PCB Rígido-Flexível

O que é pCB Rígido-Flexível ？

As placas rígida-flexíveis são um novo tipo de PCB que combinam as características de placas rígidas e flexíveis. Utilizando poliimida como substrato principal, essas placas são flexíveis e maleáveis, adaptando-se a formas complexas e espaços apertados. São ideais para equipamentos militares, equipamentos aeroespaciais, dispositivos vestíveis, câmeras, smartphones, smartwatches, drones, entre outros.

Qual é a definição de placa rígida-flexível?

Placas de circuito rígido-flexíveis, como o nome sugere, são essencialmente placas de circuito que combinam placas de circuito rígidas e flexíveis. Elas oferecem excelente flexibilidade e maleabilidade, sendo amplamente utilizadas em dispositivos médicos, equipamentos militares, aeroespaciais, câmeras e smartphones. O poliimida é mais flexível do que o FR4, com uma constante dielétrica (Dk) entre 3,0 e 3,5, enquanto o FR4 geralmente varia entre 3,5 e 4,0. Materiais comuns de poliimida incluem Nelco e Rogers, mas o Kapton é frequentemente utilizado para placas puramente flexíveis.

As placas de circuito rígido-flexíveis são geralmente categorizadas nos seguintes três tipos:
1. Rígido-Flexível de Uma Camada: Este é o tipo mais simples de placa rígido-flexível, consistindo de uma camada de cobre condutor conectada a um substrato flexível por meio de furos perfurados e protegida por uma camada de poliimida.
2. Rígido-Flexível de Duas Camadas: Possui duas camadas condutoras, com furos metálicos (PTHs) fornecendo conexões elétricas entre as camadas.
3. Rígido-Flexível Multilayer: Este tipo possui mais de duas camadas condutoras. Furos metalizados (PTHs) fornecem conexões elétricas entre as camadas, tornando a fabricação mais complexa, porém ideal para aplicações como fiação de alta densidade, mitigação de diafonia e controle de impedância.

Quais são as vantagens dos PCBs rígido-flexíveis?

Em comparação com PCBs rígidos, as placas rígido-flexíveis apresentam as seguintes vantagens:
1. Adaptabilidade a ambientes complexos: Por exemplo, equipamentos aeroespaciais devem suportar ambientes extremos. As placas rígido-flexíveis utilizam poliimida para cobrir os condutores, melhorando efetivamente sua resistência ambiental.
2. Tamanho e peso compactos: O setor militar tem requisitos rigorosos quanto a tamanho e peso. As placas rígido-flexíveis podem se adaptar a diversas estruturas pequenas e microscópicas, reduzindo assim tamanho e peso.
3. Alta resistência a choques e vibrações: São capazes de suportar impactos intensos sem danos.
4. Reutilização: As placas rígido-flexíveis podem ser dobradas até 100 vezes sem danos.
5. Capacidades de design 3D: Podem ser projetados em formas tridimensionais para atender a diferentes requisitos de aplicação.
6. Extremamente duráveis e de longa duração: Por serem resistentes a impactos, podem ser utilizados por muito tempo sem quebrar.

Aplicação de PCB rígido-flexível

1. Dispositivos médicos: como equipamentos de proteção vestíveis, compressores cardíacos e testadores de sangue. PCBs rígido-flexíveis oferecem excelente resistência e tamanho compacto.
2. Eletrônicos de consumo de média e baixa faixa: como pequenos telefones celulares, computadores miniatura e relógios infantis, entre outros produtos pequenos e complexos.
3. Aeroespacial: como pequenos drones, espaçonaves, equipamentos espaciais e veículos exploradores de Marte.
4. Militar: como sistemas de defesa, mísseis, bombas atômicas e artilharia aérea.
5. Eletrônica automotiva: como painéis de controle e sistemas de navegação embutidos.
6. Robôs inteligentes: diversos robôs com inteligência artificial.

Ideias de projeto para PCB rígido-flexível

Ao projetar uma placa de circuito rígida-flexível, preste atenção especial aos seguintes parâmetros de projeto:
1. Calcule adequadamente o raio de curvatura da placa de circuito: O raio de curvatura deve estar dentro de uma faixa razoável, caso contrário danos podem ocorrer.
2. Determine o número de dobras: Determine se a placa de circuito será estática (dobra apenas uma vez) ou dinâmica (dobra repetidamente várias vezes).
3. Seleção de materiais: Recomenda-se utilizar poliimida na área flexível e FR4 na área rígida.
4. O PTH deve estar a pelo menos 0,5 mm de distância da dobra.
5. Evite dobras de 90°, pois isso pode facilmente quebrar.
6. Não utilize PTH na área flexível nem faça furos na região da dobra.
7. Evite ambientes excessivamente quentes, pois este produto é muito sensível ao calor.
8. O impacto da estrutura de camadas no desempenho: Preste atenção alinhamento de cada camada, pois isso afetará a estabilidade e a confiabilidade da placa de circuito rígida-flexível.

Siga sempre os padrões IPC 6013.

Processo de Fabricação de PCB Rígido-Flexível

1. Projeto Esquemático: Os engenheiros dividem a placa em áreas rígidas e flexíveis de acordo com o padrão IPC 6013 e projetam a placa primeiro.
2. Seleção de Materiais: Kapton/poliimida é selecionado para a parte flexível e FR4 é selecionado para a parte rígida.
3. Laminação: A laminação é realizada em altas temperaturas, mas é necessário prestar atenção à resistência.
4. Furação e Metalização: As placas empilhadas são furadas e eletrificadas.
5. Instalação dos Componentes: A soldagem dos componentes é concluída por meio de SMT, soldagem e refusão.
6. Testes e Inspeção de Qualidade: São realizadas múltiplas inspeções do produto e garantia de qualidade.

Estimativa de Custo para PCBs Rígido-Flexíveis

1. Embora mais caro que o FR4, a eficiência de montagem é maior.
2. Uma vez adotado este produto, os custos totais são menores.
3. A produção em alto volume pode reduzir nosso custo médio.
4. Para evitar custos mais altos durante a prototipagem, o orçamento deve ser feito com antecedência.

As características respectivas das placas flexíveis e das placas rígido-flexíveis

PCBs flexíveis (Flex PCBs):

• Flexível e durável, não se danifica facilmente;
  
• Fina e leve, adequada para aplicações com poucos pontos de conexão;
  
• Feita de poliimida ou Kapton;
  
• Classificações: 1. Estática (só pode ser dobrada uma vez) 2. Dinâmica (pode ser dobrada várias vezes)
  

Características das PCBs rígido-flexíveis:

• Uma combinação de placas rígidas e flexíveis;
  
• Altamente resistente, flexível e altamente maleável;
  
• Utilizado principalmente nas indústrias médica, militar e aeroespacial.
  

Diferenças entre FFC e FPC

• FFC: Nome completo: Flexible Flat Cable: Este tipo de cabo não possui circuitos e é utilizado principalmente para conectar módulos.
  
• FPC (Flexible Printed Circuit): Este tipo de cabo possui um condutor na extremidade e contém circuitos. Possui uma estrutura mais complexa e é utilizado em aplicações de alta precisão e alta densidade.

Especificação de PCB rígido-flexível na LHD TECH

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