível da placa possa suportar o desgaste repetido. Quando projetadas com uma varredura de torção adequada, essas placas de circuito podem durar por um grande número de ciclos de flexão sem problemas.

Estrutura de PCB rígida-flexível 

A característica do PCB flexível rígido 

• Todas as linhas são organizadas, o que pode poupar o trabalho de associação de linhas de superabundância;
• Menos peso e menos espaço tornam esses circuitos flexíveis rígidos uma decisão perfeita para aplicações médicas, por exemplo, marcapassos.
• Pode diminuir significativamente o volume do item e torná-lo mais útil para transmitir.
• Pode diminuir o peso do item firme;
• Pode melhorar a delicadeza e reforçar a união do espaço tridimensional no espaço restrito.

Aplicativos de PCB Rigid-flex 

Embora tenham um custo mais elevado, as placas rígidas-flexíveis são incrivelmente adaptáveis ​​e podem ser adaptadas a aplicações em uma ampla gama de setores. São altamente adequadas para dispositivos militares, de aviação e terapêuticos, mas também podem ser aplicadas a determinados produtos industriais. Algumas condições tornam as placas rígidas-flexíveis uma solução ideal. Nesses casos, essas placas valem o investimento, mas também podem ser a opção mais econômica. Entre elas:
• Situações de alto choque e alta vibração. PCBs rígido-flexíveis são excepcionalmente seguros contra choques e podem sobreviver em situações de alto estresse que, de alguma forma, causariam decepção no equipamento.
• Aplicações de alta precisão onde a qualidade inabalável é mais importante do que considerações de custo. Em circunstâncias em que uma falha de link ou conector seria perigosa, as PCBs flexíveis rígidas mais resistentes são ideais.
• Aplicações de alta espessura. Algumas congregações não possuem a área de superfície necessária para todos os conectores e cabos vitais. Um circuito flexível rígido pode otimizar o espaço para resolver esse problema.
• Aplicações que exigem diferentes placas rígidas. Quando as equipes estiverem ocupadas com mais de quatro placas conectadas, pode ser ideal e mais prático substituí-las por uma única placa de circuito impresso flexível e rígida.

Diferenciais

De forma mais ampla, os PCBs flexíveis rígidos têm os seguintes pontos focais:
• Suportam níveis significativos de atordoamento e vibração
• Suporta inúmeros ciclos de flexão
• Diminuir o peso do pacote
• Incrementar a espessura do circuito
• Reduzir tarefas importantes de coleta.
Conjuntos de circuitos flexíveis rígidos são perfeitos para reduzir ou potencialmente dispensar conectores, assim como a mão de obra, o rendimento, a transmissão e a qualidade inabalável que são essenciais em sua aplicação. Portanto, qualquer grupo que possa se beneficiar desses recursos pode se beneficiar de uma PCB flexível rígida.

Material comumente usado em PCBs flexíveis e rígidos

O desempenho de PCBs flexíveis rígidos depende do material do substrato, que contém fundamentalmente filme dielétrico flexível e filme adesivo flexível. Como principal tipo de material de substrato flexível, o filme dielétrico flexível, em sua maior parte, incorpora poliéster (Mylar), geralmente utilizado em produtos de baixo acabamento, poliamida (Kapton), o tipo mais comum, e fluoropolímero (PTFE), normalmente utilizado em produtos militares e de aviação.

Considerando esses três tipos de materiais flexíveis, a poliimida apresenta a maior estabilidade dielétrica, com excelentes propriedades elétricas e mecânicas e resistência a altas temperaturas, porém é cara e fácil de absorver umidade. Comparado à poliimida em termos de desempenho, o poliéster, no entanto, apresenta baixa resistência a altas temperaturas. O politetrafluoretileno é amplamente utilizado em produtos de alta frequência com baixa constante dielétrica.

O principal material adicionado à película adesiva flexível contém ácido acrílico, epóxi e poliéster. O ácido acrílico e a poliesterimida apresentam excelente aderência, alta flexibilidade e, em geral, alta resistência química e resistência ao calor. No entanto, possui um coeficiente de expansão térmica relativamente alto, de modo que sua espessura interna não deve ser superior a 0.05 mm. A goma epóxi possui uma ligação ruim e é, em sua maioria, aplicada à camada de revestimento e à camada interna. Além disso, apresenta um coeficiente de expansão térmica tão baixo que é vantajoso para o desenvolvimento da resistência ao choque térmico em revestimentos revestidos.

Sobreposição de circuito flexível

A sobreposição de circuito flexível, ou coverlay, como também é conhecida, é um procedimento de revestimento utilizado para exemplificar e proteger o hardware externo de um circuito flexível. A película de cobertura de um circuito flexível é como uma PCB rígidovéu de solda, com uma grande diferença: a película de revestimento é flexível! De acordo com allflexinc.com, "A película de revestimento é, em geral, uma película de poliamida revestida com um cimento termofixo. As espessuras da película variam de 0005" a 005", sendo 001" e 002" as mais conhecidas."

Quando usar rígido e quando usar flexível

PCBs flexíveis rígidos normalmente custam menos que circuitos flexíveis. Digo "normalmente" porque, ao considerar o custo total de propriedade, existem algumas aplicações que, ao utilizar PCBs flexíveis, podem ser mais acessíveis em comparação com o uso de PCBs rígidos. Para obter uma compreensão real e precisa do custo total de propriedade, primeiro você precisa entender como os circuitos flexíveis podem eliminar a necessidade de peças, como conectores, conjuntos de fios e outros. Vários dispositivos eletrônicos (PCs e computadores pessoais, consoles de som, unidades de estado sólido (SSDs), TVs e monitores de tela plana, brinquedos infantis e outros dispositivos eletrônicos) utilizam PCBs rígidos em vez de PCBs flexíveis. Além disso, circuitos flexíveis podem ser encontrados em dispositivos ultraconservadores ou potencialmente de elite, incluindo dispositivos GPS, tablets, PDAs, câmeras e wearables.
Mais notavelmente, a modernidade não é a principal motivação para utilizar circuitos flexíveis; aplicações de baixa tecnologia podem usar a inovação de circuitos flexíveis de vez em quando, pois isso torna o estabelecimento muito mais simples.

Entendendo quando utilizar ambos

Agora você precisa entender quando utilizar uma placa de circuito impresso rígida e quando aderir a uma placa de circuito impresso flexível. Obviamente, as rígidas custam menos que os circuitos flexíveis. Por outro lado, o custo da propriedade e a aplicação podem determinar o quanto você precisa gastar. Há casos em que o uso de circuitos flexíveis pode reduzir os custos que você gera. Se você quiser entender o custo total da propriedade, então você deve entender alguns fatos. Os circuitos flexíveis eliminam a necessidade de alguns componentes, como conectores, cabos e outras placas de circuito. Se você entrar em contato com fabricantes de placas de circuito flexível, eles dirão algo semelhante.
Certamente, um circuito flexível e uma PO flexível rígida podem ser utilizados juntos — como uma PCB unida — se necessário. Essa metodologia, talvez, ofereça o melhor dos dois mundos.

As diferenças

Ao projetar PCBs rígidos, certas regras estruturais devem ser seguidas, incluindo tamanhos mínimos de folga, largura mínima de espaçamento e de seguimento, distâncias mínimas entre as bordas da placa e espessuras do cobre e da estrutura em geral. Além disso, muitas etapas do processo de montagem são compartilhadas entre PCBs rígidos e flexíveis. Essas etapas do processo incluem a penetração e o revestimento de folgas e vias, a geração de imagens e o avanço, a aplicação de sequências de cobre, almofadas, layouts e planos, e o aquecimento das cargas do circuito para a remoção da umidade dos PCBs. No processo de montagem, os PCBs rígidos seguem para a estação de véu de solda, enquanto os circuitos flexíveis seguem para a estação de revestimento.

Quais são os meios para fazer uma PCB rígida-flexível

• A fabricação de estruturas rígidas e flexíveis é mais complexa do que a elaboração de um projeto rígido básico, pois é necessário espaço 3D para construir uma estrutura rígida e flexível.
• O material de base da porção rígida é feito de FR4 e a porção flexível é composta de poliimida. Depois disso, são aplicadas uma folha de cobre e uma película de fixação.
• Na etapa inicial de montagem de PCB flexível rígido, colas acessíveis são aplicadas em uma camada de cobre.
• Em seguida, uma fina camada de folha de cobre é aplicada sobre as colas. A galvanoplastia também pode ser utilizada em vez do processo de sobreposição.
• A próxima etapa inclui a perfuração de uma pequena abertura no substrato flexível. A penetração a laser é mais adequada para fazer aberturas exatas e precisas.
• O cobre é armazenado nas lacunas quando estas são penetradas no design flexível. Esse procedimento é conhecido como galvanoplastia por abertura, na qual o cobre é revestido sinteticamente.
• Na etapa subsequente, a gravação fotossensível opõe-se à aplicação de uma camada de revestimento na superfície flexível. A técnica de revestimento com ornamento de janela é perfeita para esse procedimento.
• A película de cobre é devidamente esculpida após a aplicação do revestimento. A partir daí, a resistência à tração é expelida da placa de circuito.
• Na etapa subsequente, a camada de proteção é aplicada nas camadas superior e inferior do substrato flexível. O material de poliimida é uma escolha perfeita para utilização como camada de proteção.
• O corte é uma etapa subsequente na qual o substrato flexível é cortado de acordo com as necessidades do projeto. O conjunto de corte por impacto e o punção hidráulica são os procedimentos mais comumente utilizados para o corte do flexível. Essas técnicas incluem o corte de diferentes flexíveis com alta precisão e exatidão.
• No último avanço, uma placa flexível, produzida usando o procedimento de blanking, é sobreposta entre as camadas rígidas, o que resulta no último item que pode ser eletricamente testado para torná-lo acessível por motivos eletrônicos.

Custo de PCB Flexível Rígido

O motivo essencial por trás dos custos mais altos com ferramentas de PCB relacionados a placas de circuito flexíveis ou rígido-flexíveis se resume, na verdade, à quantidade de programas de construção fisicamente elaborados que uma estrutura específica pode ter. A outra explicação é o volume; no entanto, em volumes em andamento, comumente observamos que a maioria dos clientes recupera o custo extra em 2000 peças ou menos.

O outro fator que influencia o custo das ferramentas é o volume. Para modelos rígidos-flexíveis e flexíveis adicionais e pequenas tiragens, a maioria é feita com corte a laser ou algum tipo de direcionamento mecânico. Isso é utilizado para fazer a montagem em superfície nas camadas de revestimento, no diagrama da peça e, quando necessário, na estrutura dos reforços.

Os testes elétricos nesses volumes menores geralmente são concluídos com um teste de voo. Na criação em massa de circuitos flexíveis e rígidos-flexíveis, é necessário alternar entre passagens de régua de aço ou conjuntos de punção macho/fêmea e morder a poeira. Essa régua de aço é mais barata e geralmente é mais cara de fabricar do que o sistema de corte a laser. Os equipamentos de teste elétrico também são substituídos por um teste com fio, o que pode exigir mais mão de obra. Ambos os fatores podem ter um custo inicial subjacente, mas representam uma redução considerável no custo unitário da peça quando se trabalha com volumes maiores.

• As camadas são o fator mais importante, se a flexibilidade unilateral for suficiente, nunca tente mais camadas
• Tipos de placa flexível: peças únicas ou em painel. Ao fazer a estimativa de custo de PCB flexível, considere a taxa de uso do material. O material do PC flexível é a unidade móvel. Um dos lados não pode ter mais de 250 mm. Durante a criação, definiremos o tamanho da placa de trabalho. Se houver pacotes de desperdício, isso será determinado no custo do PCB flexível.
• Espaçamento mínimo de trilha/trilha, 2-3 mil.
• Tamanho mínimo do furo, não pode ser excessivamente pequeno, 0.25.
• Gold Fingers, duas opções para PCB flexível: gold finger, ouro duro ou ouro de inundação; o ouro duro é significativamente mais caro.
• Espessura do cobre: ​​1/3 oz é normal, mantenha flexível, não proponha cobre excessivo.
• Reforço, o conector Flex PO tem 3 opções para escolher o reforço: reforço Fr4, reforço de alumínio, reforço Pi, no caso de recorrência do Plug, recomendamos utilizar um reforço mais duro.
• Acabamento de superfície: Normal é dourado encharcado.
• Tamanho: maior taxa de utilização de material, mais barato.
• Quantidade: Quanto mais, menos caro

Conclusão

Embora tanto as placas de circuito impresso rígidas quanto as flexíveis atendam, em um nível muito básico, a uma necessidade semelhante — conectar diferentes componentes elétricos e mecânicos —, ambas as inovações têm seu lugar na vida cotidiana. Embora um número significativo de regras de projeto semelhantes seja utilizado com PCBs rígidas e flexíveis, as PCBs flexíveis exigem algumas regras adicionais devido às suas etapas extras de montagem. Além disso, embora as PCBs rígidas possam parecer, pelo menos à primeira vista, mais baratas, deve-se considerar o custo total de propriedade de um projeto antes de afirmar que os circuitos flexíveis são excessivamente caros.

Considerando tudo isso, é importante observar que nem todas as fábricas de placas são adequadas para a montagem de PCBs flexíveis. Antes de iniciar um projeto de circuito flexível, você deve conhecer diversas fábricas de placas e discutir as opções de fabricação de PCBs flexíveis e os custos relacionados.