Maximizar Fiabilidade de PCB Rígido-Flex: Montagem Simplificada e Melhores Práticas Comprovadas

PCB rígido-flex e placas de circuito impresso flexíveis estão a tornar-se mais populares a cada dia. Se gostaria de descobrir mais sobre como simplificar a montagem e melhorar a fiabilidade de um PCB rígido-flex, veio ao lugar certo!

Este artigo foca-se em placas flexíveis, as suas especificidades e benefícios, e detalhes relacionados com o processo de fabrico. Continue a ler para descobrir como garantir que o processo de montagem corre sem falhas e resulta num PCB fiável que excederá todas as suas expectativas!

O que é um PCB Rígido-Flex?

Vamos lembrar que uma placa de circuito impresso é uma parte crucial de muitos produtos eletrónicos. Serve para conectar outros componentes eletrónicos do produto e garantir o seu funcionamento adequado. Embora a sua história remonte a mais de um século, foi por volta de 1936 que o primeiro PCB foi usado num produto.

Hoje, PCBs são amplamente populares, e o mercado mundial ultrapassou os 60 mil milhões de dólares há vários anos. O processo de fabrico também melhorou, e agora temos tanto placas rígidas como a WellPCB oferece controladores de motor DC nos mercados doméstico e internacional. Temos placas de circuito impresso flexíveis.

Se quer o melhor de ambos, deve considerar um PCB rígido-flex. São placas que utilizam uma mistura de tecnologia rígida e flexível.

1.1 Quais São as Vantagens do PCB Rígido-Flex?

A ideia de combinar o melhor de placas flex e rígidas é maximizar a fiabilidade enquanto otimiza o custo e simplifica o processo de montagem.

O benefício principal inclui eliminar requisitos de cabos e conectores que de outra forma seriam colocados entre componentes rígidos. Como resultado, terá uma placa mais fácil de fabricar, menor em tamanho e peso.

Placas de circuito flex e rígidas são conectadas permanentemente. É vital saber que isso só pode melhorar a fiabilidade da placa. Quando placas rígido-flex não usam tantas juntas de solda como as suas contrapartes rígidas. Como resultado, garante imediatamente que as conexões são mais fiáveis.

Além disso, o processo de montagem será simplificado porque os fabricantes podem manusear as placas facilmente. Além disso, todo o processo e condições de teste tornam-se relativamente simples e levam menos tempo.

Aplicações e Usos de PCB Rígido-Flex

O facto de placas rígido-flex serem tão fiáveis tornou o seu uso generalizado em diferentes indústrias e aplicações.

Na lista seguinte, mencionaremos apenas algumas das indústrias onde estes produtos têm sido usados há anos:

• Eletrónica de consumo — por exemplo, discos rígidos comumente usam placas rígido-flex. A razão é manter as altas velocidades que os PCs de hoje têm para escrita. Também encontrará estas placas noutra eletrónica, incluindo eletrodomésticos e outros produtos.
• Comércio — quer tenha um negócio que vende coisas numa loja online ou offline, pode precisar de usar produtos com PCB. Por exemplo, armazéns usam dispositivos de digitalização para acompanhar itens.
• Dispositivos médicos — o alto nível de fiabilidade da placa de circuito impresso é ideal para a indústria farmacêutica. É onde precisa de um alto nível de desempenho de um produto, e estes PCBs podem entregar.

Estes são apenas alguns das indústrias onde placas rígido-flex são usadas. Também pode encontrá-las em dispositivos automóveis, máquinas industriais e outros produtos. Podem ser uma ótima escolha onde quer que precise de uma placa fiável com certo grau de flexibilidade, bem como situações em que está um pouco limitado com espaço disponível para a placa.

A WellPCB é uma empresa que pode projetar PCBs rígido-flex para as suas necessidades. Pode escolher as dimensões e quantidade desejadas e o número de camadas de 2 a 12.

Clientes também podem escolher as especificações desejadas para áreas rígidas e flexíveis. Isso inclui espessura de poliamida, cor de serigrafia, espessura de cobre finalizado e outros detalhes. A empresa garantirá processar a sua encomenda rapidamente e entregar a placa no menor prazo possível.

Escolha dos Materiais para Simplificar Montagem de PCB Flexível e Rígido-Flex

O desempenho de cada produto depende da qualidade dos seus materiais, e um PCB rígido-flex não é diferente. É por isso que uma das decisões cruciais para garantir fiabilidade ótima e montagem simplificada de placas flexíveis é escolher os materiais certos. O material do substrato deve ter filme adesivo e filme dielétrico, e ambos devem ser flexíveis.

3.1 Tipos de Material de Substrato

Pode encontrar três materiais de substrato diferentes que cumprem o requisito:

• Poliéster — se procura uma solução acessível, esta pode ser uma escolha inteligente.
• Poliamida é a escolha mais frequente pois tem uma bela relação qualidade-custo.
• Fluoropolímero — uma escolha usada principalmente em projetos aeroespaciais e militares onde aplicações de alta frequência são típicas.

A poliamida é a escolha número um da maioria dos designers porque tem uma constante dielétrica excelente mantendo propriedades mecânicas e elétricas ótimas. Faz um excelente trabalho a lidar com humidade absorvendo-a, e também tem excelente resistência a temperaturas elevadas.

É aí que o poliéster falha porque não é nem de perto tão resistente a altas temperaturas. É por isso que pode ser a escolha errada em termos de fiabilidade, e deve escolhê-lo apenas se tiver certeza que pode atender aos requisitos do seu produto.

O que Deve Saber Sobre a Tecnologia de Fabrico de um PCB Rígido-Flex

A ideia básica do fabrico de PCB rígido-flex está numa coisa — empilhamento de camadas (stackup). O objetivo é empilhar os revestimentos garantindo que estão conectados com furos metalizados (plated through holes). Faz isso escolhendo as lastras rígidas e flexíveis na ordem correta.

Graças ao facto de não usar os mesmos conectores que noutras aplicações eletrónicas, pode reduzir o tamanho da placa. E do produto em geral. Placas rígido-flex podem levar a fiabilidade ao próximo nível porque podem resolver calor trazido por conectores e harnesses.

Os fabricantes têm projetado placas PCB usando o processo de empilhamento há décadas. O processo foi aperfeiçoado ao longo do tempo, e hoje, a maioria das empresas aplica material FR4 como placa rígida externa e protege o padrão de circuito com máscara de solda.

Quanto à parte plástica, deve usar cobre para cobrir a placa de dupla camada feita de poliamida ou outro material da sua escolha. Será usada como núcleo flexível, e o padrão de circuito deve ser protegido com filme acrílico. O próximo passo é laminar todos esses elementos para fabricar uma placa.

4.1 Tecnologia de Fabrico Embutido (Embedded)

Se procura fabricar placas de circuito impresso flexíveis, pode querer saber mais sobre a chamada tecnologia embutida (embedded).

O processo envolve imprimir uma placa embutindo unidades de um circuito numa placa rígida. O próximo passo é construir (build-up), e deve ter em mente que a conexão entre circuitos rígidos e flexíveis depende de vias enterradas (buried vias) e vias cegas (blind vias).

A ideia da tecnologia embutida é reduzir o tamanho de circuitos flexíveis mantendo um alto nível de fiabilidade. Graças a isso, pode minimizar desperdício e simplificar o processo de montagem enquanto garante as mesmas vantagens que placas rígidas e HDI têm.

O movimento crucial está no empilhamento após embutir o circuito flexível numa placa rígida. Isso permite uma taxa de uso melhorada do material de substrato flexível.

Em muitas aplicações, esta abordagem resolve questões relacionadas com fabrico e ajuda a simplificar o processo. Também afeta positivamente a taxa de desperdício, o que pode otimizar o custo de fabrico das placas desejadas.

Dicas de Design para Simplificar Montagem de PCBs Flexíveis e Rígido-Flex

Já estabelecemos que placas rígido-flex são um passo em frente na eliminação de cabos de interconexão desnecessários e fornecem uma forma conveniente de manter fiabilidade máxima enquanto poupa espaço e custo.

Deve saber que o processo de design real não é muito diferente comparado a uma placa rígida padrão. A única diferença é que precisa de ter cuidado especial com o componente flexível.

É uma jogada sábia usar software profissional para projetar um mockup, embora possa até desenhar num pedaço de papel. A ideia é confirmar que o design planeado se adequa às qualidades mecânicas do material de substrato.

Algumas outras dicas que pode aplicar para simplificar o processo de montagem incluem:

• Coloque sempre os condutores perpendiculares comparados ao raio de curvatura (bend radius). Graças a isso, alcançará flexibilidade e fiabilidade adicionais do produto.
• Não se esqueça de usar um stiffener (reforço) para endurecer as zonas de terminação.
• Em vez de usar planos sólidos, use padrão crosshatch (cruzado) ao fazer shielding.
• Áreas de curvatura não devem ter furos passantes (through-holes) perto deles.

Conclusão

PCB rígido-flex oferece muitas vantagens sobre placas de circuito impresso padrão. Se procura uma forma de melhorar a fiabilidade removendo conectores e reduzindo juntas de solda, comités rígido-flex podem atender às suas expectativas.

Certifique-se de aplicar as dicas de design e outras coisas aprendidas deste artigo, simplifique a montagem e torne todo o processo de fabrico mais rápido e confortável. Desde que escolha a empresa certa para lidar com a construção, estará no caminho certo para ter um produto fiável no mercado rapidamente!