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PCB rígido-flexible con refuerzo metálico

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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)

Si bien los refuerzos no son una parte integral del diseño de PCB rígido-flexible, su uso se vuelve vital en algunos casos donde se necesita mejorar la rigidez o la resistencia. Estos se seleccionan en función de la aplicación de la PCB rígido-flexible. 

La PCB rígida-flexible, como sabemos, es una combinación de dos tipos de circuitos: rígidos y flexibles. Mientras que el primero fortalece el circuito, el segundo es responsable de agregar flexibilidad a la placa PCB. Pero, como se indicó anteriormente, algunas aplicaciones pueden exigir más robustez y estabilidad, y éstas se pueden proporcionar con la ayuda de un material adicional: un refuerzo. 

Entonces, ¿qué es un refuerzo? Para ayudarlo a comprender mejor, tenemos un artículo completo sobre refuerzos de PCB, sus tipos, ventajas y mucho más. También arrojaremos luz sobre cómo ayudan a que dicha PCB funcione mejor, con especial atención a los refuerzos metálicos.  

¿Qué son los refuerzos de PCB?

Estos son materiales o metales que ayudan a mejorar la rigidez y la resistencia de una parte de la PCB. Una vez que se aplica el refuerzo, la conexión con las otras partes rígidas se vuelve más fácil. Esto evita que el tablero se doble y dañe. 

Recuerde, el espesor normal de un refuerzo de PCB es de 0,002 ″ a 0,059 ″.

Tipos de refuerzos

Los refuerzos en una PCB son de varios tipos, que incluyen:

  • poliimida
  • FR-4
  • Acero inoxidable y 
  • Aluminio 

De todos los anteriores, los dos últimos son metálicos y se utilizan en PCB rígido-flexibles si la aplicación así lo requiere. Ahora, estudiemos estos dos uno por uno. Pero antes de eso, es importante conocer las razones por las que se utilizan refuerzos en los PCB.

Beneficios de los refuerzos 

Cuando los componentes de la PCB se colocan en la zona flexible, ejercen presión sobre la PCB flexible y, por lo tanto, requieren una superficie rígida. Los refuerzos les proporcionan esta rigidez para que los componentes se puedan colocar de forma fácil y cómoda.  

Si bien los PCB tradicionales tenían restricciones debido a la forma y el diseño, los PCB modernos exhiben flexibilidad y pueden adaptarse a espacios más pequeños. Los refuerzos les ayudan a lograr estos beneficios sin perder potencia. Así es como los refuerzos ayudan.

  • Apoye aquellas partes del tablero que contengan componentes con orificios pasantes.
  • Agregue soporte a los conectores y los componentes de PCB.
  • Asegúrese de que las piezas flexibles permanezcan dentro de las áreas rígidas según sea necesario.
  • Ayuda a facilitar el manejo de placas de circuito delgadas y delicadas.
  • Mantener el espesor del circuito de placa impresa flexible.
  • Cumple con todas las especificaciones del conector Zero Insertion Force (ZIF).
  • Mantenga determinadas zonas del tablero flexible planas y firmes.
  • Ayuda a agrandar el radio de curvatura del circuito donde se unen las partes rígidas y flexibles. Esto evita que la parte flexible se tense cuando se dobla el circuito.
  • Ayude a organizar y preservar matrices extendiéndose a la matriz.

Refuerzos metálicos para PCB rígido-flexible

Refuerzo de acero inoxidable

Compuesta de hierro (Fe) y carbono (C), la aleación de acero inoxidable es una forma popular utilizada en la producción de refuerzos. Tiene 10,5% de cromo y níquel, con 0,2 a 2,11% de carbono. También se le conoce como acero inoxidable o acero resistente a la corrosión. 

En algunos circuitos rígidos, los diseñadores deben verificar la protección de la PCB contra daños físicos. Aquí es donde entra en juego el refuerzo de acero inoxidable. 

El diseño único cobra vida gracias a la tecnología de sinterización que utiliza polvo de acero inoxidable fusionado para formar un tocho. El proceso no acaba aquí, ya que se puede añadir más acero para aumentar su resistencia. Sin embargo, se utilizan principalmente en aplicaciones que solo requieren montaje en superficie y sin perforación.

Para fortalecer la conexión, la silicona cumple la función de adhesivo y se aplica en electrónica militar, sistemas resistentes y dispositivos médicos. Lo que hace que el refuerzo de acero inoxidable sea perfecto para estas industrias es su capacidad para manejar diversos desafíos ambientales, incluidas temperaturas extremadamente altas, vibraciones y manipulación brusca. 

Además, los refuerzos de acero inoxidable son extremadamente ligeros y duran mucho tiempo. Estos se pueden recubrir en la superficie o durante el proceso de montaje. Sin embargo, estos tienen un precio elevado y, a menos que sean necesarios, deben evitarse. 

Refuerzo de acero inoxidable en una PCB Flex

Las finas láminas de acero inoxidable se pueden doblar, lo que las convierte en las candidatas perfectas para su uso como refuerzo en una PCB de circuito flexible. Simplemente córtelo con tijeras y mordisqueadores o con un láser para crear la forma deseada.

En una PCB flexible, cuando un diseñador quiere lograr rigidez pero tiene un espacio limitado, el acero inoxidable es la opción correcta. Tanto la poliimida como el FR4 no logran proporcionar estas propiedades, ya que están limitadas debido al espesor del refuerzo. El acero inoxidable, por el contrario, es perfecto porque es fino y proporciona el espesor necesario. 

Ventajas de los refuerzos de acero inoxidable.

  • Es extremadamente resistente a los daños que puedan producirse debido a la alta humedad. 
  • El buen conductor del calor permite la disipación del calor de los componentes de PCB
  • El acero inoxidable puede absorber mucho calor en comparación con el acero estándar, tanto alto como bajo.
  • Permite la personalización ya que se puede formar en diferentes formas y tamaños.
  • Se puede hacer más delgado para aplicaciones con limitaciones de espacio. 

Desventajas del refuerzo de acero inoxidable.

  • Aunque es más delgado que otros refuerzos, todavía tiene más peso.
  • Fijar acero al tablero no es fácil y requiere adhesivos especiales
  • La alta plasticidad hace que el mecanizado de acero sea realmente resistente 
  • Es más caro que la mayoría de los refuerzos ya que la materia prima tiene un precio elevado. 

Aluminio

Otro refuerzo metálico para PCB rígido-flexible es el aluminio. Está compuesto de bauxita, tiene un aspecto de color blanco plateado y es blando. Se considera mejor que los refuerzos de vidrio o epoxi debido a su disipación de calor y maleabilidad. Entonces, para aplicaciones que generan mucho calor, los refuerzos de aluminio son perfectos. Estos no sólo soportan bien el calor sino que también pueden convertirse en un disipador de calor. 

Usarlos le brindará la tranquilidad de saber que los componentes y conectores son seguros ya que el calor se distribuye uniformemente. Esto también es caro en comparación con el material FR4 o poliimida. 

Ventajas del aluminio:

  • Es realmente bueno porque fortalece mucho los materiales delgados.
  • El metal es más barato que usar películas de poliimida.
  • El aluminio no pesa mucho y es liviano.
  • Puedes darle forma al aluminio como quieras porque es fácil de trabajar.
  • Es excelente para eliminar el calor porque es bueno para conducir el calor.

Desventajas del aluminio:

  • A veces, el aluminio puede cambiar de forma cuando la temperatura fluctúa, lo que puede causar problemas.
  • Unir piezas de aluminio puede ser un poco complicado y puede necesitar algún tratamiento especializado.
  • El aluminio también puede empezar a oxidarse si no se protege bien
  • Manténgase alerta al manipular aluminio flexible porque puede rebotar si está caliente.

Se utilizan en electrónica militar, hornos microondas y teléfonos móviles. Estos se pueden moldear según la forma y el tamaño de la PCB.

Otros refuerzos metálicos

El cobre y el latón también se utilizan como refuerzos metálicos. Pero hay una diferencia. Ambos metales se utilizan para fabricar barras colectoras. La barra colectora es un tipo de refuerzo de PCB y tiene un recubrimiento dieléctrico que ayuda a conducir la energía. Se presenta en diferentes formas, como tiras planas, varillas y barras. Tenga en cuenta que estas barras conductoras conducen más electricidad que una traza.

El cobre, como metal, es ligero y es un buen conductor del calor. Para conectarlo al circuito flexible, la soldadura es el método de unión preferido. No se requiere enchapado. El cobre se utiliza como barra colectora porque puede soportar muy bien altas temperaturas además de conducir electricidad.

Otro metal que se utiliza en la fabricación de barras colectoras es el latón. Es una aleación de cobre (Cu) y zinc (Zn). El latón se combina con cobre y aluminio (usados con frecuencia) para mantener el metal menos flexible. 

Es requerido por la aplicación. 

Estos dos son componentes esenciales de una barra colectora. Sin embargo, no se debe olvidar que, si bien cada barra colectora se considera un refuerzo, no todos los refuerzos son una barra colectora.

Requisitos previos para utilizar PCB rígido-flexible con refuerzo metálico

El refuerzo metálico debe cumplir con los requisitos de diseño de la PCB. Para garantizar esto, los siguientes puntos son extremadamente vitales.

  • El refuerzo elegido debe estar hecho de materiales de chapa y no debe conducir electricidad.
  • Cuando lo aplica en un lado de la PCB rígida con los circuitos flexibles, no debe doblar la PCB rígida de forma permanente.
  • Debe tener un grosor inferior a 0,5 mm pero no superior a 2 mm.
  • No debe haber bordes afilados.
  • No debería obstaculizar el funcionamiento de la PCB rígida cuando la coloques en un lado con los circuitos flexibles.
  • La rigidez del metal debe oscilar entre 0,25 y 0,75 MPa. 
  • Debería funcionar bien con los demás componentes y capas utilizados en circuitos rígidos-flexibles.

La superficie del refuerzo debe ser lisa para evitar estropear la placa de circuito rígido-flexible durante la fabricación.

Cómo integrar un refuerzo metálico en un diseño de PCB

Posicionamiento de la capa

Estos se colocan a ambos lados de la placa de circuito. Esto ayuda a mantener las capas de la PCB y evita la expansión y contracción debido al alto calor y la humedad. 

Adhesión

Tanto el acero inoxidable como el aluminio requieren adhesivos especiales. Los dos adhesivos más comunes utilizados incluyen adhesivos unidos térmicamente o PSA (adhesivo sensible a la presión). Los adhesivos termoadheridos vienen en forma de cinta de doble cara o pasta. El PSA es un adhesivo autoadhesivo que solo requiere presión para formar una unión y requiere agua o calor para activarlo. 

También puedes utilizar silicona como adhesivo. Se adhiere bien al acero inoxidable. Hay dos formas de fijarlo al tablero: manualmente mediante cinta de doble cara o con calor y presión que lo lamina. 

Contorneado del refuerzo

Por lo general, se utilizan máquinas láser para cortar los materiales de modo que se ajusten con precisión a la forma del circuito. 

Montaje 

Para colocar componentes, haga agujeros, almohadillas y recortes. Estos ayudan a conectar el tablero flexible al tablero rígido.

Transición flexible a rígida

Mientras agrega refuerzos, asegúrese de que haya suficiente espacio alrededor de los bordes del refuerzo. Esto ayudará a que el circuito flexible se doble y pase fácilmente a la parte rígida.

Máquina automatizada que produce piezas electrónicas ecológicas en una fábrica

Consejos para agregar refuerzos metálicos a una PCB rígida-flexible 

A continuación se presentan algunos puntos que le ayudarán a que el proceso sea fácil y viable:

  • Para aliviar la tensión en las PCB flexibles, es importante tener un mínimo de 0,762 mm de superposición entre el refuerzo y la cubierta expuesta.
  • Usar un adhesivo térmico puede costar más que usar un adhesivo sensible a la presión. 
  • Aplique el refuerzo en el lado de la PCB que tiene componentes chapados con orificio pasante (PTH). Hacerlo le permitirá insertar los cables de los componentes a través de los orificios y también alcanzar las almohadillas de soldadura en el circuito flexible. 

Espesores comunes de refuerzos metálicos utilizados en PCB rígido-flexible

Acero inoxidable: 0,15 mm y 0,2 mm

Aluminio: 0,2 mm, 0,25 mm, 0,3 mm, 0,35 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 1,5 mm, 0,15 mm y 0,45 mm 

Pensamientos de despedida

Creemos que ahora conoce bien los refuerzos metálicos utilizados para las placas de circuito impreso rígido-flexibles. Tanto el aluminio como el acero inoxidable son aleaciones con excelentes propiedades mecánicas que los hacen adecuados como refuerzos para PCB rígido-flexibles.

Si bien no se pueden negar sus capacidades, es importante ponerse en contacto con un fabricante de PCB confiable y de buena reputación para garantizar que su producto final sea el mejor del mercado. Asegúrese de que tengan amplia experiencia para ayudarlo a lograr el resultado deseado.

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