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Compreendendo o PCB rígido-flexível: benefícios, aplicações e fabricação

Diferentes tipos de PCB rígido-flex fornecidos pela GlobalWellPCBA

Basta selecionar seu PCB Rigid-flex abaixo para acessar o guia.

Introdução

PCBs rígidos e flexíveis são comumente usados em eletrodomésticos e eletrônicos. É uma combinação de PCBs rígidos e flexíveis. Isso significa que podemos obter benefícios intrincados de PCBs rígidos e flexíveis em um PCB rígido-flexível. Existem diferentes razões para o uso de PCBs rígidos e flexíveis. O suporte mecânico é uma grande vantagem, mas também podemos buscar uma montagem aprimorada de componentes. 

Por ser uma dupla de PCBs rígidos e complexos, fica claro que uma parte deste PCB é dobrável, enquanto a outra não. Eles não são apenas leves, mas também ocupam menos espaço, por isso podemos usá-los em dispositivos automotivos, aeroespaciais e outras indústrias. Estudaremos detalhadamente os PCBs rígidos e flexíveis neste post. 

PCB rígido-flexível

Antes de começarmos nossa discussão, vamos definir PCBs rígidos e flexíveis. Um PCB rígido-flexível contém PCBs rígidos e flexíveis. Estes estão entre os PCBs multicamadas. Podemos tornar esses PCBs mais complexos dependendo da natureza e da função das aplicações. Não há dúvida de que devido à natureza complexa desses PCBs, devemos ter cuidado ao projetá-los. A complexidade dos PCBs rígidos e flexíveis mostra que qualquer negligência no desenvolvimento do design pode arruinar o desempenho posteriormente. A melhor parte desses PCBs é a liberdade de usar o espaço 3D ao projetar esses PCBs. Portanto, torcer e girar é possível mesmo com a presença de peças rígidas nessas placas. 

Trabalhando em PCB rígido-flexível

Os PCBs rígidos e flexíveis têm um funcionamento diferente em comparação com o resto dos PCBs. Usamos ambos os substratos, incluindo Poliimida e FR4, para esses PCBs. Para que estes possam funcionar de forma dinâmica e melhorar o desempenho da eletrônica em todos os aspectos. Aqui, aprenderemos brevemente sobre o funcionamento básico dos PCBs rígidos e flexíveis. 

  • A parte rígida desses PCBs serve para adicionar resistência mecânica às placas.
  • Também podemos contar com porções rígidas para melhor montagem dos componentes 
  • A dissipação de calor através das placas também é possível através do lado rígido.
  • A parte flexível serve para desenvolver interconexões entre a placa, seus componentes, camadas e o segmento rígido.
  • Tanto os PCBs rígidos quanto os flexíveis usam camadas condutoras para gravação.
  • Usamos furos passantes revestidos para unir verticalmente as camadas, e isso se aplica a segmentos rígidos e flexíveis.
  • A parte flexível não é usada para montagem de componentes.
  • Podemos torcer e girar a parte flexível como quisermos, sem comprometer os elementos circundantes.
  • Fora isso, também podemos desenvolver estruturas 3D a partir de PCBs rígidos e flexíveis.

O objetivo do desenvolvimento de configurações 3D é aprimorar o suporte fornecido pelas partes rígidas dessas PCBs. Para que interconexões melhores e mais fortes possam ser criadas dentro da configuração, o que aumenta sua durabilidade. Podemos apresentar os materiais para PCBs rígidos e flexíveis através de um método chamado laminação. Durante isso, devemos ter certeza de que os materiais vão aderir bem para que não haja complicações térmicas e mecânicas. 

Como os PCBs rígidos e flexíveis são inúteis sem designs imaculados, abaixo estão algumas dicas eficazes que você deve ter em mente. 

  • Não se esqueça de traçar a rota das camadas flexíveis para que você possa obter flexão dinâmica
  • Não deve haver tensão excessiva de transição entre segmentos rígidos e flexíveis
  • É crucial garantir o controle ideal do raio de curvatura 
  • Os segmentos rígidos e flexíveis devem ter espaço suficiente para flutuações de espessura

Considerações de projeto para PCB rígido-flexível

Depois de seguir essas recomendações, você será capaz de desenvolver PCBs rígidos e flexíveis perfeitos. Vamos ver como: 

  • Empilhamento de camadas

Não deve haver erros no empilhamento de camadas para PCBs rígidos e flexíveis. É importante determinar o número individual de camadas rígidas e flexíveis, caso contrário pode arruinar os designs. Fatores como roteamento, flexibilidade dinâmica e densidade de componentes também são cruciais a serem considerados. Os laminados para camadas rígidas deverão ser sempre FR4 e laminados de vidro. Dielétrico flexível e poliimida são aconselháveis para camadas flexíveis. Além disso, para combinar essas camadas, é importante integrar camadas adesivas adicionais na configuração. Nos testes, o empilhamento deve cumprir com espessura, controle de impedância, flexibilidade e rigidez em todos os aspectos. 

  • Transições (Rígido para Flexível)

Como estamos trabalhando aqui com dois segmentos, há maiores chances de quebras e solavancos no segmento de transição. Portanto, é importante lidar com essa transição com cuidado, caso contrário ela pode estragar ambas as partes.

  • Será melhor usar cones e cantos arredondados para configuração de transição
  • Os anéis anulares devem ser largos, o que pode ajudar a reduzir o estresse mecânico
  • Se a transição for de cobre, então é importante reduzir a porção descoberta para o desempenho desejado 
  • Cantos curvos são recomendados em vez de ângulos agudos. 
  • Raio de curvatura

Outra coisa importante é o raio de curvatura. A parte flexível não pode cruzar um determinado comprimento do raio de curvatura, e é por isso que devemos considerá-la ao desenvolver PCBs rígidos e flexíveis. Se ficar muito apertado pode quebrar os vestígios de cobre e também estragar a laminação, o que não queremos. Portanto, a espessura do cobre, o empilhamento de camadas e a flexão dinâmica devem ser ideais para evitar complicações relacionadas ao raio de curvatura. 

  • Colocação de Componentes

Você já sabe que não podemos montar componentes na superfície da parte flexível dos PCBs. Portanto, enquanto fazemos isso, não devemos deixar os componentes deslizarem na parte flexível, o que pode danificar a estrutura das PCBs. Além disso, os conectores são componentes de tensão e devemos manter uma distância precisa entre eles e o segmento de transição. A área de cobre também é considerável para liberar o excesso de calor. 

  • Roteamento 

Você deve manter as seguintes dicas de rastreamento em mente para obter melhores resultados: 

  • Os traços devem ser maiores em tamanho e deve haver espaçamento apropriado para melhor flexão dinâmica
  • Tente não criar ângulos agudos, o que não é recomendável para PCBs rígidos e flexíveis
  • O melhor será traçar uma rota onde um eixo de curvatura neutro esteja presente 
  • Certifique-se de usar a densidade de cobre ideal e mantê-la durante toda a configuração

Procedimento de fabricação de PCB rígido-flexível

É assim que podemos desenvolver PCBs rígidos e flexíveis de nível industrial:

  • Preparação de Materiais

O processo começa com a aquisição de materiais para peças rígidas e flexíveis. Esses materiais passam por limpeza e condicionamento adequados antes de serem processados. 

  • Imagem

O próximo passo é iniciar a imagem das camadas interna e externa com o auxílio de um padrão condutor, e para isso utilizamos litografia e água-forte. O objetivo da imagem é desenvolver blocos e traços nas camadas de PCB. 

  • Formação de Buraco

A perfuração é importante para criar furos e também podemos perfurá-los. Diferentes furos, como furos para componentes e ferramentas, são possíveis de fazer com este processo. Nós os revestimos junto com cobre para que interconexões verticais possam ser formadas. 

  • Laminação

A laminação é importante para as camadas de PCB para que possam ser alinhadas. Alta temperatura e pressão controlada tornam isso possível. Além disso, não devemos comprometer os laços entre ambos os segmentos neste momento. Para melhorá-los, usamos adesivos altamente resistentes. 

  • Imagem

É hora de criar imagens das camadas externas, e o mesmo processo de litografia e gravação é usado para esta etapa. 

  • Máscara de solda e acabamento

A máscara de solda serve para proteger a camada de cobre contra corrosão e possíveis danos. Não laminamos as almofadas e os traços neste momento. Somente o PCB utiliza acabamentos superficiais baseados em sua natureza. Alguns PCBs usam ENIG, enquanto outros usam HASL, OSP e estanho. 

  • Singulação

Também temos que encaminhar o grande painel de PCBs. Esta etapa mostra como os PCBs rígidos e flexíveis têm configurações complexas que são facilmente identificáveis dos demais. 

  • Teste

Teste e inspeção são as etapas mais cruciais deste processo. Não apenas aprimoramos nossos PCBs com testes, mas também apontamos falhas prejudiciais a tempo e também as corrigimos. Diferentes métodos de inspeção estão disponíveis para tornar isso possível. No entanto, a AOI, também conhecida como inspeção óptica automatizada, é um processo comum a ser seguido. 

  • Montagem

Podemos adquirir configuração 3D no caso de PCBs rígidos e flexíveis quando necessário. Além disso, durante a montagem, os componentes e camadas são montados conforme projetos desenvolvidos na fase de pré-produção. 

Aspectos de custo do PCB rígido-flexível

  • Contagem de camadas

A lógica é simples. Mais camadas significam mais custos. Por esse motivo, todos os PCBs multicamadas nos quais os PCBs rígidos e flexíveis estão incluídos não são acessíveis e também exigem dinheiro para produção. 

  • Painel 

Se a utilização da área do painel for menor, o custo aumentará. Portanto, para não estourar o orçamento, é importante utilizar o espaço de forma eficiente. 

  • Acabamentos e Revestimentos

Diferentes acabamentos de superfície estão disponíveis a preços acessíveis, mas também apresentam desvantagens. Por esse motivo, os acabamentos superficiais também podem influenciar o custo desses PCBs. 

  • Tipo de material flexível

Materiais de PCB como a poliimida são caros e, se você estiver usando materiais raros e de alta qualidade, esteja pronto para enfrentar um grande impacto no seu bolso. 

  • Precisão de registro

Quando você busca um traçado preciso e mais precisão, será necessário equipamento de última geração. Portanto, para acessar esse equipamento, você teria que atrapalhar seu orçamento. 

  • Complexidade do projeto

Se você deseja optar por roteamento denso e recursos HDI, isso também aumentará seu custo de produção. 

  • Teste

É óbvio que diferentes métodos de teste incluem muitas ferramentas e equipamentos e, por esta razão, um produtor tem que ir além do seu orçamento para testar os seus PCBs. 

Benefícios do uso de PCB rígido-flex

Embalagem Consolidada

É óbvio que quando usamos PCBs rígidos e flexíveis, o tamanho da embalagem diminui. Por esse motivo, podemos usar um único PCB rígido-flexível não apenas para economizar espaço, mas também para melhorar a qualidade e o desempenho ao mesmo tempo. 

Maior confiabilidade

A melhor parte dos PCBs rígidos e flexíveis é que eles oferecem mais confiabilidade, o que é útil para eletrônicos potentes e de alta frequência. Usar dois PCBs em uma única unidade é nada menos que um milagre e, por esse motivo, existem vastas aplicações que dependem de PCBs rígidos-flexíveis para seu desempenho. 

Resumo

PCBs rígidos e flexíveis são uma grande inovação para sustentar campos como eletrônico, automotivo e aeroespacial. A razão é bastante simples. Qualidade e confiabilidade. Fora isso, eficiência de espaço e resistência também são características comuns desses PCBs. Esperançosamente, agora você pode dar uma chance aos PCBs rígidos e flexíveis para seus projetos futuros!

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