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Placas de circuito impresso flexíveis (PCB Flexíveis) podem ser dobradas para se encaixarem em espaços estreitos ou dinâmicos. Elas são construídas com uma camada de cobre colocada sobre um filme de substrato flexível para miniaturizar o dispositivo. São comumente encontradas em câmeras, smartphones e dispositivos médicos. As propriedades de flexibilidade proporcionam versatilidade no projeto, garantindo ao mesmo tempo a confiabilidade na transmissão dos sinais.
Circuitos impressos flexíveis podem reduzir o tamanho e o peso dos dispositivos, tornando os produtos mais finos e leves, além de melhorar o conforto e a durabilidade dos dispositivos vestíveis. Eles reduzem cabos e conectores, simplificam os processos de montagem e aumentam a eficiência de produção. Os PCBs flexíveis são resistentes ao movimento e à tensão, sendo amplamente utilizados em veículos elétricos, drones, automação residencial e outros campos, promovendo o avanço da tecnologia de fabricação.
O seguinte conteúdo abrange os principais tipos, estruturas, vantagens e desvantagens das PCBs flexíveis e as compara com as PCBs rígidas.
Placa de circuito flexível é uma placa de circuito fina com uma película flexível como substrato, transportando fios de cobre para transmissão de energia e sinais. O substrato pode ser enrolado, conformado ou dobrado para se adaptar a restrições de espaço. pCB Flexível placa é uma escolha ideal quando uma placa de circuito rígida não consegue atender aos requisitos de espaço ou dinâmicos.
Em comparação com a PCB rígida, que utiliza um substrato rígido, as PCBs flexíveis podem ser dobradas para se adaptarem ao movimento do dispositivo ou a espaços compactos, reduzir conectores e cabos, diminuir o peso e simplificar a montagem.
PCB flexível geralmente utiliza poliimida ou filme de poliéster como substrato. A folha de cobre é laminada ao substrato com adesivo, e o coverlay protege os fios e mantém a capacidade de flexão. Os reforços são usados para suportar localmente os componentes, e os coverlays são utilizados para melhorar o isolamento e a resistência. O número de camadas e a espessura são ajustados de acordo com os requisitos da aplicação, equilibrando flexibilidade e durabilidade. Possui uma ampla gama de aplicações, como câmeras, telefones celulares, dispositivos vestíveis, sensores, scanners médicos, óculos inteligentes e drones. A indústria automotiva o utiliza para painéis e sensores; a indústria aeroespacial o utiliza por seu peso leve e capacidade de flexão; também é aplicável a robôs com partes móveis.
Recurso |
CAPACIDADE |
| Substrato |
Poliimida Poliéster PTFE |
| Número de Camadas | 1~12 camadas |
| Espessura do substrato | 12~125 μm |
| Espessura de cobre | 12/18/35/70 μm |
| Coverlay | PI+Adesivo~25~50 μm |
| Espessura de Camada Única | 0,08~0,2 mm |
| Espessura Multicamada | ≥0,15 mm |
| Largura mínima da linha | 3~5 mil (0,075~0,127 mm) |
| Distância Mínima da Linha | 3~5 mil (0,075~0,127 mm) |
| Abertura Mecânica Mínima | 0,15~0,2 mm |
| Abertura a Laser Mínima | 0,1 mm |
| Máscara de solda | ≥3 mil (0,075 mm) |
| Folga do Coverlay | ≥3 mil (0,075 mm) |
| Acabamento da superfície | ENIG, OSP, Estanho/Prata por Imersão |
| Resistência ao calor | 260℃/20s |
| Dk | 3,2~3,5（@1MHz） |
| Df | ≤0.02 |
| Vida útil de flexão | ≥100.000 vezes |
| Tolerância dimensional |
±0,1 mm (contorno) ±10% (espessura) |
| Embalagem do produto final |
Espuma Espuma protetora Sacos antiestáticos |
As placas de circuito flexíveis vêm em muitas variedades e são amplamente utilizadas em componentes e dispositivos eletrônicos. Abaixo estão algumas introduções específicas:
Os circuitos de cobre são dispostos apenas em um lado do substrato. O filme de poliimida conduz o sinal, e o filme de cobertura oferece proteção e identificação de dobra. A estrutura é ultrafina e de baixo custo, adequada para circuitos básicos. Aplicações típicas incluem fiação de sensores, fitas de LED e conexões de sinais básicas. Normalmente, é necessário dobrar apenas uma vez ou permanecer reto, a fim de reduzir o arneses de fiação e o peso. Fabricação simples, adequada para produção em pequenos lotes. A desvantagem é que a capacidade de fiação é limitada; fiações complexas exigem jumpers ou cabos externos, e na fiação monolayer deve-se evitar cruzamentos, enquanto que a placa de reforço aumenta a espessura.
Os circuitos de cobre são dispostos em ambos os lados do substrato, e a interconexão entre camadas é realizada por meio de furos passantes ou microvias. A densidade de fiação é maior no mesmo tamanho, e a película de cobertura dupla face protege o circuito. Mantém-se leve e fino, adequado para sinais de média complexidade. Aplicações típicas incluem scanners de código de barras, fiação de câmeras e painéis de iluminação de fundo LED. A vantagem é que as linhas de alimentação e de sinal são separadas, tornando a fiação mais flexível. A desvantagem é que o processo de fabricação (perfuração, eletrodeposição) é mais complexo e o custo é mais elevado em comparação com placas de uma única face. O ponto fundamental no projeto é evitar a colocação de furos passantes na área de dobra; deve-se seguir as regras de projeto de área flexível fornecidas pelo fabricante (como largura e espaçamento dos condutores), garantindo a confiabilidade a longo prazo.
Contém três ou mais camadas de condutores de cobre, separadas por camadas de isolamento flexíveis. A camada interna pode ser disposta com camada de alimentação e camada de terra para reduzir o ruído. A interconexão por meio de furos cegos ou enterrados economiza espaço. Proteção geral com película de cobertura. Adequado para circuitos de alta velocidade, módulos RF e conexões de pequenos módulos de câmera. A vantagem é que a alimentação, o terra e os sinais são integrados em uma estrutura fina, com boa integridade de sinal e forte capacidade anti-EMI. A desvantagem é o alto custo de fabricação e processo complexo. O ponto fundamental do projeto é que o número de camadas determina a espessura e o processo; os sinais principais devem ser dispostos na camada interna; o aumento no número de camadas requer um aumento no raio mínimo de curvatura, sendo necessário equilibrar a confiabilidade e a flexibilidade.
Todos os designs flexíveis são baseados em substratos flexíveis. Placas flexíveis estáticas são utilizadas em cenários onde é necessário apenas uma instalação e dobração única (como câmeras e telefones celulares), com custo baixo. Placas flexíveis dinâmicas são usadas em locais que exigem dobração repetida (como dobradiças e telas dobráveis). Isso precisa ser projetado especificamente para suportar milhares de ciclos de dobração: reduzir a tensão do fio de cobre e estabelecer uma linha neutra de dobração. A seleção de materiais (substrato, filme de cobertura, espessura do cobre) depende dos requisitos de dobração e do orçamento disponível.
PCB flexível com placa de reforço, a placa de reforço (material: FR4, poliimida, chapa metálica) é fixada em uma área específica da placa flexível por meio de adesivo. A função é suportar componentes mais pesados (como conectores, chips), aumentar a planicidade e a resistência local e evitar que as soldas quebrem devido à flexão. O local de aplicação é o pad do conector, sob o componente, na borda da placa e no ponto de teste. Seus pontos de projeto são: a área da placa de reforço precisa ser reservada para evitar afetar a área adjacente de flexão, a adesão deve ser forte e resistente ao calor, a cobertura da zona de transição deve ser lisa, e o espessamento local deve considerar ajustes no processo de montagem e soldagem.
Integre a área de placa rígida e a área flexível em uma única estrutura. A camada flexível é prensada dentro da parte rígida durante a fabricação. Seu benefício é que nenhum cabo adicional é necessário para conectar a área rígida; suporte rígido local é fornecido, conexões flexíveis são mantidas, o peso é reduzido, o espaço é economizado e a montagem é simplificada. Utilizado principalmente em aeroespacial, implantes médicos e equipamentos militares. Requisitos específicos são tecnologia de laminação e alinhamento de alta precisão. Os principais pontos de projeto são definir o ajuste mecânico e os caminhos de dobra na fase inicial; ferramentas CAD são necessárias para suportar o projeto de estrutura híbrida.
O núcleo é um filme de substrato flexível (como poliimida). A folha de cobre é laminada sobre ele para formar o circuito. O adesivo garante que a camada de cobre esteja aderida ao substrato. O revestimento externo é utilizado para fornecer proteção contra umidade e desgaste e prolongar a vida útil da flexibilidade.
O raio de curvatura é uma medida da capacidade máxima de curvatura das placas flexíveis. A regra comum é "raio de curvatura ≈ espessura da placa × 10". Por exemplo: uma placa com espessura de 0,1 mm tem um raio mínimo de curvatura de 1 mm.
Um raio menor (como espessura × 5) é permitido para curvatura única.
Se for curvatura repetida, o raio mínimo deve ser rigorosamente seguido, caso contrário pode facilmente causar fratura por fadiga do material. O material afeta o desempenho. O poliimida é resistente ao calor e à curvatura repetida, e o poliéster é de baixo custo e adequado para aplicações estáticas. Quanto mais fina a folha de cobre, melhor a flexibilidade.
A função principal é fornecer planicidade local e suporte mecânico para os pads (conectores, componentes, pontos de teste). Evita que as soldas trinchem devido à tensão de curvatura. Adesivos resistentes ao calor são necessários para uma fixação firme.
Materiais utilizados: FR4 (baixo custo), poliimida (boa compatibilidade térmica), chapa de alumínio (alta resistência). Os reforços exigem corte preciso e tratamento de bordas (como fita/revestimento com filme) para evitar descascamento.
Planejamento de roteamento: Determine a largura das trilhas (afeta a capacidade de condução de corrente e rigidez) e o espaçamento (evite curto-circuito na dobra) o mais cedo possível. As trilhas na área de dobra devem ter curvas suaves.
Processamento da área de dobra: Evite linhas de sinal críticas e furos passantes. Redes importantes devem ser dispostas em áreas estáveis.
Posicionamento de componentes: Posicione-os primeiro em áreas não dobráveis. Se estiverem próximos à área de dobra, considere o uso de conectores flexíveis ou soquetes ZIF.
Ferramentas de projeto: Utilize ferramentas CAD que suportem projetos flexíveis, com modelagem de empilhamento, análise de tensão e simulação de flexão, facilitando a colaboração com o projeto mecânico.
A tecnologia de PCB flexível expande as possibilidades de design por meio de economia de espaço, redução de peso e simplificação da montagem. Escolha placas de uma face, dupla face, multilayer ou rígido-flexíveis de acordo com suas necessidades. Garanta sua confiabilidade em aplicações dinâmicas por meio de seleção adequada de materiais, planejamento de roteamento e design de dobramento.
Fabricantes como a PCBasic oferecem expertise, prototipagem rápida e apoio à produção em massa. Escolher o tipo certo de placa flexível ajuda a desenvolver de forma eficiente e confiável dispositivos eletrônicos finos e leves com partes móveis.
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