PCB rigido-flessibile non stratificato

Con rigidità e flessibilità riunite in uno solo, il PCB rigido-flessibile senza strati offre il meglio di entrambi i mondi. Ottieni un circuito robusto che può piegarsi e svolgere ruoli diversi in diversi settori. Questo articolo farà più luce sul PCB rigido-flessibile non stratificato, sulle sue caratteristiche, vantaggi, applicazioni e limitazioni.  

Cos'è un PCB rigido-flessibile non stratificato?

È un circuito stampato che ha uno strato conduttore annidato tra due strati di poliimmide. Ciò implica che le tracce del circuito siano incise direttamente su un singolo strato di materiale isolante flessibile. Lo strato di rame in un PCB rigido-flessibile non stratificato genera uno schema circuitale per il quale è progettato.

Caratteristiche principali del PCB rigido-flessibile non stratificato

Alcuni fattori distintivi dei PCB rigido-flessibili senza strati includono i tre seguenti. 

• Schermatura: Questo è un modo ampiamente utilizzato per porre un limite alle interferenze elettrostatiche. 
• Controllato Impedenza: Data la necessità di sviluppare PCB con requisiti di velocità più elevati, è positivo che vengano costruite tracce di interferenza. Questi aiutano a ridurre la resistenza elettrica. È utile anche nella transizione tra le interconnessioni e il binario. 
• Pannellatura: Molti circuiti vengono tagliati dopo la fabbricazione. Questi circuiti possono essere tagliati dai bordi, ma rimangono collegati al pannello tramite piccole alette. Per questo motivo rimangono immobili durante l'assemblaggio dei componenti e indipendentemente dal metodo utilizzato: saldatura ad onda o linguette pick-and-place. 

Vantaggi del PCB rigido-flessibile non stratificato

Questo tipo di circuito offre molti vantaggi rispetto ad altri PCB. 

Risparmia spazio e tempo

Il PCB rigido-flessibile non stratificato non richiede cavi assemblati o connettori. Ciò lo rende conveniente e lascia ampio spazio vuoto sul circuito. Inoltre, poiché sono presenti solo poche parti, il PCB rigido-flessibile senza strati è leggero e compatto.  

Assemblaggio rapido

Poiché è necessaria una sola catena di montaggio, il PCB rigido-flessibile senza strati è facile da costruire. L'assemblaggio è semplice e veloce poiché ci sono meno componenti da combinare. Questo è un vantaggio significativo rispetto ai PCB rigidi. Quest'ultimo richiede molto più tempo nell'assemblaggio e nella produzione.  

Maggiore affidabilità

I PCB rigidi-flessibili senza strati hanno un'affidabilità eccezionale, addirittura migliore dei cavi assemblati e dei connettori. Sebbene i connettori possano causare problemi, i PCB rigido-flessibili non stratificati offrono meno casi di collegamenti scadenti e, quindi, di guasti. Queste proprietà li rendono altamente affidabili in condizioni operative estreme. 

Resistenza alle vibrazioni

Molte industrie necessitano di componenti in grado di sopportare urti e vibrazioni quando lavorano in modo efficace. È qui che i PCB rigido-flessibili non stratificati funzionano bene. La parte flessibile può sopportare facilmente questi shock senza che le connessioni si rompano a causa dell'urto. Ciò li qualifica per l'uso in applicazioni in cui urti e vibrazioni sono inevitabili. 

Facile da testare

Il test è una procedura importante che aiuta a confermare l'efficacia e l'efficienza del PCB. L'aspetto migliore dei PCB rigido-flessibili senza strati è che, in assenza di connessioni e assemblaggi, i test sono più semplici e veloci.

Limitazioni del PCB rigido-flessibile non stratificato

Bassa capacità di carico di corrente

Poiché il PCB rigido-flessibile senza strati ha un singolo strato, può trasportare solo una quantità limitata di elettricità, rendendolo un'opzione limitata in alcune applicazioni. 

Incline a danni

Sul supporto flessibile sono presenti alcune tracce esposte. Ciò rende questo tipo di PCB più suscettibile ai danni derivanti da elementi esterni, come ad esempio dall'ambiente. 

Restrizioni nel routing

Il singolo strato di tracce non è in grado di ospitare circuiti complessi, il che lo differenzia anche dal PCB rigido-flessibile a strati. 

Come assemblare una scheda PCB rigida e flessibile?

Prima di procedere, è importante conoscere i vari materiali da utilizzare in un PCB rigido-flessibile non stratificato. 

Materiali da utilizzare

• Copertura/substrato: pellicola di poliimmide, copertura liquida fotoimmidibile, vetro epossidico o vetro di poliimmide  
• Conduttore: rame
• Adesivo: preimpregnato in poliimmide, acrilico, epossidico, acrilico ritardante di fiamma, preimpregnato epossidico.
• Rinforzo: vetro epossidico, poliimmide, vetro poliimmide, rame e alluminio

Ora ripercorriamo i passaggi principali:

Preparare i materiali

Pulisci prima i laminati della pellicola di rame con prodotti chimici e poi tagliali nelle dimensioni appropriate. Inoltre, tagliare il rivestimento, la poliimmide, gli irrigidimenti e il preimpregnato. 

Crea il nucleo interno della parte flessibile

Inizia con una tavola flessibile interna e la generazione del suo nucleo interno. Per un PCB rigido-flessibile non stratificato con un singolo strato flessibile, coprirlo con un sottile foglio di rame. Per due o più strati vengono utilizzate più bobine di rame.  

Realizza i circuiti centrali interni per la parte flessibile

Durante la creazione di questo PCB, è importante assicurarsi che siano ancora presenti alcune tracce di rame sulla lamina mentre si rimuove il resto. Quindi coprire la lamina di rame con un materiale speciale che si indurisce se esposto ai raggi UV. Quindi, posiziona una pellicola sulla sua parte superiore per tracciare le connessioni desiderate. 

Quando la luce UV lo colpisce, il materiale indurito protegge le tracce di rame. Il materiale rimanente viene pulito con una soluzione chimica. Il rame esposto alla luce solare viene immerso in una soluzione di idrossido di sodio. Ciò lascia dietro di sé le tracce del circuito in rame. 

Praticare fori

Usa un raggio laser per creare dei buchi nel tabellone. Questo dovrebbe essere fatto prima di laminare il rivestimento per completare il circuito flessibile.

Realizza lo strato rigido

Quando il PCB rigido-flessibile presenta fori passanti placcati, viene utilizzata una tecnica di laminazione che utilizza fogli di rame alternati e strati preimpregnati. Segue la realizzazione dei circuiti e dei fori. Anche in questo caso, viene utilizzato un laser allo scopo di determinare se il PCB ha caratteristiche HDI. Infine, quando finisci di laminare gli strati flessibili alternati, finisci per creare circuiti sulla parte rigida.  

Taglia il preimpregnato extra

Rimuovere il materiale preimpregnato in eccesso appena all'esterno della regione flessibile con un laser.

Prova per verificare

Completa il processo con una finitura superficiale, una maschera di saldatura e una serigrafia. Effettuare questa operazione prima di pulire il taglio a V e i fori. Successivamente, vengono condotti due test principali: chiodo sul letto e sonda mobile per confermare l'operatività del PCB. 

A parte questo, alcune industrie richiedono test diversi, come i test di rilevamento a quattro terminali per i settori militare, medico e automobilistico. 

Applicazioni di PCB rigido-flessibili non stratificati

Essendo più affidabili, questi PCB hanno trovato applicazione in diversi settori. Eccone alcuni.

Aerospaziale e difesa

Questi sono più leggeri e sono anche resistenti agli ambienti esterni difficili. Ciò li rende adatti all'uso in apparecchiature militari come radar, satelliti e anche nell'avionica. 

Industria automobilistica

Le capacità dinamiche dei PCB rigidi-flessibili senza strati e l'efficienza in termini di spazio funzionano perfettamente per le auto che necessitano di funzionalità più elevate con meno parti elettriche. Questo è forse il motivo per cui sono ampiamente utilizzati nella realizzazione di sensori, sistemi di controllo e display avanzati per il settore automobilistico.

Elettronica di consumo

Come già discusso, sono di piccole dimensioni e flessibili. Ecco perché vengono utilizzati per realizzare dispositivi indossabili, smartwatch, smartphone e visori VR/AR.

Automazione industriale

La parte rigida può sopportare gli urti e la parte flessibile rende il PCB pieghevole. Queste ragioni sono sufficienti per farli funzionare per i sensori industriali e la robotica. 

Dispositivi medici

Sono utilizzati in dispositivi medici impiantabili, strumenti chirurgici e strumenti diagnostici grazie alla loro capacità di miniaturizzare e integrarsi bene.

Come evitare di commettere errori nel PCB rigido-flessibile non stratificato

Non è facile costruire un PCB rigido-flessibile. Si può dire che il singolo strato sia il più semplice di tutti, ma richiede una meticolosa attenzione ai dettagli per non perdere di vista l'applicazione finale.  

Durante la costruzione di un PCB rigido-flessibile senza strati, i produttori non devono occuparsi solo delle parti elettriche. L’aspetto meccanico è importante quanto quello elettrico. Se ignorato, può costargli molto.

Ecco cosa si può fare per affrontare la sfida:

Non creare buchi nelle parti che si piegano.

I via e i pad non devono mai essere posizionati sulle aree di piegatura. Ciò eserciterà uno stress meccanico in prossimità della linea di piegatura e, sfortunatamente, ciò potrebbe portare ad alterazioni strutturali nei fori passanti placcati. 

Cosa fare: posizionare via e pad in luoghi sicuri. Il posto migliore è dove non si piegano in nessuna fase del loro funzionamento. Idealmente, questo non è mai suggerito, quindi per sicurezza, utilizzare gli ancoraggi. Ciò renderà robusti anche i fori placcati. Puoi provare con una lacrima per attaccare il foro placcato alla traccia. Anche pad o via più grandi sono una buona idea. 

Effettuare con attenzione la fresatura sulla sezione di piegatura.

Tutte le tracce sulla linea di piegatura devono trovarsi in linea retta e ad uguali distanze. Per evitare di commettere errori, aggiungi tracce fittizie. Ciò contribuirà ad aumentare la robustezza meccanica e ad evitare che le tracce subiscano danni come la rottura. 

Inoltre, evita di creare angoli con tracce proprio dove si trova la sezione di piegatura. Anche se le tracce devono muoversi in un'altra direzione, opta per percorsi curvi invece che per angoli acuti. 

Implementare un piano terra modellato con tratteggio incrociato.

Non riempire il piano di terra con rame solido, poiché ciò renderà l'area troppo rigida e meno flessibile. Ciò eserciterà anche un’enorme pressione sulla zona. Una scommessa sicura sarebbe quella di cimentarsi in un'area di terra con uno schema incrociato sulla parte flessibile del PCB.

Oppure per combattere questo problema, utilizzare il software di progettazione PCB. Uno strumento ben costruito ti garantirà il rispetto di tutte le linee guida della progettazione PCB rigido-flessibile senza strati. Oppure usa il CAD. Ciò aiuta a creare zone e connessioni in modo appropriato, semplificando la progettazione di circuiti rigidi e flessibili.

Il futuro della tecnologia Rigid-Flex senza strati

Sebbene la tecnologia PCB abbia fatto grandi progressi negli ultimi dieci anni, non aspettatevi che diventi più lenta. Con l'introduzione di una tecnologia nuova e migliore di tanto in tanto, aspettatevi diverse sorprese. Alcuni di essi comprendono quanto segue: 

Altre applicazioni: Si prevede che la flessibilità e l'affidabilità dei PCB rigido-flessibili non stratificati ne consentiranno l'utilizzo in più settori. Alcuni di essi includono dispositivi indossabili e IoT. 

Riduzione dei costi di produzione: I miglioramenti nelle tecniche di produzione continueranno. Ciò significa che possiamo aspettarci che il costo di produzione diminuisca, rendendolo più conveniente. 

Sviluppo di strumenti sofisticati: Il progresso tecnologico sta facendo passi da gigante. I futuri strumenti CAD con aggiornamenti nuovi e migliorati consentiranno al processo di progettazione di essere più semplice e veloce. Poiché la prototipazione sarà rapida, aspettati che l'intera procedura finisca più rapidamente.  

Integrazione 3D: Nei prossimi anni, i circuiti flessibili potrebbero includere forme 3D curve. Ciò potrebbe aiutare a sviluppare forme interessanti nei beni di consumo, che potrebbero essere opportunamente guidate dalla produzione additiva. 

Materiali migliori: L'affidabilità dei PCB rigidi-flessibili senza strati trarrà impulso da nuovi materiali che renderanno il PCB più resistente al calore e anche stabile. 

Combina tutto quanto sopra e puoi immaginare il futuro: dinamica, prestazioni più elevate e più applicazioni. 

Pensieri di addio

Nel complesso, il PCB rigido-flessibile senza strati presenta numerosi vantaggi e ha quindi trovato posto in diversi settori. Anche se non vengono utilizzati così frequentemente come i PCB rigidi-flessibili stratificati, sono comunque considerati di grande valore e utilità. Se sei interessato a saperne di più sui PCB rigido-flessibili non stratificati, contatta il nostro team.