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O guia definitivo para PCB flexível rígido

VISÃO GERAL

Item PCB Rígido-Flexível
Camada máxima 36L
Traço/espaço mínimo da camada interna 3/3mil
Rastreamento/espaço mínimo da camada externa 3,5/4mil
Camada interna Max Copper 6 onças
Camada externa de cobre máximo 3 onças
Perfuração Mecânica Mínima 0,15mm
Perfuração mínima a laser 0,1 mm
Proporção de aspecto (perfuração mecânica) 12:1
Proporção de aspecto (perfuração a laser) 1:1
Tolerância do furo de ajuste de pressão ±0,05mm
Tolerância ao PTH ±0,075 mm
Tolerância NPTH ±0,05mm
Tolerância de escareamento ±0,15 mm
Espessura da placa 0,4-3mm
Tolerância de espessura da placa (<1,0 mm) ±0,1 mm
Tolerância de espessura da placa (≥1,0 mm) ±10%
Tolerância de Impedância Single-Ended:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω)
Diferencial:±5Ω(≤50Ω),±10%(>50Ω)
Tamanho mínimo da placa 10*10mm
Tamanho máximo da placa 22,5*30 polegadas
Tolerância de contorno ±0,1 mm
BGA mínimo 7mil
SMT mínimo 7*10mil
Tratamento da superfície ENIG, dedo de ouro, prata de imersão, estanho de imersão, HASL (LF), OSP, ENEPIG, ouro flash; chapeamento de ouro duro
Máscara de solda Verde, preto, azul, vermelho, verde mate
Folga mínima da máscara de solda 1,5 mil
Barragem mínima de máscara de solda 3mil
Lenda Branco, preto, vermelho, amarelo
Largura/altura mínima da legenda 4/23mil
Largura do filé de tensão 1,5±0,5mm
Arco e torção 0.05%

Diferentes tipos de PCB flexível rígido fornecidos pela GlobalWellPCBA

Basta selecionar seu Rigid Flex PCB abaixo para acessar o guia.

Introdução

A tecnologia Rigid Flex PCB combina PCBs rígidos e circuitos flexíveis, combinando a estabilidade mecânica do primeiro com a adaptabilidade do último. 

Essa abordagem híbrida permite que os dispositivos eletrônicos alcancem compacidade e confiabilidade sem precedentes, tornando os PCBs Rigid-Flex indispensáveis no design eletrônico moderno.

O que é um PCB flexível rígido?

Um Rigid Flex PCB é uma placa de circuito híbrida que incorpora elementos rígidos e flexíveis em uma única unidade integrada. Este design permite que o PCB mantenha algumas seções rigidamente enquanto permite que outras dobrem ou flexionem, acomodando as restrições espaciais e requisitos funcionais de vários dispositivos eletrônicos. 

As seções flexíveis são normalmente feitas de materiais de alto desempenho como a poliimida, que pode suportar flexões repetidas sem falhas. 

As áreas rígidas, muitas vezes compostas de materiais como o FR4, fornecem suporte estrutural e abrigam a maioria dos componentes eletrônicos.

PCB Flex vs. Rígido vs. Rígido-Flex

As diferenças entre Flex, Rigid Flex e Rigid PCBs residem principalmente em sua construção, flexibilidade, adequação de aplicação e implicações de custo.

PCBs rígidos

  • Construção: Feito de um substrato sólido e inflexível, normalmente FR4.
  • Flexibilidade: Não dobre ou flexione; adequado para aplicações onde o fator de forma é fixo.
  • Adequação da aplicação: Amplamente utilizado em vários dispositivos eletrônicos devido à sua durabilidade e economia.
  • Custo: Geralmente mais barato de produzir, especialmente em grandes volumes.

PCBs flexíveis

  • Construção: Construído em um substrato flexível, como a poliimida, o PCB pode se adaptar a diferentes formatos.
  • Flexibilidade: Podem dobrar e dobrar, tornando-os ideais para aplicações com espaço limitado ou formatos exclusivos.
  • Adequação da aplicação: Mais adequado para aplicações dinâmicas onde o PCB pode precisar ser flexível ou para dispositivos onde a economia de peso e espaço é crítica.
  • Custo: Mais caro que os PCBs rígidos devido aos materiais especializados e aos processos de fabricação necessários.

PCBs Rígidos-Flexíveis

  • Construção: Placas híbridas que combinam seções rígidas e flexíveis em uma única PCB.
  • Flexibilidade: Ofereça a estabilidade estrutural de PCBs rígidos com a flexibilidade de circuitos flexíveis, permitindo projetos complexos que podem caber em espaços apertados ou não convencionais.
  • Adequação da aplicação: Ideal para dispositivos eletrônicos complexos que exigem durabilidade e capacidade de dobrar ou dobrar parte do PCB.
  • Custo: Normalmente a opção mais cara devido à complexidade de projeto e fabricação, mas podem reduzir os custos gerais de montagem eliminando conectores e fiação discreta.

Vantagens dos PCBs Rigid-Flex

  • Economia de espaço: Os PCBs Rigid-Flex podem ser dobrados ou dobrados para caber em espaços apertados, permitindo designs de dispositivos mais compactos, fazendo uso ideal do espaço disponível em dispositivos eletrônicos.
  • Resistência a choques e vibrações: As seções flexíveis dos PCBs Rigid-Flex absorvem choques e vibrações, aumentando a durabilidade e longevidade dos dispositivos eletrônicos, especialmente aqueles expostos a condições adversas.
  • Leve e econômico: Ao eliminar a necessidade de vários conectores e cabos, os PCBs Rigid-Flex reduzem o peso e os custos de fabricação de dispositivos eletrônicos, tornando-os mais leves e mais econômicos.
  • Processo de montagem simples e rápido: Os PCBs Rigid-Flex agilizam o processo de montagem, reduzindo o tempo de produção e minimizando o potencial de erros, o que leva a prazos de produção mais rápidos e produtos de maior qualidade.
  • Alta fiabilidade: A redução das juntas de solda e dos conectores mecânicos reduz a probabilidade de pontos de falha, aumentando a confiabilidade e o desempenho dos dispositivos equipados com PCBs Rigid-Flex.
  • Teste fácil: Os PCBs Rigid-Flex podem ser exaustivamente testados antes da montagem, garantindo que quaisquer problemas sejam identificados e corrigidos no início do processo de fabricação, contribuindo para a alta qualidade e confiabilidade do produto final.

Tipos de PCBs rígidos-flexíveis

Placas de circuito impresso (PCBs) rígidas e flexíveis tornaram-se uma pedra angular no design eletrônico moderno, oferecendo as vantagens exclusivas das tecnologias de PCB rígidas e flexíveis.

Aqui, nos aprofundamos nos vários PCBs Rigid-Flex, explorando suas características, aplicações e considerações de design.

  • PCBs rígidas e flexíveis de um lado

  • Características: Uma camada condutora, rígida ou flexível com camadas isolantes em ambos os lados.
  • Formulários: Adequado para projetos simples e de baixa densidade que exigem flexão mínima.
  • Vantagens: Econômico e simples, ideal para economizar espaço em aplicações descomplicadas.
  • PCBs rígidos-flexíveis de dupla face

  • Características: Camadas condutoras em ambos os lados do substrato flexível, permitindo projetos de circuitos mais complexos.
  • Formulários: Usado em eletrônicos de consumo e dispositivos médicos onde são necessárias complexidade moderada e densidade de componentes.
  • Vantagens: Suporta componentes e interconexões adicionais, equilibrando complexidade e flexibilidade.
  • PCBs rígidos-flexíveis multicamadas

  • Características: Múltiplas camadas de circuitos rígidos e flexíveis laminados juntos, acomodando designs complexos e de alta densidade.
  • Formulários: Ideal para aplicações avançadas em dispositivos aeroespaciais, militares e médicos que exigem formatos compactos e alto desempenho.
  • Vantagens: Ele fornece a mais alta flexibilidade e desempenho de design e é adequado para integrar múltiplas funções em um espaço pequeno.
  • PCB composto rígido-flexível

  • Características: Um tipo especializado onde circuitos rígidos e flexíveis estão intrinsecamente interligados, oferecendo integração perfeita.
  • Formulários: Projetado sob medida para aplicações específicas que necessitam de conexões robustas entre seções rígidas e flexíveis, como dispositivos de comunicação de alta velocidade.
  • Vantagens: Desempenho elétrico e estabilidade mecânica superiores, adaptados para equipamentos industriais complexos e dispositivos de comunicação.
  • Considerações de projeto

Ao selecionar o tipo de PCB Rigid-Flex para um projeto, várias considerações de design devem ser levadas em consideração, incluindo:

  • Complexidade do Circuito: Quanto mais complexo o circuito, maior será a probabilidade de ser necessário um projeto multicamadas ou composto.
  • Requisitos de flexibilidade: A extensão e a frequência da flexão influenciarão a escolha entre designs unilaterais, bilaterais ou multicamadas.
  • Densidade do Componente: Projetos de alta densidade podem exigir PCBs Rigid-Flex de dupla face ou multicamadas para acomodar todos os componentes.
  • Restrições de custo: Os PCBs Rigid-Flex de um lado são geralmente mais baratos do que seus equivalentes de dois lados e multicamadas.

Desafios no projeto do Rigid-Flex

  • Regras de design complexas: Projetar PCBs Rigid-Flex envolve navegar por regras complexas que equilibram o desempenho elétrico com restrições mecânicas, exigindo planejamento detalhado e considerações de compatibilidade entre seções rígidas e flexíveis.
  • Considerações sobre raio de curvatura: Garantir que as seções flexíveis possam dobrar sem danos é crucial; um raio de curvatura muito estreito pode levar a tensões mecânicas e falhas, necessitando de cálculos de raio de curvatura ideais para maior durabilidade.
  • Seleção de materiais: A seleção de materiais apropriados é fundamental para alcançar o equilíbrio desejado entre flexibilidade, durabilidade e desempenho elétrico, com opções como Poliimida para áreas flexíveis e FR4 para seções rígidas com base em suas propriedades.
  • Integridade de sinal e EMI: Manter a integridade do sinal e ao mesmo tempo minimizar a interferência eletromagnética, especialmente em áreas flexíveis, exige técnicas cuidadosas de roteamento, blindagem e aterramento para preservar a qualidade do sinal.
  • Gerenciamento termal: Estratégias eficazes de dissipação de calor são essenciais, considerando os diferentes comportamentos térmicos de seções rígidas e flexíveis e empregando métodos como vias térmicas e soluções de resfriamento externo.
  • Montagem e Fabricação: A estrutura híbrida introduz complexidades na montagem e fabricação, exigindo atenção especial às zonas de transição e adaptações nas linhas de montagem para requisitos exclusivos de manuseio e teste.
  • Confiabilidade Mecânica: Garantir que as seções flexíveis resistam a dobras e flexões repetidas envolve testes mecânicos rigorosos e considerações para seleção de materiais, layout de traços e revestimentos de proteção.
  • Teste e inspeção: A adaptação de metodologias de teste à estrutura exclusiva dos PCBs Rigid-Flex requer equipamentos de teste especializados e técnicas de inspeção para acomodar sua natureza dinâmica.
  • Projeto para Manufaturabilidade (DFM): Equilibrar projetos inovadores com capacidade de fabricação desafia os projetistas a considerar as capacidades e limitações de produção, muitas vezes necessitando da colaboração com os fabricantes para otimizar o projeto.
  • Fatores Ambientais: Projetar PCBs para suportar condições ambientais como flutuações de umidade e temperatura envolve a seleção de materiais resistentes, a aplicação de revestimentos protetores e a consideração dos impactos ecológicos nas propriedades dos PCBs.

Como fazer uma placa PCB Rigid-Flex?

O processo de fabricação de PCBs Rigid-Flex é complexo e cheio de nuances, combinando as técnicas usadas na fabricação de PCBs rígidos e flexíveis. 

Este processo requer precisão e planejamento cuidadoso em cada etapa para garantir que o produto final atenda aos mais altos padrões de qualidade e funcionalidade.

  • Seleção de Materiais

A primeira etapa no processo de fabricação é selecionar os materiais apropriados para as partes rígidas e flexíveis do PCB. 

Materiais como a poliimida são preferidos pela sua excelente flexibilidade e estabilidade térmica em áreas flexíveis. Materiais como o FR4 são comumente usados para seções rígidas devido à sua resistência mecânica e economia.

  • Perfuração

Uma vez selecionados os materiais, o próximo passo é a perfuração, que envolve a criação de furos para vias e cabos de componentes.

O posicionamento e o tamanho dos furos são determinados com base nas especificações do projeto e é essencial manter a precisão para garantir o alinhamento adequado das camadas e componentes.

  • Chapeamento de cobre

Após a perfuração, a placa passa por um revestimento de cobre, que adiciona uma fina camada de cobre aos furos e à superfície da placa. A espessura do revestimento de cobre é cuidadosamente controlada para atender aos requisitos elétricos da placa.

  • Padronização de circuito

A padronização de circuito envolve a transferência do projeto do circuito para a placa. Isto pode ser conseguido através de vários métodos, como a fotolitografia, onde um fotorresistente é aplicado à placa, exposto à luz através de uma máscara representando o padrão do circuito, e então desenvolvido para remover o fotorresistente não exposto, deixando o padrão do circuito na placa.

  • Gravura

A gravação remove o cobre indesejado da placa, deixando para trás o cobre que forma os caminhos do circuito.

Isso normalmente é feito usando uma solução de ataque químico que dissolve o cobre desprotegido. Deve-se ter cuidado para garantir que apenas o cobre indesejado seja removido e que o circuito restante seja definido com precisão.

  • Inspeção

Após a gravação, a placa é inspecionada quanto a defeitos ou desvios das especificações do projeto. Isso pode envolver inspeções visuais, inspeções ópticas automatizadas (AOI) e testes elétricos para garantir que os caminhos do circuito estejam formados corretamente e que não haja curtos ou aberturas.

  • Máscara de solda, serigrafia e acabamento superficial

A máscara de solda protege o circuito e evita pontes acidentais de solda entre traços condutores durante a soldagem de componentes.

A camada serigráfica é então adicionada para rotular as posições dos componentes e outras informações no PCB.

Finalmente, um acabamento superficial é aplicado aos traços de cobre para protegê-los da oxidação e melhorar a soldabilidade.

  • Teste

A etapa final do processo de fabricação é o teste, que verifica a funcionalidade e o desempenho do PCB. 

Isso pode incluir testes de continuidade, testes de resistência de isolamento e testes funcionais para garantir que a placa atenda a todas as especificações e critérios de desempenho exigidos.

Aplicações de PCBs Flex Rígidos

Placas de circuito impresso (PCBs) rígidas e flexíveis conquistaram um nicho para si mesmas em vários setores, graças ao seu design inovador, que combina a robustez dos PCBs rígidos com a adaptabilidade dos circuitos flexíveis. 

  • Eletrônicos de consumo: Os PCBs rígidos e flexíveis permitem designs elegantes e compactos em produtos eletrônicos de consumo, como smartphones e dispositivos portáteis, otimizando o espaço e aumentando a confiabilidade do produto por meio de sua natureza flexível e durável.
  • Dispositivos médicos: No setor médico, os PCBs Rigid-Flex são cruciais para o desenvolvimento de monitores de saúde e equipamentos de diagnóstico vestíveis, oferecendo precisão, confiabilidade e a capacidade de se adaptar a designs ergonômicos enquanto resistem a ambientes médicos.
  • Aeroespacial: As aplicações aeroespaciais se beneficiam dos PCBs Rigid-Flex devido à sua resistência a condições extremas, incluindo vibrações e flutuações de temperatura, tornando-os adequados para instrumentação de cockpit e sistemas de satélite onde a confiabilidade é fundamental.
  • Automotivo: A indústria automotiva utiliza PCBs Rigid-Flex em painéis de instrumentos, sistemas de infoentretenimento e sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS), valorizando sua robustez e flexibilidade em ambientes automotivos dinâmicos e adversos.
  • Tecnologia utilizável: A tecnologia vestível, como smartwatches e rastreadores de fitness, depende dos PCBs Rigid-Flex por seus designs compactos e ergonômicos que são confortáveis para o uso diário e duráveis o suficiente para suportar o uso diário.

Conclusão

Os PCBs Rigid Flex representam uma inovação fundamental no design de circuitos eletrônicos, oferecendo uma combinação de flexibilidade, confiabilidade e eficiência de espaço que os PCBs tradicionais não conseguem igualar.

À medida que a tecnologia continua a avançar, o seu papel na criação da próxima geração de dispositivos eletrónicos deverá expandir-se, tornando-os uma pedra angular do design eletrónico moderno.

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