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PCB Rígido-Flex em Camadas

  • PCB flexível em camadas

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Com mais de uma década na área de protótipo e fabricação de PCB, estamos comprometidos em atender às necessidades de nossos clientes de diversos setores em termos de qualidade, entrega, economia e quaisquer outras solicitações exigentes. 

Como um dos fabricantes de PCB mais experientes do mundo, temos orgulho de ser seus melhores parceiros de negócios, bem como bons amigos em todos os aspectos de suas necessidades de PCB.
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VISÃO GERAL

Item PCB flexível rígido
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 ±0,15 mm
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%

Um PCB de camada única está rapidamente se tornando uma coisa do passado. Hoje, você testemunhará isso apenas nos PCBs mais simples. PCBs em camadas são mais amplamente utilizados, principalmente os rígidos e flexíveis. Eles não apenas oferecem a capacidade de dobrar e flexionar como você deseja, mas também possuem funcionalidade aprimorada. 

Ao longo deste artigo, aprenderemos sobre seus recursos, considerações de design, fabricação e aplicação em todos os setores. 

Mas, antes de prosseguirmos para o PCB rígido-flexível em camadas, é muito importante entender o que é um PCB rígido-flexível.

O que é um PCB rígido-flex?

Em palavras simples, um PCB rígido-flexível é uma placa de circuito impresso que incorpora e exibe as qualidades de placas de circuito robustas e flexíveis. Uma combinação bem-sucedida dos dois garante que o PCB resultante possa ser flexionado confortavelmente e possa suportar os ambientes operacionais mais severos.

Agora, vamos definir a forma em camadas.

O que é um PCB Rigid-Flex em camadas?

Uma PCB rígida-flexível em camadas é um tipo de placa rígida-flexível que possui muitas camadas ou circuitos rígidos e flexíveis amalgamados para colher os benefícios de uma placa flexível e de uma PCB rígida.

Cada camada é cuidadosamente selecionada para formar um PCB que funcione conforme pretendido para a aplicação para a qual foi feito.

O número de camadas em uma PCB rígida-flexível pode variar de 1 a 100. Graças a vários fabricantes, agora é fácil criar protótipos e montagens de PCB em um ritmo muito mais rápido. Embora o processo seja um pouco complicado, não há como impedi-los de construí-los para diferentes setores. 

Placa de circuito impresso verde com conectores flexíveis amarelos e tecnologia de montagem em superfície

Principais recursos de uma PCB Rigid-Flex em camadas

  • O PCB rígido-flex em camadas, como sabemos, possui peças que podem dobrar e enrijecer. Este último é caracterizado por camadas dispostas umas sobre as outras. Enquanto alguns deles atuam como aterramento, os outros são combinados para transmitir os sinais. 
  • A parte rígida não é tão fina quanto a parte flexível. No entanto, ele é construído da mesma forma que as camadas internas das seções rígidas do PCB.
  • São as fitas flexíveis que criam sinais entre as seções rígidas. Portanto, para que isso seja possível, é necessário no mínimo uma camada, além de um plano de aterramento para as correntes que retornam.
  • Um padrão de cobre hachurado é usado para fazer com que as conexões de energia ou de aterramento se estendam sobre a fita flexível. Isso torna o PCB altamente flexível. 
  • Você pode colocar os componentes diretamente na fita flexível. Mas somente se a sobreposição tiver uma camada de sinal logo acima dela. Certifique-se de que a sobreposição esteja sempre na camada de sinal. Métodos de revestimento de botões também podem ser usados. 
  • A incorporação de componentes não é necessária. Os componentes podem ser colocados diretamente na fita flexível se houver uma camada de sinal abaixo da sobreposição. As terras de solda precisam estar na camada de sinal abaixo da sobreposição. Uma alternativa para a montagem de componentes é usar vias de passagem revestidas sob os componentes, às vezes chamadas de revestimento de botão.
  • Componentes ou recursos críticos são colocados diretamente nas áreas de dobra da fita flexível.
  • As seções rígidas e flexíveis são simplificadas usando o alinhamento correto da camada. Todos os componentes estão empilhados uniformemente no circuito. 

Por que usar PCB Rigid-Flex em camadas?

Existem vários benefícios no uso desses PCBs rígidos e flexíveis em camadas, incluindo:

Melhora a funcionalidade

As muitas camadas permitem que você obtenha maior densidade de circuito em comparação com a construção de PCB rígida e flexível de camada única. Isso também torna possível adicionar funcionalidades mais complicadas em um espaço menor.

Economiza espaço

A montagem de PCB no caso de PCB rígido-flexível em camadas inclui apenas algumas etapas de montagem. Nele, o flex PCB utiliza filmes de poliimida. Essas folhas reduzem a área de superfície e, por sua vez, diminuem o tamanho da embalagem do PCB final. Também torna o circuito final muito mais leve.

Vários designs podem ser incorporados em um. Esta é mais uma forma de economizar espaço. 

Liberdade de design

Com circuitos rígido-flexíveis, você pode dobrar e flexionar coisas em três dimensões. Isso significa que você pode criar designs mais inovadores. Essa flexibilidade permite que um fabricante crie produtos atraentes, mais duráveis e funcionais. 

O custo de montagem é mais barato

Com muitas camadas envolvidas, você não precisa se preocupar com o aumento do custo de montagem. A automação é possível na forma de robôs e máquinas. Isso acelera o processo de fabricação, economizando tempo. A eficiência também aumenta com isso.

Mais confiável

Embora muitas camadas estejam envolvidas na construção, os PCBs rígidos e flexíveis em camadas lidam muito bem com a dissipação de calor. Com mais camadas, estão envolvidos mais componentes que permitem o roteamento preciso dos sinais, reduzindo assim a distorção do sinal. Isso também garante um desempenho consistente em toda a placa, tornando-o confiável. 

Maior flexibilidade

A capacidade de flexionar e dobrar implica que eles podem ser moldados em vários formatos e tamanhos desejáveis. Por exemplo, em sistemas aeroespaciais, o espaço é limitado e os circuitos devem ser montados em formatos complicados. Circuitos rígido-flexíveis em camadas permitem a inclusão em superfícies irregulares. 

Desta forma, você pode otimizar o espaço em todo o seu potencial. 

Menos conectores

As conexões são construídas diretamente no substrato ou são embutidas. O que isso significa é que você não precisa de peças de conector ou fios separados para conectá-los. Este tipo de montagem de PCB simplifica o processo, minimizando as peças individuais. Também existe um menor risco de falha. 

PCB multicamadas azul com circuitos intrincados e conectores flexíveis visíveis

O processo de fabricação de PCB Rigid-Flex em camadas

Dependendo do número de camadas que você decidir construir, aqui estão algumas considerações:

Os materiais do substrato

O desempenho geral, a durabilidade e a flexibilidade dependem dos materiais usados na fabricação de PCBs flexíveis e rígidos. Geralmente, para PCBs flexíveis, filmes de poliimida como UBE Upisel e Dupont Kapton são usados, pois possuem altas propriedades elétricas e mecânicas. Materiais de alta Tg como Arlon, Isola e Nelco formam circuitos rígidos.

Até mesmo o filme de ligação pode ser personalizado para combinar com o design do PCB. Epóxi, acrílico e nitrilo fenólico funcionam bem. Para traços de revestimento que sejam duráveis, as coberturas líquidas com fotoimagem são as melhores.

Depois de selecionados, o próximo passo é prepará-los.

Preparando o material base

A etapa inicial na fabricação do rígido-flex é a limpeza do laminado. A superfície compreende uma camada de cobre, que pode ou não ter uma camada adesiva sobre ela. Antes de prosseguir, este é preparado com uma limpeza intensa. 

Colagem de camadas

Os materiais do substrato são colocados em camadas. Estes podem compreender prepgs, folhas de cobre, núcleos e adesivos. Depois disso, os livros e demais componentes são organizados para passarem para a prensa de laminação. Neste ponto, alta pressão e temperatura são aplicadas para uni-los. 

Gerando um padrão

Comece colocando uma película seca nas camadas de cobre externas. Até mesmo fotorresistentes líquidos podem ser usados. Com a ajuda da imagem litográfica, os padrões de circuito são estabelecidos. Por último, o cobre que não está protegido pela resistência é removido. Isso cria os traços condutores para o circuito.

Gravura

Como você deve saber, a gravação é um processo usado para eliminar o cobre indesejado do circuito. Ao construir um circuito rígido-flexível em camadas, cada lado laminado é gravado com um spray decapante ou dando ao laminado um belo banho de corrosão. 

Perfuração mecânica

Todo o trabalho de perfuração, seja para almofadas, furos de circuito ou através de padrões, é feito com a ajuda de técnicas precisas. Em seguida, esses furos são cobertos com cobre pelo método de galvanoplastia. Isso forma conexões entre as camadas. Aqui está um exemplo - o método de perfuração a laser. Isso é conhecido por produzir resultados exatos sem levar muito tempo. 

Chapeamento de cobre

Com este procedimento, a quantidade necessária de cobre metálico é liberada nos PTAs (revestidos através de furos). Isso ajuda a fazer conexões elétricas no PCB. 

Aplicando cobertura

Principalmente, a poliimida é usada como substância de cobertura. Feito isso, um adesivo é adicionado à superfície da placa de circuito impresso com o auxílio do método de serigrafia. 

Laminação

Usando as quantidades certas de pressão, calor e vácuo, a cobertura é fixada corretamente. 

Aplicando reforço

Antes de fazer mais laminação, aplique reforços locais. No entanto, certifique-se de fazer essa adição somente se o design exigir. 

De solda

Furos são criados sempre que a soldagem é necessária. Depois disso, uma película de cobre que fica exposta é coberta com prata de imersão ou ENIG. Por último, são impressas marcas e etiquetas impressas. 

Cortando a placa flexível

Após as adições acima, agora é hora de separar a placa flexível do seu painel de produção. Portanto, os dois métodos mais fáceis e amplamente utilizados são facas de corte especializadas e métodos de pinçamento hidráulico. 

Verificação

Depois de executar as etapas acima descritas, teste a eficácia da placa rígida-flexível em camadas. Você pode testá-lo eletricamente para avaliar sua qualidade e padrões. Isso ajuda a estabelecer que o produto atendeu às especificações do projeto do cenário. Alguns métodos comuns empregados para testes incluem sistemas de teste de grade e sondas voadoras. 

ilustrando as camadas de uma PCB flexível e rígida com componentes rotulados e zonas de transição

Tipos de PCB Rigid-Flex em camadas

Aqui estão alguns exemplos de PCB rígido-flexível em camadas.

  • 2 camadas rígidas com 1 camada flexível
  • Rígido de 3 camadas com 1 camada flexível
  • Rígido de 4 camadas com 2 camadas flexíveis
  • Rígido de 4 camadas com 2 camadas flexíveis e Contatos da ZIF
  • Rígido de 5 camadas com 3 camadas flexíveis
  • Rígido de 6 camadas com 4 camadas flexíveis:

Algumas coisas para lembrar

  • O circuito deve permitir que você organize os fios e os planos de aterramento de uma forma que impeça os sinais de interferir na interferência eletromagnética. 
  • Placas PCB com muitos pinos podem precisar de mais camadas de sinal. No entanto, se houver muitas camadas e você achar que são desnecessárias, você pode retirar algumas. Lembre-se, organize as camadas de uma forma que não impeça que os sinais se misturem ou causem problemas.
  • Em uma placa PCB rígida-flexível em camadas, as diferentes camadas alternam entre sinais e áreas de energia/terra. Estes são então separados por materiais como núcleo dielétrico ou pré-impregnado. Embora esta configuração ajude a reduzir a interferência eletromagnética e a mistura de sinais, também é importante lidar com o calor.
  • Se o dispositivo a ser construído tiver partes analógicas e digitais, mantenha-as em camadas separadas. Conecte os planos de aterramento em apenas um ponto, pois isso ajudará a verificar o ruído. Você também pode projetar o plano de aterramento de forma que as partes analógicas e digitais tenham seções separadas.
  • Se você decidir manter as partes digitais e analógicas separadas, coloque o plano de aterramento entre as duas e ele atuará como uma barreira. Coloque o plano de aterramento analógico próximo à camada de sinal analógico e o plano de aterramento digital próximo à camada de sinal digital. Isso garante que cada camada de sinal afetará apenas seu próprio plano de terra.
PCB verde com faixas douradas e vários recortes delineados para componentes eletrônicos

Aplicações de PCBs Rigid-Flex em camadas

Eletrônicos de consumo

A capacidade de dobrar e criar designs compactos torna o rígido-flexível em camadas altamente adequado para dispositivos eletrônicos, como tablets, laptops, smartphones e wearables. 

Dispositivos médicos

Além de dobrar e flexionar, o equipamento médico requer movimento corporal. A tecnologia rigid-flex, em combinação com camadas, torna isso possível. Exemplos de tais dispositivos incluem marca-passos, aparelhos auditivos e equipamentos de imagem.

Indústria automobilística

Vários sistemas eletrônicos em carros, como ferramentas de controle do motor, ferramentas de navegação e sensores, devem ser robustos o suficiente para lidar com vibrações e funcionar de maneira ideal. O circuito rígido-flexível pode fazer as duas coisas, tornando os carros mais confiáveis.

Defesa e aeroespacial

Este setor é um terreno difícil. Máquinas como radares, aviônicos e sistemas de orientação de mísseis são obrigadas a operar em condições ambientais adversas, como temperaturas e vibrações extremamente altas. Os circuitos em rigid-flex são criados para trabalhar em condições tão desafiadoras sem comprometer os resultados. 

Equipamento industrial

Locais como fábricas e outros locais exigem máquinas que caibam em áreas menores, mas que se movam e funcionem livremente. Ao usar a tecnologia rigid-flex, são criados equipamentos como sistemas de controle, robôs e instrumentos. Isso garante que as interconexões sejam flexíveis e possam ser flexíveis de forma independente. 

Pensamentos de despedida

Ao combinar a robustez dos circuitos rígidos com a flexibilidade dos circuitos flexíveis, os PCBs rígidos-flexíveis em camadas oferecem várias vantagens sobre outros circuitos. Esses são avanços significativos que estão proporcionando inovações em todos os setores.

Não só isso, espera-se que o desenvolvimento tecnológico ultrapasse novos limites e expanda o seu alcance. Para obter informações mais detalhadas sobre PCB Rigid-Flex em camadas, sinta-se à vontade para entrar em contato com nossos especialistas.

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