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PCB rígido-flexible multicapa

  • PCB rígido-flexible multicapa

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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 placa de circuito impreso (PCB) rígido-flexible multicapa combina materiales rígidos y flexibles. En estos circuitos se conectan tres o más capas conductoras de cobre a través de orificios. 

Este tipo de PCB tiene la resistencia y el soporte de materiales rígidos y es fácil de doblar gracias a sus secciones flexibles. Los PCB rígidos-flexibles son livianos y compactos y se adaptan incluso a los dispositivos electrónicos más pequeños con características de alta tecnología. 

Algunas de las aplicaciones comunes de los circuitos rígido-flexibles multicapa son las secciones de instrumentos médicos, aeroespaciales y automotrices. En este artículo, discutiremos todo sobre las placas de circuitos rígido-flexibles multicapa y sus consideraciones de diseño. 

¿Cómo funciona la PCB rígida y flexible?

Los PCB multicapa tienen una interconexión tridimensional entre capas conductoras. Elimina el uso de múltiples PCB individuales y hace un trabajo aún mejor. Los materiales de PCB flexibles, como la poliimida, se combinan con secciones rígidas fabricadas con FR-4. 

Las dos capas se conectan mediante adhesivos fuertes. Vías y orificios para componentes están presentes en cada capa del circuito para realizar conexiones verticales. La parte rígida de los PCB tiene componentes y las regiones flexibles se utilizan para formar conexiones flexibles para una funcionalidad dinámica. 

Los PCB rígidos-flexibles multicapa permiten doblarlos, plegarlos y envolverlos de forma compacta para adaptarse a diversos componentes electrónicos. Son una opción integral de circuitos integrados para diseños electrónicos avanzados con alto rendimiento. 

Cada capa flexible tiene una capa externa de poliimida para aislamiento. Se agregan orificios pasantes chapados para las conexiones del circuito. Además, se agrega una línea de superficie para una impedancia controlada de alta velocidad. 

En general, los circuitos rígido-flexibles pueden adaptarse donde la electrónica puede tener desafíos de diseño como diafonía, sobrecalentamiento y densidad de componentes. 

Estos tipos de PCB son capaces de disipar el calor incluso en áreas de componentes complejos, ya que tienen una estructura en capas. Además, la característica flexible permite que las PCB se instalen en geometrías de formas únicas. 

Tipos de circuito rígido flexible

Hay dos tipos de placas de circuito impreso rígido-flexibles.

PCB compuesto rígido-flexible

Es la combinación de tableros rígidos y flexibles con vía común ciega y enterrada. Vías ciegas conectan las dos capas sin penetrar los tableros. Por otro lado, las vías enterradas se utilizan para aumentar el circuito y trazar el enrutamiento. Los PCB compuestos tienen diseños de alta densidad. 

PCB rígido-flexible

Tanto los tableros rígidos como los flexibles se fabrican por separado y luego se laminan juntos. Esto da como resultado placas avanzadas con alto rendimiento que pueden caber en espacios de diseño pequeños. 

Las principales aplicaciones de los PCB rígidos-flexibles son dispositivos médicos, televisores e iluminación. Debido a su resistencia a altas temperaturas y su capacidad de doblarse, los circuitos rígido-flexibles son ideales para dispositivos electrónicos de alta gama con largas horas de funcionamiento. 

Consideraciones de diseño para PCB rígido-flexibles

Los requisitos de diseño de las PCB rígido-flexibles son un poco complejos. A continuación se presentan algunos fundamentales que le ayudarán a diseñar componentes de circuito confiables: 

  • Apilamiento de capas

Debe haber una amplia acumulación de capas, tanto rígidas como flexibles, para garantizar una flexión y un funcionamiento fiables. Si hay más capas flexibles, el circuito no tendrá una estructura fuerte. 

Si aumentan las capas rígidas, la PCB será gruesa. La presencia de las capas rígidas y flexibles adecuadas le da una estructura robusta al circuito cuando se dobla en formas de diseño únicas. 

Las capas rígidas se pueden formar utilizando laminados reforzados o FR-4. Las regiones flexibles del circuito utilizan materiales dieléctricos que se pueden doblar en diferentes formas. 

Un adhesivo avanzado debería combinar estas dos capas en una sola estructura. Tenga en cuenta que el equilibrio de estas capas es esencial para agregar control de impedancia y estabilidad.

  • Radio de doblaje

Se debe prestar especial atención a no sobrepasar el radio de curvatura mínimo. Si el radio de curvatura es menor, se producirá fractura del cobre y daños a los componentes. Además, puede deslaminar las capas, haciendo que la PCB sea disfuncional. 

Para fabricar PCB rígidos y flexibles, generalmente se utiliza un radio de curvatura de 3 mm a 10 mm. El radio de curvatura se puede ajustar utilizando diferentes espesores de cobre, agregando materiales más flexibles y cambiando el diseño de apilamiento. 

  • Transiciones rígidas a flexibles

Muchos factores, como la geometría de transición gradual y los anillos anulares, pueden afectar las conexiones de rígido a flexible. Si las conexiones no se realizan con cuidado, la PCB se agrietará o dejará de funcionar. 

Para evitar esto, reduzca el uso de cobre cerca de las transiciones para evitar la acumulación de material. Omita el uso de ángulos agudos y vaya estrechando gradualmente las esquinas para facilitar la transición. 

  • Colocación del componente

No se pueden agregar componentes a las capas flexibles, ya que solo apoyan la conformidad y el movimiento. Por lo tanto, los componentes del circuito deben colocarse en secciones rígidas. Además, se debe evitar el solapamiento para garantizar que las secciones flexibles se puedan doblar libremente. 

También eliminará la tensión de los conectores. Otra cosa a tener en cuenta es evitar la colocación de componentes alrededor de las transiciones de las secciones rígida y flexible. Preste atención a los componentes de ajuste térmico y proporcione una amplia área de cobre. 

  • Enrutamiento

El recorrido debe realizarse a lo largo del eje neutro para evitar que la PCB se rompa y se pele. Evite los ángulos agudos durante las transiciones. Presta atención a la densidad del cobre, ya que puede calentar el circuito debido a la falta de disipación de calor en algunas secciones. Utilice líneas más anchas y sepárelas adecuadamente para favorecer la flexibilidad. 

Conjunto de PCB rígido-flexible

Se siguen los siguientes pasos para el ensamblaje de PCB rígido-flexible:

  • Preparación de materiales

El primer paso es limpiar los laminados revestidos de cobre antes de la fabricación. Después de esto, el preimpregnado, la poliimida, el recubrimiento y los refuerzos se cortan según los requisitos. 

  • Núcleo flexible interior

La placa flexible tendrá un núcleo interior flexible que se puede fabricar utilizando poliimida (PI) y envolviéndolo en una fina lámina de cobre. Además, las láminas de cobre se laminan añadiendo más de dos capas flexibles.

  • Hacer circuitos de núcleo flexible

Después de la laminación, el circuito de núcleo flexible se fabrica con una lámina de cobre recubierta con un fotorresistente para evitar la irradiación UV. Se utiliza una película no transparente para realizar conexiones de PCB en la lámina. Esta película se cura bajo luz ultravioleta para proteger los patrones de circuito. 

El último paso es eliminar el fotorresistente sin curar y remojar el cobre expuesto en una solución de NaOH. Disolverá el exceso de cobre y los circuitos de cobre en el núcleo interno se volverán más prominentes.

  • Laminación del circuito

Cuando hay más de dos capas rígido-flexibles, se laminan capas alternas de lámina de cobre y PI. La laminación se realiza antes de añadir cualquier circuito. Además, el cobre se utiliza para galvanizar el circuito con estaño. 

Cualquier exceso de material se disuelve en un baño de NaOh, dejando sólo rastros de cobre galvanizado. El siguiente paso es perforar agujeros en las placas con un láser. La cubierta está laminada para completar las capas flexibles de la PCB.

Circuitos de Sección Rígida, Perforación y Laminación

La sección rígida de la PCB está laminada alternando capas preimpregnadas y láminas de cobre. Se agregan agujeros al tablero junto con circuitos en secciones rígidas. Puede utilizar un láser para hacer una PCB HDI. 

  • Cortar el exceso de material

Utilice un láser para cortar el preimpregnado adicional de modo que la sección quede expuesta.

  • Pruebe el funcionamiento de la PCB

Algunas pruebas comunes de PCB incluyen comprobaciones de impedancia, flexión y rendimiento térmico. Estas pruebas se realizan después de agregar serigrafía y acabado superficial sobre la PCB. También verifique la calidad de los orificios, las conexiones y la resistencia mecánica.

Beneficios de los circuitos rígido-flexibles multicapa

Los PCB rígidos-flexibles multicapa tienen varios beneficios, que incluyen: 

  • Mejor funcionalidad

Los circuitos multicapa tienen una mayor densidad de ensamblaje de circuitos, lo que ofrece una funcionalidad mejorada. Mejora la capacidad y la velocidad de la señal debido a las capas, incluso en una PCB de pequeño tamaño. 

  • Errores reducidos en el ensamblaje

Dado que la producción de capas de PCB se automatiza con máquinas, hay menos margen para el error humano. Muchos cables hechos a mano tienen estos errores y provocan fallos de funcionamiento. El montaje automatizado garantiza un enrutamiento y vías perfectos para las conexiones.

  • Asequible

La fabricación no depende del trabajo manual, lo que reduce los costos de soldadura, envoltura o enrutamiento por separado. Además, el aumento del volumen de producción debido a la automatización abarata los pedidos al por mayor.

  • Diseño e instalación flexibles

El diseño tridimensional multicapa brinda libertad de diseño. Con un diseño avanzado, los PCB rígidos-flexibles multicapa pueden funcionar mejor bajo cargas pesadas y cambios químicos y soportar condiciones climáticas adversas.

Otro punto a favor es la instalación flexible, ya que los circuitos flexibles se pueden ajustar en cualquier lugar para lograr mejores movimientos y funciones electrónicas. Además, la alta densidad de estos circuitos permite más espacio para agregar múltiples funciones.

  • Disipación de calor mejorada

Los PCB rígidos-flexibles con diseños multicapa tienen un mejor flujo. Como resultado, pueden disipar mejor el calor. Además, un mejor flujo de aire garantiza una temperatura operativa general más baja. La mayor relación superficie/volumen también aumenta el ciclo de vida del circuito.

  • Ligero

Los circuitos rígido-flexibles multicapa se fabrican utilizando sustratos dieléctricos delgados. Por tanto, son más flexibles con estructuras resistentes. Su pequeño tamaño facilita el montaje de componentes electrónicos más pequeños. 

  • Durable 

Cuantas menos interconexiones en los circuitos rígido-flexibles mejoren la durabilidad. Estos circuitos se flexionan hasta 500 millones de veces antes de dejar de funcionar. Incluso si las condiciones térmicas son extremas, seguirán funcionando con normalidad. 

Aplicaciones de PCB rígido-flexibles

Los circuitos rígido-flexibles tienen un rendimiento confiable a un bajo costo de fabricación. Se utilizan en diversos dispositivos de alta tecnología, como la tecnología aeroespacial. Los circuitos rígido-flexibles también se utilizan en iluminación sencilla para que sean duraderos. 

Sus aplicaciones industriales incluyen dispositivos de radiofrecuencia o dispositivos de comunicación militares que requieren señales de alta calidad. Son ideales para dispositivos de alto impacto sin dañarse. 

Debido a su naturaleza flexible, se utilizan en dispositivos médicos, como equipos portátiles de control de la salud. Algunos de los equipos de alta tecnología, como máquinas de rayos X, monitores cardíacos y dispositivos de exploración por TAC, utilizan PCB rígido-flexibles. 

Otra aplicación importante es el seguimiento y escaneo de envíos para los departamentos de comercio electrónico. Hace el trabajo más fácil y rápido. 

Conclusión 

Los PCB rígidos-flexibles multicapa son circuitos digitales versátiles que se utilizan en sistemas de radiofrecuencia, comunicaciones de alta velocidad y microondas. Los PCB rígidos y flexibles ofrecen una mayor calidad de señal a la vez que son livianos y compactos. Al diseñar estos circuitos, considere los materiales, el radio de curvatura y la ubicación de los componentes internos. Asóciese con un fabricante profesional de PCB para garantizar una calidad superior con la máxima flexibilidad de diseño. 

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