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PCB rígido-flexible en capas

  • PCB rígido-flexible en capas

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Como uno de los fabricantes de PCB con más experiencia del mundo, nos enorgullecemos de ser sus mejores socios comerciales y buenos amigos en todos los aspectos de sus necesidades de PCB.
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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 ±0,15 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)

Una PCB de una sola capa se está convirtiendo rápidamente en una cosa del pasado. Hoy, lo presenciará sólo en los PCB más simples. Los PCB en capas son los más utilizados, especialmente los rígidos-flexibles. Estos no solo ofrecen la capacidad de doblarse y flexionarse como desee, sino que también tienen una funcionalidad mejorada. 

A lo largo de este artículo, aprenderemos sobre sus características, consideraciones de diseño, fabricación y su aplicación en todas las industrias. 

Pero, antes de pasar a la PCB rígida-flexible en capas, es muy importante comprender qué es una PCB rígida-flexible.

¿Qué es una PCB rígida-flexible?

En palabras simples, una PCB rígida-flexible es una placa de circuito impreso que incorpora y exhibe las cualidades tanto de placas de circuito resistentes como de placas de circuito flexibles. Una combinación exitosa de los dos garantiza que la PCB resultante se pueda flexionar cómodamente y pueda soportar los entornos operativos más hostiles.

Ahora, definamos la forma en capas.

¿Qué es una PCB rígida-flexible en capas?

Una PCB rígida-flexible en capas es un tipo de placa rígida-flexible que tiene muchas capas o circuitos rígidos y flexibles fusionados para aprovechar los beneficios de una placa flexible y una PCB rígida.

Cada capa se selecciona cuidadosamente para formar una PCB que funcione según lo previsto para la aplicación para la que está diseñada.

El número de capas en una PCB rígida-flexible puede oscilar entre 1 y 100. Gracias a varios fabricantes, ahora es fácil crear prototipos y conjuntos de PCB a un ritmo mucho más rápido. Aunque el proceso es un poco complicado, nada les impide construirlos para diferentes industrias. 

Placa de circuito impreso verde con conectores flexibles amarillos y tecnología de montaje en superficie

Características clave de una PCB rígida-flexible en capas

  • La PCB rígida-flexible en capas, como sabemos, tiene partes que pueden doblarse y endurecerse. Este último se caracteriza por capas superpuestas. Mientras que algunos de ellos actúan como tierra, otros se combinan para transportar las señales. 
  • La parte rígida no es tan delgada como la parte flexible. Sin embargo, está construido de la misma manera que las capas internas de las secciones rígidas de PCB.
  • Son las cintas flexibles las que crean señales entre las secciones rígidas. Entonces, para que esto sea posible, se necesita un mínimo de una capa además de un plano de tierra para las corrientes que regresan.
  • Se utiliza un patrón de cobre rayado para hacer que las conexiones de alimentación o de tierra se estiren sobre la cinta flexible. Esto hace que la PCB sea muy flexible. 
  • Puede colocar los componentes directamente sobre la cinta flexible. Pero solo si la superposición tiene una capa de señal justo encima. Asegúrese de que la superposición esté siempre en la capa de señal. También se pueden utilizar métodos de revestimiento de botones. 
  • No es necesario incrustar componentes. Los componentes se pueden colocar directamente sobre la cinta flexible si hay una capa de señal debajo de la superposición. Las zonas de soldadura deben estar en la capa de señal debajo de la superposición. Una alternativa para montar componentes es utilizar vías de orificio pasante chapadas debajo de los componentes, a veces denominadas chapa de botón.
  • Los componentes o características críticas se colocan directamente en las áreas de curvatura de la cinta flexible.
  • Las secciones rígidas y flexibles se simplifican utilizando la alineación de capas correcta. Todos los componentes están apilados uniformemente en el circuito. 

¿Por qué utilizar PCB rígido-flexible en capas?

Existen varios beneficios al utilizar estos PCB rígidos-flexibles en capas, que incluyen:

Mejora la funcionalidad

Las muchas capas le permiten lograr una mayor densidad de circuito en comparación con la construcción de PCB rígido-flexible de una sola capa. Esto también permite agregar funciones más complicadas en un espacio más pequeño.

Ahorra espacio

El ensamblaje de PCB en el caso de PCB rígido-flexible en capas incluye solo unos pocos pasos de ensamblaje. En él, la PCB flexible utiliza películas de poliimida. Estas láminas reducen la superficie y, a su vez, reducen el tamaño del embalaje de la PCB final. También hace que el circuito final sea mucho más ligero.

Se pueden incorporar varios diseños en uno. Esta es otra forma más de ahorrar espacio. 

Libertad de diseño

Con los circuitos rígido-flexibles, puedes doblar y flexionar cosas en tres dimensiones. Esto significa que puedes crear diseños más innovadores. Esta flexibilidad permite al fabricante crear productos atractivos que sean más duraderos y funcionales. 

El costo de montaje es más barato.

Con muchas capas involucradas, no tiene que preocuparse de que el costo de ensamblaje se dispare. La automatización es posible, por ejemplo, en forma de robots y máquinas. Esto acelera el proceso de fabricación, ahorrando así tiempo. La eficiencia también aumenta con esto.

Más confiable

Aunque hay muchas capas involucradas en la construcción, los PCB rígidos-flexibles en capas manejan muy bien la disipación de calor. Con más capas, intervienen más componentes que permiten un enrutamiento preciso de las señales, reduciendo así la distorsión de la señal. Esto también garantiza un rendimiento constante en todos los ámbitos, lo que lo hace confiable. 

Mayor flexibilidad

La capacidad de flexionarse y doblarse implica que se pueden moldear en diversas formas y tamaños deseables. Por ejemplo, en los sistemas aeroespaciales, el espacio es limitado y los circuitos deben adaptarse en formas complicadas. Los circuitos rígidos-flexibles en capas permiten la inclusión en superficies irregulares. 

De esta manera podrás optimizar el espacio a su máximo potencial. 

Menos conectores

Las conexiones se construyen directamente en el sustrato o están empotradas. Lo que esto significa es que no necesita piezas de conector ni cables separados para conectarlos. Este tipo de ensamblaje de PCB simplifica el proceso al minimizar las piezas individuales. También existe un menor riesgo de fracaso. 

PCB multicapa azul con circuitos complejos y conectores flexibles visibles

El proceso de fabricación de PCB rígido-flexibles en capas

Dependiendo de la cantidad de capas que decida construir, aquí hay algunas consideraciones:

Los materiales del sustrato.

El rendimiento general, la durabilidad y la flexibilidad dependen de los materiales utilizados para fabricar PCB rígidos y flexibles. Generalmente, para los PCB flexibles, se utilizan películas de poliimida como UBE Upisel y Dupont Kapton, ya que tienen altas propiedades eléctricas y mecánicas. Los materiales de alta Tg como Arlon, Isola y Nelco forman circuitos rígidos.

Incluso la película de unión se puede personalizar para que coincida con el diseño de la PCB. Epoxy, acrílico y nitrilo fenólico funcionan bien. Para trazas de recubrimiento que son duraderas, las mejores capas líquidas fotoimaginables son las mejores.

Una vez seleccionados estos, el siguiente paso es prepararlos.

Preparando el material base

El paso inicial en la fabricación de rígido-flex es la limpieza del laminado. La superficie comprende una capa de cobre, que puede tener o no una capa adhesiva encima. Antes de proceder, este se prepara con una limpieza intensa. 

Unión de capas

Los materiales del sustrato se colocan en capas. Estos pueden comprender prepgs, láminas de cobre, núcleos y adhesivos. Después de esto, los libros y otros componentes se organizan para pasar a la prensa de laminación. En este punto, se aplican alta presión y temperatura para unirlos. 

Generando un patrón

Comience poniendo una película seca sobre las capas de cobre del exterior. Incluso se pueden utilizar fotoprotectores líquidos. Con la ayuda de imágenes litográficas, se establecen patrones de circuitos. Por último, se elimina el cobre que no está protegido por la resistencia. Esto crea las pistas conductoras para el circuito.

Grabando

Como sabrá, el grabado es un proceso que se utiliza para eliminar el cobre no deseado del circuito. Al construir un circuito rígido-flexible en capas, cada lado laminado se graba con un spray decapante o dándole al laminado un agradable baño de grabado. 

Perforación mecánica

Todo el trabajo de perforación, ya sea para almohadillas, orificios de circuito o patrones, se realiza con la ayuda de técnicas precisas. Luego, estos agujeros se cubren con cobre mediante el método de galvanoplastia. Esto forma conexiones entre capas. Aquí hay un ejemplo: el método de perforación por láser. Se caracteriza por obtener resultados exactos sin tomar mucho tiempo. 

Revestimiento de cobre

Con este procedimiento, la cantidad necesaria de cobre metálico se libera en los PTA (orificios pasantes revestidos). Esto ayuda a realizar conexiones eléctricas en la PCB. 

Aplicar recubrimiento

Principalmente, la poliimida se utiliza como sustancia de cobertura. Una vez hecho esto, se agrega un adhesivo a la superficie de la placa de circuito impreso con la ayuda del método de serigrafía. 

Laminación

Usando las cantidades correctas de presión, calor y vacío, la cubierta se fija correctamente. 

Aplicar refuerzo

Antes de realizar más laminaciones, aplique refuerzos locales. Sin embargo, asegúrese de realizar esta adición solo si el diseño lo requiere. 

Soldadura

Se crean agujeros dondequiera que se requiera soldadura. Posteriormente, una película de cobre que queda expuesta se cubre con plata de inmersión o ENIG. Por último, se imprimen marcas y etiquetas impresas. 

Cortar el tablero flexible

Después de las adiciones anteriores, ahora es el momento de separar la placa flexible de su panel de producción. Por lo tanto, los dos métodos más sencillos y más utilizados son las cuchillas de corte especializadas y los métodos de pellizco hidráulico. 

Verificación

Después de haber llevado a cabo los pasos anteriores como se describe, pruebe la eficacia del tablero rígido-flexible en capas. Puedes probarlo eléctricamente para evaluar su calidad y estándares. Esto ayuda a establecer que el producto cumple con las especificaciones de diseño establecidas. Algunos métodos comunes empleados para las pruebas incluyen sistemas de prueba de rejilla y sondas voladoras. 

que ilustra las capas de una PCB rígida y flexible con componentes etiquetados y zonas de transición

Tipos de PCB rígido-flexibles en capas

A continuación se muestran algunos ejemplos de PCB rígido-flexibles en capas.

  • Rígido de 2 capas con 1 capa flexible
  • Rígido de 3 capas con 1 capa flexible
  • Rígido de 4 capas con 2 capas flexibles
  • Rígido de 4 capas con 2 capas flexibles y Contactos ZIF
  • Rígido de 5 capas con 3 capas flexibles
  • Rígido de 6 capas con 4 capas flexibles:

Algunas cosas para recordar

  • El circuito debería permitirle organizar los cables y los planos de tierra de manera que impidan que las señales impidan interferencias electromagnéticas. 
  • Las placas PCB que tienen muchos pines pueden necesitar más capas de señal. Sin embargo, si hay demasiadas capas y crees que son innecesarias, puedes quitar algunas. Recuerde, organice las capas de manera que no impida que las señales se mezclen o causen problemas.
  • En una placa PCB rígida-flexible en capas, las diferentes capas cambian entre señales y áreas de alimentación/tierra. Luego, estos se separan mediante materiales como núcleo dieléctrico o preimpregnado. Si bien esta configuración ayuda a reducir la interferencia electromagnética y la mezcla de señales, también es importante lidiar con el calor.
  • Si el dispositivo que se va a construir tiene partes analógicas y digitales, manténgalas en capas separadas. Conecte los planos de tierra en un solo punto, ya que esto ayudará a controlar el ruido. También puede diseñar el plano de tierra de manera que tanto las partes analógicas como las digitales tengan secciones separadas.
  • Si decide mantener separadas las partes digitales y analógicas, coloque el plano de tierra entre las dos y actuará como una barrera. Coloque el plano de tierra analógico al lado de la capa de señal analógica y el plano de tierra digital al lado de la capa de señal digital. Esto asegura que cada capa de señal solo afectará su propio plano de tierra.
PCB verde con pistas doradas y múltiples recortes delineados para componentes electrónicos

Aplicaciones de PCB rígido-flexibles en capas

Electrónica de consumo

La capacidad de doblarse y crear diseños compactos hace que las capas rígido-flexibles sean muy adecuadas para dispositivos electrónicos como tabletas, portátiles, teléfonos inteligentes y dispositivos portátiles. 

Dispositivos médicos

Además de doblarse y flexionarse, los equipos médicos requieren movimiento corporal. La tecnología rígido-flex, en combinación con capas, lo hace posible. Ejemplos de tales dispositivos incluyen marcapasos, audífonos y equipos de imágenes.

Industria del automóvil

Varios sistemas electrónicos de los automóviles, como las herramientas de control del motor, las herramientas de navegación y los sensores, deben ser lo suficientemente resistentes para soportar las vibraciones y funcionar de manera óptima. El circuito rígido-flexible puede hacer ambas cosas, haciendo que los autos sean más confiables.

Defensa y aeroespacial

Este sector es un terreno difícil. Se requiere que máquinas como radares, aviónica y sistemas de guía de misiles funcionen en condiciones ambientales adversas, como temperaturas y vibraciones extremadamente altas. Los circuitos rígido-flexibles están creados para funcionar en condiciones tan desafiantes sin comprometer los resultados. 

Equipo industrial

Lugares como fábricas y otros lugares similares requieren máquinas que puedan caber en áreas más pequeñas pero que se muevan y funcionen libremente. Mediante el uso de tecnología rígida-flexible, se crean equipos como sistemas de control, robots e instrumentos. Esto asegura que las interconexiones sean flexibles y puedan flexionarse de forma independiente. 

Pensamientos de despedida

Al combinar la robustez de los circuitos rígidos con la flexibilidad de los circuitos flexibles, los PCB rígidos-flexibles en capas ofrecen varias ventajas sobre otros circuitos. Estos son avances significativos que están generando innovaciones en todas las industrias.

No sólo esto, se espera que el desarrollo tecnológico supere nuevos límites y amplíe su alcance. Para obtener información más detallada sobre PCB rígido-flexible en capas, no dude en ponerse en contacto con nuestros expertos.

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