Diseño de PCB flexible

En los últimos años, ha habido un notable desarrollo avanzado de la tecnología. Uno de los ajustes más apreciados está en el campo de la circuitería. Placas de circuito impresas flexibles la fabricación es uno de los principales logros en este sector. De hecho, es este dispositivo el que desde entonces ha reemplazado la necesidad de conexiones de cables, conectores y arneses hechos a mano. Ahora, esta guía está destinada únicamente a ilustrarlo sobre todos los problemas que surgen sobre este circuito. Mantente alerta y lee hasta el final. https://youtu.be/IKCHLPv8wCI

¿Qué es PCB flexible?

Para iniciar nuestra discusión, considere esto. ¿Qué tipo de aparatos electrónicos utiliza? Supongo que incluyen teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, computadoras, televisores digitales, tabletas telefónicas, cámaras y cualquier otro dispositivo.

¿Alguna vez te has preguntado qué tipo de conexiones utilizan? Ahora, esto curiosamente nos lleva al plato principal. PCB flexible es simplemente un dispositivo utilizado en la conexión eléctrica simplemente hecho por la tecnología avanzada de ensamblaje de varios circuitos electrónicos, conectores y buenos conductores eléctricos (cobre) en una sola unidad base de película, generalmente un material dieléctrico.

Son distintivamente delgados, fáciles de doblar debido a su flexibilidad, por lo que pueden ser livianos y de tamaño pequeño. Estas cualidades los convierten en una marca popular entre los usuarios. Rápidamente, los PCB flexibles están reemplazando las conexiones de cables manuales y las placas conectivas construidas convencionalmente. Ese fue el único propósito para diseñar estos PCB inicialmente. Uno podría estar pensando si realmente existen PCB rígidos ya que tenemos el flexible. Absolutamente, tu conjetura es correcta. Es importante destacar que la PCB flexible también se conoce como circuitos flexibles or circuitos impresos flexibles. Por lo tanto, utilizaremos estos sinónimos indistintamente. Los circuitos de PCB flexibles están diseñados y fabricados de manera distintiva. Ahora, aquí donde la mayoría de los diseñadores se equivocan, la mayoría tiende a diseñar los circuitos flexibles de una manera similar a las pautas de diseño de las placas de circuito. Tenga en cuenta que los circuitos Flex son diferentes de las placas de circuito. Consideremos esto fenomenal: ¿cuál es la razón para nombrar a los circuitos Flex como "impresos"? ¡Es simple! Un proceso de fabricación común consiste en imprimir el diseño de los circuitos. Sin embargo, debido al reciente aumento de la tecnología, la mayoría de los diseñadores fotografían o imagen láser como un mejor método en lugar de imprimir.

Así que los dos tipos de PCB son:

• PCB flexible
• PCB rígido

La única diferencia de diseño entre estos dos tipos de circuitos radica en su adaptabilidad y facilidad de uso. Básicamente, la PCB rígida no se puede torcer ni transformar en formas variadas, a diferencia de la flexible.

Entre las listas de dispositivos electrónicos mencionados anteriormente al comienzo de nuestra discusión, el PCB rígido se emplea en computadoras portátiles, televisores, computadoras de escritorio, teclados de audio, entre otros numerosos dispositivos. En otros lugares, las placas de circuitos flexibles suelen incorporarse en dispositivos técnicos o muy sofisticados que requieren una precisión extrema. Las placas de circuitos flexibles se incorporan en cámaras digitales, teléfonos inteligentes, dispositivos GPS, satélites, audífonos, monitores cardíacos y calculadoras digitales, etc. Curiosamente, los circuitos rígidos y flexibles podrían usarse juntos en un solo dispositivo para brindar un resultado sobresaliente. Dado que nuestra discusión se basa puramente en los circuitos Flex, finalizamos la comparación de los dos y pasamos a un segmento importante de nuestra discusión.

Beneficios de los circuitos flexibles

Los circuitos flexibles tienen varios beneficios en comparación con otras conexiones eléctricas convencionales. A diferencia de los cables y las placas rígidas, Flex PCB se jacta de:

• Eliminación completa de conexiones mecánicas.
• Producción de una señal fuerte y confiable
• Disminución de fallas de cableado
• Una amplia gama de temperatura de funcionamiento
• Alto nivel de confiabilidad
• Tamaño más pequeño y peso ligero.

Claramente, los circuitos Flex merecen el liderazgo y el elogio entre los conectores. ¿No lo crees? Si no está satisfecho, echemos un vistazo a un beneficio integral de las placas de circuito impreso flexibles.

1) Posibilidades reducidas de errores de fabricación

La producción flex involucra máquinas automatizadas y tecnológicamente avanzadas. Esto hace que el proceso de construcción sea eficiente y elimina varias fallas de producción que pueden ocurrir. Por el contrario, estos errores son propensos en los alambres y cables diseñados manualmente.

Esto no significa que los circuitos Flex sean impecables. Pueden ocurrir algunos errores relacionados con la máquina, aunque insignificantes. Debido a este tipo de tecnología de producción, los diversos circuitos solo se conectan a las posiciones diseñadas correctamente.

2) Periodo y gastos de montaje reducidos

Una característica destacada del ensamblaje flexible es que realmente no requiere mucho trabajo manual para la construcción, solo procesos simples y más fáciles resumen toda la técnica. Los sistemas de interconexión completos son instalables o reemplazables en lugar de la totalidad de cada tablero.

Todo esto reduce las posibilidades de errores de fabricación del cableado y, finalmente, minimiza los costos en los que se puede incurrir en conexiones continuas. Los circuitos flexibles tampoco involucran otros procesos mecánicos secundarios, como soldadura, envoltura y enrutamiento de piezas, que son bastante costosos. En total, no importa el volumen de producción de los circuitos Flex, usted está absolutamente seguro de ahorros en costos y eficiencia de tiempo.

3) Diseños y formas variados.

¿Alguna vez ha tratado de crear formas y diseños retorciendo material flexible como una banda elástica? ¿Cuántas configuraciones lograrías? Incontable verdad?

Una característica importante de Flex es su capacidad para adoptar una configuración tridimensional en lugar de las dos dimensiones restringidas de las placas rígidas. Esta es una característica importante que impulsa a los diseñadores a cambiar su enfoque a los circuitos flexibles. Entonces, este tipo de flexibilidad hace que el circuito posea un sinfín de diseños y formas al igual que las numerosas opciones disponibles cuando se trabaja con cintas. Estas formas van desde configuraciones altamente complejas hasta configuraciones simples. Significativamente, están capacitados para funcionar rápidamente en condiciones hostiles. Algunos de los diseños de circuitos flexibles comunes son:

• Diseños en capas rígido-flexibles
• pines y conectores
• Lineas finas
• refuerzos
• blindaje
• Palet de montaje
• bobinas
• Montaje en superficie y unión selectiva

4) Aproveche la flexibilidad adecuada al instalar

Este es también otro beneficio principal de trabajar con circuitos flexibles. Durante la ejecución se pueden utilizar con otro elemento ya que estos circuitos pueden interconectarse entre planos.

Por lo tanto, solo necesitan un espacio limitado además de su mayor reducción de peso. En resumen, estos circuitos se pueden maniobrar por separado durante la instalación, pero nunca experimentan una falla eléctrica.

5)Dispone de aplicaciones de mayor densidad

Los circuitos flexibles brindan espacio para las numerosas líneas diminutas. Esto conduciría, por tanto, a la producción de aparatos de alta densidad.

La ventaja indiscutible de este mecanismo es el hecho de que este dispositivo más denso y los conductores livianos pueden diseñarse como una mercancía. Esto permite crear un espacio para configurar las características del producto.

6) confiable y duradero

Excepcionalmente, los circuitos flexibles son capaces de moverse y torcerse durante numerosos ciclos sin ningún daño causado, ya que la potencia y la señal se entregan lo suficiente sin ningún lapso. Esta es una característica que se encuentra en los dispositivos que tienen partes móviles. Tampoco sufre los efectos térmicos. ¿Por qué? Porque está hecho de poliimida que tiene una excelente resistividad al calor.

Otras ventajas debido a esto son:

• habilitando el dispositivo para una amplia gama de efectos de calor variables.
• Proporciona una base adecuada para el montaje en comparación con los tableros duros.
• Dispone de una máscara de soldadura estable para las partes del circuito.

En casos de vibraciones extremas o aceleración innecesaria, el PCB flexible limita efectivamente el impacto sobre sí mismo. ¿Porque? Los circuitos flexibles tienen ductilidad y poca masa.

7)Adecuada regulación térmica

Hagamos un poco de matemáticas. Un objeto diminuto tiene una gran relación entre el área superficial y el volumen. Flex PCB no es una excepción. Además, tiene un diseño compacto. Todas estas características aseguran que se designe una pequeña ruta de calor. Además, el diseño flexible puede regular térmicamente el calor desde ambos lados, lo que garantiza una pérdida de calor suficiente.

8) Tamaño de paquete limitado y reducción de peso

El dieléctrico en el circuito flexible es extremadamente delgado, lo que contribuye a la forma aerodinámica, por lo que no se requieren componentes voluminosos. En realidad, un solo circuito flexible esencialmente sustituiría varios cables y conectores.

Los registros experimentales más recientes informan que los circuitos flexibles ayudan a ahorrar alrededor del 75 % del espacio disponible, creando así espacio para otros procedimientos de cableado. El tamaño del paquete es muy limitado ya que Flex PCB es muy flexible y elástico. Es importante destacar que el peso del paquete es otra característica que se minimiza en gran medida.

9) Circulación de aire suficiente

Los circuitos flexibles reciben una circulación de aire adecuada debido a su forma aerodinámica que, a su vez, ayuda a enfriar los componentes de la máquina.

10) Geometría de circuito acortado

Los patrones más complejos y simplificados que eran inimaginablemente difíciles de implementar en las placas rígidas han sido posibles gracias a los circuitos flexibles.

De hecho, algunas tecnologías recientes colocan la electrónica de montaje superficial directamente en el circuito. Las ventajas de esta técnica hacen que el diseño sea más reorganizado y simple.

11) Confiabilidad del sistema mejorada

Un defecto importante de los circuitos antiguos era la falla resultante de los puntos de interconexión. Este es un defecto importante relacionado con el cableado. Gracias a los circuitos Flex, este problema está bien atendido ya que estas secciones de interconexión se minimizan en gran medida, lo que mejora la confiabilidad del circuito. Ahora, es posible que desee reflexionar sobre estas ventajas del uso de circuitos flexibles. Seguramente confío en que ahora está convencido de las necesidades de implementar circuitos flexibles en lugar de otros circuitos tradicionales. ¿Seguimos?

Materiales primarios de PCB flexible

Estos dispositivos están hechos de diferentes componentes, desde simples recursos disponibles localmente hasta otros tipos especiales de sustancias. Los cuatro materiales principales son:

• El sustrato y los materiales de recubrimiento de la cubierta.
• Materiales conductores
• Adhesivos
• Aislantes

Tenga en cuenta que los circuitos flexibles pueden estar hechos de una variedad de numerosos materiales. Las principales consideraciones a tener en cuenta a la hora de seleccionar los materiales a incorporar en la fabricación son:

• Conductividad y tolerancia de corriente
• Capacidad
• resistividad química y mecánica
• conductividad térmica
• grado de flexibilidad

¿Por qué no discutimos ahora específicamente cada elemento?

· Materiales de recubrimiento de sustrato y cubierta

Estos incluyen todos los demás materiales que se utilizan para cubrir el material conductor. La razón detrás de esto es bastante sencilla. Aunque el cobre es un excelente conductor de electricidad, tiene una limitación, el cobre se oxida fácilmente y da como resultado la formación de una capa delgada en su superficie. Por esta razón, las superficies de cobre expuestas se cubren con sustratos y materiales de recubrimiento. Los dos materiales comunes utilizados para hacer esto son oro o soldadura.

Se prefieren estos dos materiales debido a sus dos propiedades físicas principales, es decir, buena conductividad y durabilidad cuando se exponen al medio ambiente, que es la capacidad de resistir la oxidación.

·Materiales Conductores

Dado que aquí nos ocupamos de la electricidad, el principal material conductor ampliamente utilizado en los circuitos Flex es el cobre. Sin embargo, el cobre se modifica en diferentes espesores adecuados a las necesidades de cada cliente. Se recomienda el cobre ya que ofrece una buena relación calidad-precio, lo que significa que el cobre es rentable. La siguiente tabla resume los diferentes tipos de materiales utilizados y sus correspondientes espesores.

Otros materiales conductores pueden incluir:

• Carbono
• Tinta plateada
• Inconel
• Constantán
• aluminio

·Adhesivos

Para los circuitos flexibles, los adhesivos son esenciales para unir firmemente el metal conductor al sustrato. La selección de adhesivos es bastante procedimental y debe realizarse con sumo cuidado, ya que necesitamos el mejor para producir los mejores resultados.

En general, la elección del tipo se realiza de acuerdo con las necesidades y preferencias de los clientes, así como con el grosor del conductor. En unos pocos casos, los fabricantes utilizan la deposición de vapor para unir el conductor al sustrato. Aquí hay algunos adhesivos comunes que le darán los mejores resultados.

• Epoxy
• Acrílico
• Adhesivos sensibles a la presión

·Aislantes

Un aislante es simplemente una sustancia que no transmite fácilmente las radiaciones térmicas (Calor). Un aislador forma parte del circuito flexible para evitar la emisión de calor durante el funcionamiento. Esto es útil para evitar lesiones térmicas al usuario durante el cableado. Los aisladores forman una de las partes principales de Flex PCB. Por lo tanto, es primordial utilizar un aislante que sea lo más eficaz posible. De hecho, el tipo de aislante utilizado afectará directamente la durabilidad del circuito Flex. Los siguientes son los aisladores adecuados.

• Poliimida
• Naftalato de polietileno y tereftalato de polietileno
• Máscara para soldar
• máscara de soldadura flexible

Ahora que conoce las partes principales de la PCB flexible, a continuación veremos las estructuras de diseño de la PCB.

Tipos de estructuras de diseño de PCB flexibles

Una amplia gama de diseños para los circuitos está disponible en el mercado según los tamaños, la funcionalidad e incluso la configuración de la estructura. Cuando se trata de PCB flexibles, solo existen tipos limitados. Hay diferencias muy esenciales entre los tipos básicamente en términos de sus procedimientos de fabricación. Los siguientes son los tipos principales.

• Placas de circuito impreso flexibles de un solo lado
• Placas de circuito impreso flexibles de doble cara
• PCB flexible esculpido
• Placas de circuito flexibles multicapa
• PCB rígido-flexible

Evaluaremos constructivamente cada uno.

·Placas de Circuito Impreso Flexibles de Una Cara

Tal como su nombre, este tipo de PCB consta de una sola capa de material conductor en la película dieléctrica. En algunas PCB, el conductor se coloca entre materiales aislantes dobles o en un lado. Cualquiera que sea el diseño de la construcción, significaría, por lo tanto, que cualquier ejecución relacionada con los componentes solo se puede hacer desde un lado.

Además, mediante el método de perforación o láser, se pueden hacer agujeros en la base de la película. Los orificios proporcionan un camino para el paso de los cables de los componentes durante la interconexión. Los cables suelen estar soldados. A pesar de que la creación de una capa protectora es la práctica más común para la fabricación de circuitos, para PCB flexibles de un solo lado, este no es un procedimiento obligatorio.

·Tarjetas de circuito impreso flexibles de doble cara

A diferencia del de un solo lado, este tipo tiene capas de doble conductor. En particular, los materiales conductores deben tener un aislante entre ellos para su separación. Este tipo flexible está formulado con orificios pasantes enchapados. la función principal de estos orificios es proporcionar una conexión entre los dos metales conductores.

Aunque no es una práctica común, los orificios pasantes enchapados pueden omitirse en algunos circuitos. Para tal caso, se accederá a las características asociadas del flex a través de un solo lado. La capa protectora exterior puede fabricarse en ambos, en uno o en ninguno de los lados del circuito. Para la mayoría de los diseñadores, esta técnica no es una consideración y, por lo tanto, la capa protectora suele estar en ambos lados. Tenga en cuenta que todas estas personalizaciones dependerán de las preferencias y los requisitos de diseño. Muchos ingenieros adoran la PCB flexible de doble cara, ya que facilita el diseño de interconexiones.

·PCB flexible esculpido

Para este, es una combinación de PCB flexible de una y dos caras con orificios pasantes enchapados. por esta razón, este tipo tiene espesores variados a lo largo de su patrón de circuitos. El grosor variable resulta de los tamaños de cobre. El cobre se puede diseñar para que sea más grueso en otras regiones en comparación con otras. La diferencia de espesor se ve afectada por dos factores principales, es decir, la capacidad y la fuerza actuales.

Para la capacidad actual, las áreas que reciben más corriente son más gruesas en comparación con las regiones más delgadas correspondientes. Específicamente el punto terminal del circuito. Del mismo modo, las áreas del circuito flexible que deben mantener la estabilidad deben ser más gruesas en comparación con otras partes más delgadas que deben flexionarse, lo que aumenta la flexibilidad. Por lo tanto, el punto terminal se puede utilizar como conector y enchufar directamente en un enchufe. Para lograr esta diferencia de grosor, el proceso de grabado sería perfecto para eso. Las siguientes son ventajas de usar circuitos flexibles esculpidos.

• Reduce mucho el presupuesto ya que elimina la necesidad de comprar conectores.
• El modo de integración utiliza costos de mano de obra, por lo que los clientes pueden obtener ahorros.
• Ahorro de Peso y espacio ya que se eliminan los conectores. Esto también aumenta la flexibilidad.
• Altamente confiable y superior en términos de funcionalidad.

·Tarjetas de circuito flexible multicapa

Este es un tipo que tiene más de tres capas de materiales conductores. La capa aislante está entre cada uno de los materiales conductores. Además, las capas exteriores pueden estar opcionalmente cubiertas. Estos tipos combinan los PCB de una y dos caras en una unidad blindada para formar la forma multicapa.

Las capas se unen y conectan adicionalmente mediante el uso de orificios pasantes unidos enchapados. La laminación es un procedimiento básico que podría considerarse durante el proceso de fabricación. Durante el proceso de formulación del circuito multicapa, se puede implementar opcionalmente una laminación continua. Los únicos lugares reservados en esta práctica son los incorporados en el revestimiento de los agujeros pasantes. Sin embargo, si necesita una gran flexibilidad con su circuito, entonces la laminación continua no es una opción a considerar. Para esta práctica se puede considerar la laminación irregular, las únicas secciones salvadas son las que están dobladas o flexionadas. Con placas de circuitos flexibles multicapa, es muy posible:

• Impedancia de control
• Límite de cruce
• Eliminar diafonía
• regular el blindaje

·PCB rígido-flexible

Esta es una combinación de sustratos rígidos o flexibles que se laminan y se unen en una unidad completa. Este tipo también tiene dos o más capas de material conductor con materiales aislantes entre ellas. Las capas de aislamiento pueden ser rígidas o flexibles.

Notablemente, los circuitos Rigid-Flex pueden parecer familiares y difíciles de distinguir de los circuitos multicapa con refuerzos. La única diferencia sobresaliente entre los dos es que los circuitos rígido-flexibles tienen metal conductor en las capas rígidas. Los orificios pasantes enchapados en este tipo también interconectan eléctricamente las zonas rígida y flexible. No obstante, quedan exentas las vías ciegas y enterradas. Se pueden incorporar medidas opcionales. Esto incluye:

• refuerzos
• Pins
• Conectores
• Componentes
• disipador de calor
• Soportes de montaje

Con suerte, ahora sabe cómo diferenciar los diferentes tipos de PCB flexibles.

Consideraciones de diseño de PCB flexibles

El diseño de PCB flexible debe ser consistente entre los componentes eléctricos y mecánicos de los circuitos. Todos estos segmentos tienen un gran impacto en la usabilidad y durabilidad de los circuitos y, por lo tanto, necesitan un escrutinio exhaustivo. Es importante destacar las consideraciones mecánicas que se deben realizar para modificar el trazado del circuito. Por lo tanto, discutiremos las propiedades del circuito que necesitan una atención seria.

·Anchos de trazo

Primero, el rango de tamaño para los anchos de traza de los circuitos varía según el proveedor. Varios factores afectan las producciones de diferentes anchos de trazo. Los más notables son:

i. El mercado exige

Debido a la demanda cada vez mayor de dispositivos electrónicos bastante pequeños, los circuitos flexibles que tienen anchos de traza iguales o inferiores a 50 µm o 0.002″ se producen cada vez más. Mientras que los circuitos flexibles con anchos de traza de 250 µm o 0.010″ están fácilmente disponibles en el mercado. Curiosamente, aquellos con anchos de línea de 125 µm o 0.005″ se han apoderado seriamente del mercado.

 ii. Aspecto tecnológico utilizado en el proceso de fabricación

Críticamente, la tecnología aplicada en el procedimiento de fabricación conduce ampliamente a diferentes anchos mínimos de traza. La técnica de usar circuitos de base de poliimida pulverizada con cobre enchapado da como resultado circuitos de tamaños limitados que, de otro modo, están regulados por la técnica fotolitográfica. Por lo tanto, el fabricante solo puede fabricar una cantidad muy pequeña de circuitos. En otros lugares, las trazas de ancho del circuito grabadas junto con el paso solo dependen del grado de espesor de la base de lámina de cobre. En resumen, el límite de paso de la traza variará mucho de acuerdo con el tamaño del espesor del material de cobre utilizado. La siguiente tabla da una idea de esto. Sin embargo, tenga en cuenta que estos valores pueden variar según el proveedor.

·El conductor en el diseño

El diseño del conductor está frecuentemente inclinado hacia su ancho y espesor. Estos parámetros están determinados significativamente por los requisitos de corriente, la caída de tensión y las medidas de control de la impedancia característica. Un circuito dinámico debe construirse con materiales de cobre muy delgados. Como resultado, cualquier diseñador debe optar por pistas más anchas en lugar de más gruesas para ser flexible en el cumplimiento de los requisitos eléctricos básicos. En la mayoría de la fabricación de PCB flexibles, se utilizan cobre de 35 µm (1 oz) y 70 µm (2 oz). además, las láminas de cobre de 18 µm (0.5 oz) de espesor e inferiores aumentan continuamente.

·Tolerancias de croquis de placa de circuito flexibles

Ahora bien, este es uno de los aspectos más cruciales del diseño de FCB. La aplicación adecuada y correcta de la tolerancia es motivo de preocupación tanto para los usuarios del circuito como para los fabricantes. Es una práctica de fabricación recomendada proporcionar un mayor margen de tolerancia para todas las características y segmentos. Esto se debe a que los materiales base de los componentes son propensos a la rotura mecánica, lo que dificulta la obtención de mediciones precisas. Para rectificar esto, puede usar varios datos en circuitos más grandes. Además, se recomienda utilizar un dato primario o maestro mientras que los demás se convierten en secundarios o esclavos. Esto daría como resultado una medición más precisa del circuito y la colocación de dispositivos durante el montaje. En otros lugares, también se pueden proporcionar tolerancias estrechas bajo técnicas y consideraciones especiales. Además, las tolerancias estrictas son bastante costosas debido al alto riesgo potencial que presentan. En la actualidad, la mayoría de los fabricantes de circuitos producen circuitos con tamaños de 35 a 50 µm, mientras que otros miden 25 µm e incluso 10 µm.

·Distancia mínima a los bordes del diseño

En realidad, la distancia mínima de separación entre el conductor y los bordes de diseño suele ser de aproximadamente 375 µm. También se pueden producir líneas y espacios más finos y avanzados utilizando tintas de película gruesa de polímero. La única limitación es que puede interferir con la conductividad del conductor.

·Espacio entre hebras y almohadillas

Esto también se denomina separación entre conductores. Recuerde que la almohadilla es la sección del conductor que rodea un orificio pasante. Las almohadillas sirven como terminales de conexión para otros componentes eléctricos. También se denominan terrenos o terminales. Esencialmente, al fabricar los circuitos Flex, se debe tener en cuenta una cierta cantidad mínima de espacio. ¿Por qué? Esto es vital para evitar que los conductores entren en contacto. Esto ayuda a evitar que los conductores se cortocircuiten entre sí. El espaciado del conductor CAD debe asignarse de la siguiente manera:

• Mínimo de 0.001” (25 µm) por encima del tamaño de tolerancia mínimo especificado para todo el cobre sin enchapar.
• Mínimo de 0.002” (50 µm) por encima del tamaño de tolerancia mínimo especificado para todo el cobre enchapado.

·Geometría de Conductores en las Placas de Circuito

Esto incluye una combinación de las modificaciones y simplificaciones realizadas en el conductor para garantizar una funcionalidad óptima.

Tales problemas incluyen 

 – esto implica una serie de cuestiones, como mantener un número mínimo de cruces en el diseño. Esto permitiría reducir el número de capas y reducir los costes. Además, permite maximizar el espacio disponible. La práctica de diseño general recomendada para el enrutamiento de circuitos flexibles es en una posición perpendicular a la curva o el pliegue. Las razones de esta práctica incluyen:

• Para mejorar el proceso de doblado y plegado.
• Limita la cantidad de estrés generado en toda la región.

Es una práctica común evitar que los diseños de circuitos adopten un ángulo recto o un ángulo agudo durante el enrutamiento del circuito. Tales posiciones angulares desaconsejadas hacen que el circuito atrape las soluciones y puede conducir al grabado además de dificultar la limpieza eficiente. Una solución a esto es hacer que las esquinas tengan un radio. Este mecanismo ayuda a reducir los reflejos en los puntos de giro, mejorando así la propagación de la señal.

Reglas de diseño de PCB flexibles que debe conocer

Bueno, algunas reglas son aplicables en el diseño y fabricación de Flex PCB. Estas reglas aseguran que todas las construcciones de PCB funcionen perfectamente bien sin interpretaciones erróneas innecesarias de las relaciones de aspecto. https://youtu.be/AmkD0PPDuDU Tengamos una discusión detallada sobre estas regulaciones. Los aspectos del PCB Flex que necesitan ser regulados incluyen:

1.Diseño de la hoja de unión

La lámina adhesiva es un grupo de láminas sueltas flexibles que se unen entre sí y pueden despegarse una tras otra para lograr el nivel necesario de tolerancia de espesor. Posteriormente, los segmentos unidos se pueden usar de forma independiente. Recuerde que se utilizan adhesivos para unir estas hojas. Ahora, para hacer esto de manera efectiva, considere estas dos reglas asociadas con la hoja de unión.

• INCORRECTO: Al dibujar el diseño de la hoja adhesiva, el borde del segmento sin adhesivo se dibuja recto. En tal caso, se experimentarán tirones de circuito abierto o cortocircuito.
• CORRECTO: Diseñe la hoja de unión de tal manera que proporcione un ángulo de inclinación de 45 grados en relación con una de las líneas del borde del área de montaje de la pantalla LCD o la parte trasera. Una excepción a este procedimiento debería ser la PCB flexible de un solo lado.

2.Diseño del patrón del área de la carpeta

Aquí, el diseño del patrón se manipula técnicamente para lograr un objetivo principal:

• Para retener o lograr una flexibilidad extrema escalonando completamente las líneas del patrón.
• Esto se hace siguiendo los procedimientos a continuación.
• Escalonar las líneas del patrón en cada capa.
• Escalonamiento de la primera y segunda capa.
• Posteriormente escalonar la tercera y cuarta capa.
• En consecuencia, ahora puede escalonar todas las capas entre sí.

Todas estas medidas deben realizarse para la línea de patrón de señal. Es importante destacar que esta técnica garantiza que no es necesario situar ningún patrón de capa por encima de la misma línea. De lo contrario, puede limitar la flexibilidad.

3. Descripción de la serigrafía

El objetivo de esta regla es evitar cualquier posible incumplimiento conociendo las condiciones de producción de la pantalla de seda. Para lograr el objetivo establecido sigue esto:

• Marca de texto: generalmente está impresa en la placa de circuito y puede incluir la marca, el símbolo y la fecha del cliente. La marca suele tener un tamaño de 2 mm.
• Marca de texto componente: a diferencia de la marca de texto, esta es de menor tamaño, mínimo 7 mm y máximo 1.5 mm. su posición es transferible dependiendo de la preferencia del cliente.
• Línea de aislamiento: – es la marca necesaria para evitar cualquier cortocircuito entre las tierras. El grosor estándar de la línea debe ser de 0.15 mm, mientras que la distancia entre la línea y la tierra es de 0.2 mm.
• Contorno del terreno: no es necesario serigrafiar la línea exterior del terreno. Además, se puede quitar si no es una línea de aislamiento.
• Línea de alineación - hecho de acuerdo con el cliente
• Espacio: el espacio debe colocarse al menos 0.2 mm entre las líneas.

4. Profundidad de la línea del patrón y tolerancia de la materia prima

La siguiente tabla simplifica las dimensiones óptimas. (Todas las unidades: mm)

5. Orificios pasantes o almohadillas

Echa un vistazo a las siguientes tablas para las medidas.

6. Tolerancia del área del refuerzo y la cinta (Unidades mm)

7. Diseño de lágrima

El principal objetivo de este diseño es evitar la aparición de circuitos abiertos derivados de grietas o desconexiones entre PAD y patrón. Escribe:

• 1 en medio de PAD y a través del agujero.
• entre tierras y patrón

Sigue estos pasos. Necesitará un cortador de herramientas en forma de lágrima para ingresar el tamaño R. Si tiene dificultades para hacer esto, puede hacerlo manualmente.

8. Tolerancia a la serigrafía

9. Dimensiones de la superposición de la cubierta y de la resistencia a la soldadura

10. Especificación del refuerzo de área abierta de tendido de cubierta

La distancia de superposición para esto debe ser de un mínimo de 0.15 mm.

11. El espacio desde el borde del refuerzo hasta el orificio

12. Especificación del adhesivo

La necesidad de adhesivo solo se aplica dentro del segmento de la guía.

13. Diseño de dedos de oro

Tenga en cuenta que todas las unidades se miden en milímetros (mm)

14. Refuerzo y diseño de patrones.

Asegúrese de que el refuerzo sea 0.5 mm más corto que la línea del patrón. Esto evita la formación de grietas no deseadas.

Proceso de fabricación de circuitos impresos flexibles

Antes de dar inicio al proceso de diseño, mencionemos algunos puntos necesarios. Debe comprender que los circuitos flexibles necesitan una estrategia de equilibrio tanto para los asuntos mecánicos como eléctricos. https://youtu.be/WWi7ZQt9Yzg El proceso de fabricación general es bastante procedimental. Sin embargo, podemos dividirlo en tres segmentos principales.

Paso 1: Acumulación de PCB flexible

Tendido del Circuito. Esta es la fase básica del proceso de fabricación. Aquí nuestro enfoque comienza ayudándole a guardar el material base que se utilizará. esto es obligatorio si desea mantener bajos los costos de fabricación. Recuerde, el material principal de los circuitos Flex, es decir, la poliimida, es mucho más caro que el FR-4, por lo que es necesario utilizarlo correctamente. La forma correcta de lograr esto es asegurándose de que los circuitos estén lo más cerca posible. Esto se hace implicando la técnica de anidamiento. Es una forma de aumentar la cantidad de circuitos para cada panel. Se dará cuenta de que el diseño del circuito ordinario tiene cuatro segmentos por panel, el anidamiento lo aumenta a ocho partes, mientras que la maximización lleva el número a dieciséis. De hecho, el anidamiento correcto del circuito aumenta los rendimientos del panel.

·Bucle

Después de eso, se recomienda agregar una longitud adicional de material al circuito flexible más allá del límite del diseñador. El pequeño material se denomina bucles de servicio. Estos son los propósitos del bucle.

• Proporciona longitud adicional para el mantenimiento y montaje del circuito durante el uso si es necesario
• Compensa cualquier ligera variación que pueda existir entre el paquete y el circuito.

·Largos escalonados

Esta técnica implica la adición de una ligera longitud de material a cada una de las capas flexibles posteriores y, lo que es más importante, se desvía del radio de la curva. En particular, el material agregado debe ser aproximadamente la mitad del espesor de la capa. Esto es vital para evitar que el centro de las capas de doblez se pandee.

· Dimensionamiento de conductores

Para garantizar la máxima flexibilidad del circuito, vale la pena seleccionar el cobre más delgado, especialmente cuando el circuito se va a utilizar para aplicaciones dinámicas. Una vez más, el diseñador debe optar por trazos más anchos en lugar de trazos más gruesos. Esto es bueno para el alojamiento de cualquier necesidad eléctrica que surja.

·Trazar amplitudes

Estas medidas varían entre los proveedores. Sin embargo, los circuitos flexibles que tienen trazas de 250 µm o más, 125 µm o tamaños inferiores, 50 µm son muy comunes. En realidad, debido a la demanda cada vez mayor de dispositivos electrónicos más pequeños, los anchos de traza pequeños ahora están aumentando. Los anchos de trazo también dependen del tipo de tecnología aplicada. Los circuitos de base de poliimida pulverizada con cobre enchapado están limitados en tamaño por el mecanismo fotolitográfico. Por lo tanto, esto da como resultado pequeños componentes de circuito. Las trazas del circuito grabadas, el paso y los anchos están influenciados por el grosor del cobre. Además, el límite de paso de la traza es casi lineal con el espesor del cobre en algún rango dado. El cobre de 18 µm produciría posteriormente características de circuito de paso de 125 µm. El cobre de 35 µm produce características de circuito de paso de 175 µm y superior. Mientras que el cobre de 18 µm puede fabricar un circuito de 25 µm, presenta un paso.

·Grabando

Este proceso se realiza mediante factor de grabado. Esta es una herramienta utilizada para tratar y compensar cualquier pérdida isotrópica durante el proceso de fabricación. Por lo general, la pérdida de ancho de línea como resultado del proceso de grabado es aproximadamente el doble del espesor de la lámina de cobre. Sin embargo, muchos factores tienen impacto en el ancho de la línea, como el conductor, el tipo de cobre, la máscara de grabado y el equipo.

·Tendido de los conductores

Para lograr esto en un circuito flexible, debe hacerlo en la posición perpendicular a la curva y el pliegue. Mejoraría la flexión o el plegado al mismo tiempo que reduciría la tensión en estas regiones específicas. Recuerde, el circuito también debe enrutarse a una sola capa de cobre a través de las regiones dobladas o plegadas. Durante el enrutamiento del circuito, asegúrese de que los diseños adopten un ángulo menor que el ángulo recto. Esto es así porque tienden a atrapar algunas soluciones durante el proceso de grabado. Además, las secciones de las esquinas deben equiparse con cierta tolerancia radial para aumentar la propagación de la señal. Si se trata de una flexión de doble cara, el diseñador debe permitir espacios de aproximadamente el doble del grosor de la traza. Esto es aplicable cuando los conductores deben tenderse en las curvas y áreas de pliegue. Para evitar los efectos de haz I, el diseñador tiene que escalonar los trazos de un lado al otro. Es importante evitar vías dentro de las curvas para evitar tensiones excesivas en estas secciones.

· Planos de tierra

Las áreas de suelo deben estar sombreadas si la asignación eléctrica es suficiente. Posteriormente, se mejora la flexibilidad del circuito mientras se reduce drásticamente el peso.

Paso 2: Proceso de fabricación de placa de circuito impreso flexible

En este segmento, cómo los procedimientos se basarán en las cosas hechas en los tableros. Comenzaremos con el espaciamiento y el ancho de los conductores.

El ancho del conductor común debe estar espaciado a 375 µm. mediante el uso de películas gruesas de polímero, puede producir líneas y espacios suaves. Las películas gruesas de polímero nominal (PTF) tienen la capacidad de transportar la corriente. Sin embargo, las películas gruesas de polímero a base de plata pueden transportar el 25 % de la corriente del circuito. Las resistencias serigrafiadas también se pueden incorporar en los diseños de circuitos PTF. Tamaño de los orificios Los diámetros de los orificios pasantes en los circuitos flexibles deben ser de 200 a 250 µm más grandes que los diseños de los componentes para satisfacer los requisitos prácticos para la colocación automática de componentes. El diseño más preferido debe ser que todas las tierras y almohadillas tengan aproximadamente el doble del diámetro de los orificios.

·Dimensionamiento de los agujeros

Es posible diseñar los agujeros lo más pequeños posible siempre que el fabricante lo autorice. Este tipo de vías permiten que el trazado del circuito esté bien inclinado. Con el avance de la tecnología, es posible producir orificios pasantes de tan solo 25 -25 µm.

·Fileteado

Los puntos de terminación de pads y lands en los circuitos flexibles deben filetearse. Esta técnica multiplica el área de la almohadilla y distribuye las tensiones. Los orificios pasantes enchapados son lo suficientemente buenos si las almohadillas muy pequeñas son adecuadas para hacer una unión de soldadura confiable.

·Chapado de botones

Este es un proceso utilizado para crear un orificio pasante enchapado sustituto, la única diferencia es que los orificios pasantes y las vías están enchapados con cobre.

Paso 3: Considere las posibles restricciones químicas y físicas en el proceso de fabricación de PCB flexibles

En este paso, nos concentraremos básicamente en los otros componentes de Flex PCB, principalmente en la capa de cubierta y en los problemas de los revestimientos de cubierta. Los recubrimientos de cubierta son muchos y tienen características únicas, entre los comunes que se pueden aplicar en el proceso de fabricación, se encuentran:

·Películas con reverso adhesivo

Este tipo es muy adecuado para aplicaciones de circuitos flexibles dinámicos ya que tiene sus materias primas equilibradas de manera óptima. De hecho, este es el método de recubrimiento más utilizado por muchos fabricantes.

·Recubrimientos líquidos serigrafiables

Si realmente necesita ahorrar en sus gastos, le aconsejo que opte por esto. Además de ser fácil de usar en el bolsillo, se usa comúnmente junto con una película gruesa de polímero.

·Polímeros líquidos y peliculares fotoimaginables

En realidad, este es el nuevo método avanzado de recubrimiento. Estas capas se pueden visualizar y usar para ver las características de terminación de los circuitos flexibles. Una gran ventaja de este revestimiento es que no está asociado con ninguna irregularidad que experimenten otras capas de cobertura. Alguien podría sorprenderse y preguntarse acerca de las funciones de las capas de cobertura. A continuación se muestran las funciones de las capas de cobertura.

• Actúa como una máscara de soldadura, evitando así que la soldadura conecte las trazas entre sí.
• Protege el circuito de cualquier electrificación exterior.
• Protege el circuito de daños externos y físicos.

Básicamente, esa es la información que se incluye en el proceso de fabricación. El proceso y los segmentos pueden variar de un fabricante a otro. Se pueden incluir muchas modificaciones según convenga.

Consideraciones al comprar PCB flexible

Ahora, la tarea más desafiante para muchos es cómo elegir el mejor PCB flexible que sea eficiente para las aplicaciones.

Los circuitos flexibles tienen algunos elementos únicos en los que es necesario centrarse solo para asegurarse de adquirir uno confiable. La confiabilidad aquí está interconectada con la eficiencia, el circuito flexible debe soportar cualquier tensión mecánica y, por lo tanto, aprovecha la usabilidad a largo plazo sin averías innecesarias. Siempre que esté listo para realizar una compra, debe tener muy en cuenta los siguientes parámetros para ayudarlo a seleccionar el más adecuado.

i. Calidad y grado de PCB flexible

Estos factores dependen de los tipos de PCB flexibles. Como se discutió anteriormente, cada tipo de circuito tiene propiedades únicas y distintas que lo hacen adecuado para su uso en ciertas aplicaciones. Por lo tanto, es importante considerar comprar uno que le garantice el servicio para su aplicación como se describió anteriormente.

ii.Tipos de material

Los circuitos flexibles están hechos de capas de poliimida. Esto es a diferencia de los tableros rígidos que están hechos de Laminado epoxi reforzado con fibra de vidrio (FR-4). Las principales ventajas de la poliimida son:

• Produce aplicaciones más ligeras. Posteriormente, hacer que las placas de circuitos flexibles sean mucho más livianas.
• Da como resultado producciones de láminas delgadas ya que las capas de poliimida son siempre muy delgadas. Esta es la razón detrás de los segmentos de placa PCB más delgados en comparación con los circuitos rígidos típicos.

Claramente, la poliimida es el material diferente que realmente necesita seleccionar. Aparte de esto, vale la pena señalar que los materiales de PCB flexibles son caros en comparación con FR-4. En consecuencia, durante los diseños de los circuitos, existe una gran necesidad de conservación de la cantidad de material. Nuevamente, esto es vital ya que la cantidad de material utilizado tendría un impacto directo en los costos finales de los circuitos. Cuando el material se conserva lo suficiente, esto ayudaría a reducir mucho los costos.

iii.Trazado y espaciado mínimos

Ahora, para identificar el circuito más eficiente, confirme las trazas y el espaciado. Comencemos con el espaciado.

·Espaciado

En general, el circuito debe estar muy cerca. La forma habitual de lograr un espacio reducido adecuado es optimizar el número de circuitos en un panel determinado. Esta técnica se conoce como anidamiento. El anidamiento de circuitos da como resultado la transformación del diseño del circuito. Un diseño de circuito ordinario generalmente tiene cuatro partes para cada panel. Después del anidamiento, se producen ocho partes por circuito de panel. Pruebas adicionales darían como resultado la producción de un diseño de circuito maximizado de dieciséis partes por panel. La importancia del anidamiento de circuitos adecuado es:

• Mejora de forma impresionante los rendimientos de los paneles de circuitos.
• Eventualmente, reduce los costos del circuito.

·Anchos de trazo

Los anchos de trazo de los circuitos flexibles también son esenciales en la decisión que vas a tomar. Sin embargo, los anchos de trazado mínimos varían significativamente entre los proveedores, como se mencionó anteriormente. Por lo tanto, es prudente considerar el trazo de ancho y los espacios adecuados para sus aplicaciones antes de comprar un circuito.

·Dimensiones de PCB flexibles

Aquí veremos los diversos tamaños dimensionales de las piezas de PCB Flex.

·Número de la capa en Flex PCB

Básicamente, los precios de los circuitos son directamente proporcionales al número de capas de los circuitos. Por lo tanto, cuantas más capas, mayores serán los costos. Por lo tanto, dado que nuestra prioridad es cómo ahorrar en costos y gastos, debemos buscar algunos trucos. Debe usar dos circuitos para cubrir el trabajo que debe realizar uno solo. Tomemos, por ejemplo, en una tienda de un proveedor común, un circuito multicapa de cuatro capas es muy caro en comparación con dos circuitos flexibles de doble capa. Recuerde, los circuitos flexibles también se pueden plegar para ahorrar espacio disponible y número de capas.

·Acabado de la superficie

Es hora de concentrarse en el acabado general de los circuitos flexibles. Aquí estamos considerando la apariencia exterior de los circuitos. Este también es otro segmento importante en el que centrarse, ya que determina la calidad del circuito. Obviamente, después de la fabricación de los circuitos, las almohadillas del circuito externo requerirían un acabado para protegerlas de la corrosión. Además de garantizar que su compatibilidad coincida con la de la aplicación. El procedimiento de acabado más común es la galvanoplastia. Se pueden aplicar varios metales durante el procedimiento de galvanoplastia, como estaño, cobre, níquel, plata y oro duro y blando, etc. Aparentemente, la galvanoplastia solo se puede realizar una vez que todos los conductores están conectados a un bus externo durante la fabricación. También es posible un procedimiento alternativo sin electricidad. Esto solo se hace cuando las trazas del circuito se pueden conectar a un bus en el panel. Las alternativas incluyen nivelación de soldadura de aire caliente, oro de inmersión sobre níquel no electrolítico y estaño de inmersión, conservante orgánico de soldabilidad (OSP). Sobre todo, los circuitos deben tener un acabado superficial y esa es su lista de verificación.

·Color

Generalmente, el color de la PCB expresa el color de la máscara de soldadura. La máscara de soldadura es importante para evitar que se produzca un cortocircuito en las placas. Las placas PCB tienen varios colores, sin embargo, el más destacado es la máscara de soldadura verde. Recientemente, el uso de diferentes colores ha aumentado considerablemente, algunos de estos colores utilizados son: blanco, negro, amarillo, rojo, etc. No importa el color utilizado, no tiene un impacto directo en la eficiencia de la PCB. La única diferencia será una resolución única de la junta.

·Fabricante de PCB flexibles

Aunque la tecnología de fabricación flexible existe desde hace muchos años, sigue siendo un desafío para la mayoría. Esto porque todavía es un aspecto nuevo en la industria y, por lo tanto, solo tenemos pocos fabricantes. Desafortunadamente, hay muchos que aún no han perfeccionado su trabajo de producción. Como resultado, solo necesita ponerse en contacto con fabricantes confiables y reconocidos para obtener una cotización. Esa es toda la información que necesita tener antes de hacer una cotización con cualquier proveedor. ¿Pasamos al siguiente segmento de nuestra discusión?

Métodos de conexión de PCB flexibles en sistemas electrónicos

Los circuitos flexibles están bien construidos para permitir la conexión a otros dispositivos electrónicos.

Esta disposición se distribuye eficientemente durante la fabricación y el montaje. Una vez más, los conectores se pueden unir a los circuitos flexibles utilizando numerosos métodos. En realidad, las empresas de fabricación de conectores han diseñado efectivamente los dispositivos para que se adapten fácilmente a la conexión con los circuitos flexibles. Estos conectores pueden parecer complejos pero, de hecho, algunos son solo dispositivos simples. Habiendo sabido eso, profundicemos en la conexión de los conectores. Ahora, para los conectores tipo socket, primero se deben hacer los pines macho y hembra. Para hacer esto, conecte los pines estampados o soldados directamente a los circuitos flexibles. Para llevar a cabo este método, se pueden aplicar los siguientes métodos, es decir

I.La tecnología de circuito Flex esculpido

Esta técnica es famosa por el hecho de que puede integrar completamente el conector directamente en los circuitos flexibles. Varias aplicaciones electrónicas aplican este método ya que no requiere ninguna unión distinta de los pines. Como resultado, habrá contactos de borde de los circuitos que se extienden sin soporte justo más allá de los bordes del circuito flexible. Ahora, esto hace posible crear un pin adecuado que encaje en el zócalo.

II.Construcciones de contactos de tarjetas de borde

Esta es una forma sencilla y económica de conectar los circuitos flexibles. Se realiza plegando la zona de contacto de un circuito justo al lado del rigidizador. Ahora, este es el opuesto directo de los contactos de la tarjeta de borde en los circuitos rígidos que tienen varias conexiones de acoplamiento. Al alterar el grosor del circuito junto con refuerzos, es posible crear y acomodar varios diseños de conectores. Un conector común utilizado con los circuitos flexibles son los conectores montados en superficie. Por lo tanto, los conectores simples son apropiados para usar en los circuitos flexibles. Este tipo de circuitos son más adecuados para usar con circuitos flexibles que tienen una tolerancia estrecha.

 III.Lapp conexiones de los circuitos

Para éste se utiliza una combinación de materiales que incluyen polímeros conductores, soldados y adhesivos. Hacer esto da como resultado conexiones entre una PCB flexible y una estructura de interconexión de acoplamiento.

IV.Realización de las conexiones directamente sobre los chips aunque se han de incorporar adhesivos anisotrópicos o incluso conexiones soldadas por solape

Ahí tienes Esos son los métodos simples por los cuales los circuitos Flex se conectan a otros dispositivos electrónicos. Pasamos a la sección final de nuestra discusión.

Aplicaciones de placas de circuitos flexibles

Las sólidas propiedades de Flex Circuits lo hacen adecuado para su uso en aplicaciones sofisticadas que necesitan un alto grado de flexión o incluso precisión. Algunas de las aplicaciones comunes incluyen:

• Celulares
• Calculadoras
• Satélites
• Cámaras
• Paquetes de batería
• Sistemas de control de motores de automóviles
• Sistemas de bolsas de aire
• frenos antibloqueo
• Dispositivos de monitorización cardíaca y marcapasos
• Dispositivos de ayuda auditiva
• Bombas de combustible
• Impresoras
• Sistemas de movimiento
• Rastreadores GPS

Para Concluir

Por fin, esto marca el final de esta guía educativa. Es importante señalar que ahora conoce información importante relacionada con los circuitos flexibles. Es impresionante que ahora conozca los beneficios de estos circuitos, sus materiales principales, los tipos de estos circuitos, los mecanismos de diseño que más importan y requieren muchas consideraciones. En otros lugares, debe comprender completamente las reglas asociadas con los diseños de circuitos, así como el proceso de fabricación. Lo que es más importante, si va a realizar una cotización con un proveedor, entonces realmente necesitará dominar los aspectos que requieren consideraciones meticulosas antes de dar un paso. Eso es todo. Gracias por leer.