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La guía definitiva para PCB rígidos y flexibles

DESCRIPCIÓN GENERAL

Artículo PCB rígido-flexible
Capa máxima 36L
Trazado/espacio mínimo de capa interior 3/3mil
Trazado/espacio mínimo de capa exterior 3,5/4 mil
Cobre máximo de la capa interna 6 onzas
Capa exterior de cobre máx. 3 onzas
Perforación mecánica mínima 0,15 mm
Perforación mínima con láser 0,1 mm
Relación de aspecto (perforación mecánica) 12:1
Relación de aspecto (perforación láser) 1:1
Tolerancia del orificio de ajuste a presión ±0,05 mm
Tolerancia a la PTH ±0,075 mm
Tolerancia NPTH ±0,05 mm
Tolerancia del avellanado ±0,15 mm
Espesor del tablero 0,4-3mm
Tolerancia del espesor del tablero (<1,0 mm) ±0,1 mm
Tolerancia del espesor del tablero (≥1,0 mm) ±10%
Tolerancia de impedancia De un solo extremo: ±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω)
Diferencial: ±5Ω(≤50Ω), ±10%(>50Ω)
Tamaño mínimo del tablero 10*10mm
Tamaño máximo del tablero 22,5*30 pulgadas
Tolerancia de contorno ±0,1 mm
BGA mín. 7mil
SMT mínimo 7*10mil
Tratamiento de superficies ENIG, dedo dorado, plata de inmersión, estaño de inmersión, HASL (LF), OSP, ENEPIG, oro flash; chapado en oro duro
Máscara para soldar Verde,Negro,Azul,Rojo,Verde mate
Liquidación mínima de máscara de soldadura 1,5 mil
Presa de máscara de soldadura mínima 3mil
Leyenda Blanco, Negro, Rojo, Amarillo
Ancho/alto mínimo de leyenda 4/23 mil
Ancho del filete 1,5 ± 0,5 mm
Arco y giro 0.05%
Tabla de contenido
Artículo principal (H2)

Diferentes tipos de PCB rígidos y flexibles proporcionados por GlobalWellPCBA

Simplemente seleccione su PCB Rigid Flex a continuación para acceder a la guía.

Introducción

La tecnología Rigid Flex PCB combina PCB rígidos y circuitos flexibles, combinando la estabilidad mecánica de los primeros con la adaptabilidad de los segundos. 

Este enfoque híbrido permite que los dispositivos electrónicos alcancen una compacidad y confiabilidad sin precedentes, lo que hace que las PCB Rigid-Flex sean indispensables en el diseño electrónico moderno.

¿Qué es una PCB rígida y flexible?

Una PCB Rigid Flex es una placa de circuito híbrida que incorpora elementos rígidos y flexibles dentro de una única unidad integrada. Este diseño permite que la PCB mantenga algunas secciones rígidas mientras permite que otras se doblen o flexionen, acomodando las limitaciones espaciales y los requisitos funcionales de varios dispositivos electrónicos. 

Las secciones flexibles suelen estar hechas de materiales de alto rendimiento como poliimida, que pueden soportar flexiones repetidas sin fallar. 

Las áreas rígidas, a menudo compuestas de materiales como FR4, proporcionan soporte estructural y albergan la mayoría de los componentes electrónicos.

PCB flexible versus rígido versus rígido-flexible

Las diferencias entre los PCB flexibles, rígidos, flexibles y rígidos radican principalmente en su construcción, flexibilidad, idoneidad de la aplicación e implicaciones de costos.

PCB rígidos

  • Construcción: Fabricado a partir de un sustrato sólido e inflexible, normalmente FR4.
  • Flexibilidad: No doblar ni flexionar; Adecuado para aplicaciones donde el factor de forma es fijo.
  • Idoneidad de la aplicación: Ampliamente utilizado en diversos dispositivos electrónicos debido a su durabilidad y rentabilidad.
  • Costo: Generalmente es menos costoso de producir, especialmente en grandes volúmenes.

PCB flexibles

  • Construcción: Construida sobre un sustrato flexible, como la poliimida, la PCB puede adoptar diferentes formas.
  • Flexibilidad: Se pueden doblar y plegar, lo que los hace ideales para aplicaciones con espacio limitado o formas únicas.
  • Idoneidad de la aplicación: Ideal para aplicaciones dinámicas en las que la PCB puede necesitar flexionarse o para dispositivos en los que el ahorro de peso y espacio es fundamental.
  • Costo: Más caro que los PCB rígidos debido a los materiales especializados y los procesos de fabricación necesarios.

PCB rígido-flexibles

  • Construcción: Placas híbridas que combinan secciones rígidas y flexibles dentro de una única PCB.
  • Flexibilidad: Ofrezca la estabilidad estructural de las PCB rígidas con la flexibilidad de los circuitos flexibles, lo que permite diseños complejos que pueden caber en espacios reducidos o no convencionales.
  • Idoneidad de la aplicación: Ideal para dispositivos electrónicos complejos que requieren durabilidad y capacidad de doblar o doblar parte de la PCB.
  • Costo: Generalmente son la opción más costosa debido a la complejidad del diseño y la fabricación, pero pueden reducir los costos generales de ensamblaje al eliminar conectores y cableado discreto.

Ventajas de los PCB rígidos-flexibles

  • Ahorro de espacio: Los PCB Rigid-Flex se pueden doblar o plegar para caber en espacios reducidos, lo que permite diseños de dispositivos más compactos al hacer un uso óptimo del espacio disponible dentro de los dispositivos electrónicos.
  • Resistencia a golpes y vibraciones: Las secciones flexibles de las PCB Rigid-Flex absorben golpes y vibraciones, mejorando la durabilidad y longevidad de los dispositivos electrónicos, especialmente aquellos expuestos a condiciones duras.
  • Ligero y rentable: Al eliminar la necesidad de múltiples conectores y cables, las PCB Rigid-Flex reducen tanto el peso como los costos de fabricación de los dispositivos electrónicos, haciéndolos más livianos y rentables.
  • Proceso de montaje sencillo y rápido: Los PCB Rigid-Flex agilizan el proceso de ensamblaje, reducen el tiempo de producción y minimizan la posibilidad de errores, lo que conduce a plazos de producción más rápidos y productos de mayor calidad.
  • Alta fiabilidad: La reducción de las uniones de soldadura y los conectores mecánicos reduce la probabilidad de puntos de falla, lo que mejora la confiabilidad y el rendimiento de los dispositivos equipados con PCB Rigid-Flex.
  • Pruebas fáciles: Los PCB Rigid-Flex se pueden probar minuciosamente antes del ensamblaje, lo que garantiza que cualquier problema se identifique y rectifique temprano en el proceso de fabricación, lo que contribuye a la alta calidad y confiabilidad del producto final.

Tipos de PCB rígidos-flexibles

Las placas de circuito impreso (PCB) rígido-flexibles se han convertido en la piedra angular del diseño electrónico moderno, ofreciendo las ventajas únicas de las tecnologías de PCB rígidas y flexibles.

Aquí, profundizamos en los diversos PCB Rigid-Flex, explorando sus características, aplicaciones y consideraciones de diseño.

  • PCB rígido-flexibles de una sola cara

  • Características: Una capa conductora, rígida o flexible con capas aislantes en ambos lados.
  • Aplicaciones: Adecuado para diseños simples y de baja densidad que requieren una flexión mínima.
  • Ventajas: Rentable y sencillo, ideal para ahorrar espacio en aplicaciones sencillas.
  • PCB rígido-flexibles de doble cara

  • Características: Capas conductoras en ambos lados del sustrato flexible, lo que permite diseños de circuitos más complejos.
  • Aplicaciones: Se utiliza en electrónica de consumo y dispositivos médicos donde se necesita complejidad y densidad de componentes moderadas.
  • Ventajas: Admite componentes e interconexiones adicionales, equilibrando complejidad y flexibilidad.
  • PCB rígido-flexibles multicapa

  • Características: Múltiples capas de circuitos rígidos y flexibles laminadas entre sí, que se adaptan a diseños complejos y de alta densidad.
  • Aplicaciones: Ideal para aplicaciones avanzadas en dispositivos aeroespaciales, militares y médicos que requieren factores de forma compactos y alto rendimiento.
  • Ventajas: Proporciona la mayor flexibilidad de diseño y rendimiento y es adecuado para integrar múltiples funciones en un espacio pequeño.
  • PCB compuesto rígido-flexible

  • Características: Un tipo especializado donde los circuitos rígidos y flexibles están intrincadamente interconectados, ofreciendo una integración perfecta.
  • Aplicaciones: Diseñado a medida para aplicaciones específicas que necesitan conexiones robustas entre secciones rígidas y flexibles, como dispositivos de comunicación de alta velocidad.
  • Ventajas: Rendimiento eléctrico y estabilidad mecánica superiores, diseñados para equipos industriales complejos y dispositivos de comunicación.
  • Consideraciones de diseño

Al seleccionar el tipo de PCB Rigid-Flex para un proyecto, se deben tener en cuenta varias consideraciones de diseño, que incluyen:

  • Complejidad del Circuito: Cuanto más complejo sea el circuito, más probable será necesario un diseño compuesto o multicapa.
  • Requisitos de flexibilidad: El grado y la frecuencia de la flexión influirán en la elección entre diseños de una cara, de dos caras o de varias capas.
  • Densidad de los componentes: Los diseños de alta densidad pueden requerir PCB rígidos flexibles de doble cara o multicapa para acomodar todos los componentes.
  • Restricciones de costos: Los PCB Rigid-Flex de una sola cara son generalmente menos costosos que sus homólogos de doble cara y multicapa.

Desafíos en el diseño rígido-flexible

  • Reglas de diseño complejas: El diseño de PCB rígido-flexibles implica navegar por reglas complejas que equilibran el rendimiento eléctrico con restricciones mecánicas, lo que requiere una planificación detallada y consideraciones de compatibilidad entre secciones rígidas y flexibles.
  • Consideraciones sobre el radio de curvatura: Es fundamental garantizar que las secciones flexibles puedan doblarse sin sufrir daños; un radio de curvatura demasiado estrecho puede provocar tensión mecánica y fallas, lo que requiere cálculos óptimos del radio de curvatura para mayor durabilidad.
  • Selección de materiales: Seleccionar los materiales adecuados es fundamental para lograr el equilibrio deseado entre flexibilidad, durabilidad y rendimiento eléctrico, con opciones como poliimida para áreas flexibles y FR4 para secciones rígidas según sus propiedades.
  • Integridad de la señal y EMI: Mantener la integridad de la señal y al mismo tiempo minimizar la interferencia electromagnética, especialmente en áreas flexibles, exige técnicas cuidadosas de enrutamiento, blindaje y conexión a tierra para preservar la calidad de la señal.
  • Gestión Térmica: Las estrategias efectivas de disipación de calor son esenciales, considerando los diferentes comportamientos térmicos de las secciones rígidas y flexibles y empleando métodos como vías térmicas y soluciones de enfriamiento externo.
  • Montaje y Fabricación: La estructura híbrida introduce complejidades en el ensamblaje y la fabricación, lo que requiere atención especial a las zonas de transición y adaptaciones en las líneas de ensamblaje para requisitos únicos de manejo y prueba.
  • Fiabilidad mecánica: Garantizar que las secciones flexibles resistan flexiones y flexiones repetidas implica pruebas mecánicas rigurosas y consideraciones para la selección de materiales, el diseño de las trazas y los recubrimientos protectores.
  • Pruebas e inspección: Adaptar las metodologías de prueba a la estructura única de los PCB Rigid-Flex requiere equipos de prueba especializados y técnicas de inspección para adaptarse a su naturaleza dinámica.
  • Diseño para la fabricabilidad (DFM): Equilibrar los diseños innovadores con la capacidad de fabricación desafía a los diseñadores a considerar las capacidades y limitaciones de la producción, lo que a menudo requiere la colaboración con los fabricantes para optimizar el diseño.
  • Factores ambientales: Diseñar PCB para soportar condiciones ambientales como la humedad y las fluctuaciones de temperatura implica seleccionar materiales resistentes, aplicar recubrimientos protectores y considerar los impactos ecológicos en las propiedades de los PCB.

¿Cómo hacer una placa PCB rígida-flexible?

El proceso de fabricación de PCB Rigid-Flex es complejo y lleno de matices, y combina las técnicas utilizadas en la fabricación de PCB rígidas y flexibles. 

Este proceso requiere precisión y una planificación cuidadosa en cada paso para garantizar que el producto final cumpla con los más altos estándares de calidad y funcionalidad.

  • Selección de materiales

El primer paso en el proceso de fabricación es seleccionar los materiales adecuados para las partes rígida y flexible de la PCB. 

Los materiales como la poliimida se prefieren por su excelente flexibilidad y estabilidad térmica en áreas flexibles. Materiales como el FR4 se utilizan habitualmente para secciones rígidas debido a su resistencia mecánica y rentabilidad.

  • Perforación

Una vez seleccionados los materiales, el siguiente paso es la perforación, que implica crear orificios para las vías y los cables de los componentes.

La ubicación y el tamaño de los orificios se determinan en función de las especificaciones de diseño y es esencial mantener la precisión para garantizar la alineación adecuada de las capas y componentes.

  • Revestimiento de cobre

Después de perforar, el tablero se somete a un revestimiento de cobre, que agrega una fina capa de cobre a los orificios perforados y a la superficie del tablero. El espesor del revestimiento de cobre se controla cuidadosamente para cumplir con los requisitos eléctricos de la placa.

  • Patrones de circuitos

El modelado de circuitos implica transferir el diseño del circuito a la placa. Esto se puede lograr mediante varios métodos, como la fotolitografía, en la que se aplica un fotorresistente a la placa, se expone a la luz a través de una máscara que representa el patrón del circuito y luego se revela para eliminar el fotorresistente no expuesto, dejando el patrón del circuito en la placa.

  • Grabando

El grabado elimina el cobre no deseado de la placa, dejando atrás el cobre que forma las vías del circuito.

Por lo general, esto se hace usando una solución de grabado químico que disuelve el cobre desprotegido. Se debe tener cuidado para garantizar que solo se elimine el cobre no deseado y que el circuito restante esté definido con precisión.

  • Inspección

Después del grabado, el tablero se inspecciona en busca de defectos o desviaciones de las especificaciones de diseño. Esto puede implicar inspecciones visuales, inspecciones ópticas automatizadas (AOI) y pruebas eléctricas para garantizar que las rutas del circuito estén formadas correctamente y que no haya cortocircuitos ni aperturas.

  • Máscara de soldadura, serigrafía y acabado superficial

La máscara de soldadura protege los circuitos y evita puentes accidentales entre pistas conductoras durante la soldadura de componentes.

Luego, la capa de serigrafía se agrega para etiquetar las posiciones de los componentes y otra información en la PCB.

Finalmente, se aplica un acabado superficial a las trazas de cobre para protegerlas de la oxidación y mejorar la soldabilidad.

  • Pruebas

El último paso en el proceso de fabricación es la prueba, que verifica la funcionalidad y el rendimiento de la PCB. 

Esto puede incluir pruebas de continuidad, pruebas de resistencia de aislamiento y pruebas funcionales para garantizar que la placa cumpla con todas las especificaciones y criterios de rendimiento requeridos.

Aplicaciones de PCB rígidos y flexibles

Las placas de circuito impreso (PCB) rígidas y flexibles se han hecho un hueco en diversas industrias gracias a su diseño innovador, que combina la robustez de las PCB rígidas con la adaptabilidad de los circuitos flexibles. 

  • Electrónica de consumo: Los PCB rígidos y flexibles permiten diseños elegantes y compactos en productos electrónicos de consumo, como teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles, al optimizar el espacio y mejorar la confiabilidad del producto a través de su naturaleza flexible y duradera.
  • Dispositivos médicos: En el sector médico, los PCB Rigid-Flex son cruciales para desarrollar monitores de salud y equipos de diagnóstico portátiles, ya que ofrecen precisión, confiabilidad y la capacidad de ajustarse a diseños ergonómicos y al mismo tiempo resistir entornos médicos.
  • Aeroespacial: Las aplicaciones aeroespaciales se benefician de las PCB Rigid-Flex debido a su resistencia a condiciones extremas, incluidas vibraciones y fluctuaciones de temperatura, lo que las hace adecuadas para instrumentación de cabina y sistemas satelitales donde la confiabilidad es primordial.
  • Automotor: La industria automotriz utiliza PCB Rigid-Flex en pantallas de tableros, sistemas de información y entretenimiento y sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), valorando su robustez y flexibilidad en entornos automotrices dinámicos y hostiles.
  • Tecnología usable: La tecnología portátil, como los relojes inteligentes y los rastreadores de actividad física, se basa en los PCB Rigid-Flex por sus diseños compactos y ergonómicos que son cómodos para el uso diario y lo suficientemente duraderos para soportar el uso diario.

Conclusión

Los PCB Rigid Flex representan una innovación fundamental en el diseño de circuitos electrónicos, ya que ofrecen una combinación de flexibilidad, confiabilidad y eficiencia de espacio que los PCB tradicionales no pueden igualar.

A medida que la tecnología continúa avanzando, su papel a la hora de permitir la próxima generación de dispositivos electrónicos se ampliará, convirtiéndolos en la piedra angular del diseño electrónico moderno.

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En GlobalwellPCBA, no solo somos expertos en ensamblaje y fabricación de PCB; Somos sus socios en innovación y éxito. Nuestro compromiso con la calidad, la eficiencia y el servicio al cliente incomparable ha respaldado innumerables proyectos en diversas industrias, garantizando que cumplan sus objetivos con los más altos estándares.

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