Projeto de PCB flexível

Nos últimos anos, houve o notável desenvolvimento avançado da tecnologia. Um dos ajustes mais apreciados é no campo dos circuitos. Placas de Circuito Impresso Flexíveis fabricação é uma das grandes conquistas neste setor. Na verdade, é esse gadget que substituiu a necessidade de conexões, conectores e chicotes de fios construídos à mão. Agora, este guia destina-se apenas a esclarecê-lo sobre todos os problemas que surgem sobre este circuito. Fique atento e leia até o final. https://youtu.be/IKCHLPv8wCI

O que é PCB flexível?

Para iniciar nossa discussão, considere isso. Quais tipos de aparelhos eletrônicos você usa? Suponho que incluem smartphones, laptops, computadores, televisões digitais, tablets, câmeras e qualquer outro gadget.

Você já se perguntou sobre que tipo de conexões eles usam? Agora, isso curiosamente nos leva ao prato principal. PCB flexível é simplesmente um dispositivo usado em conexão elétrica simplesmente feito pela tecnologia avançada de montagem de vários circuitos eletrônicos, conectores e bons condutores elétricos (cobre) em uma única unidade de base de filme geralmente um material dielétrico.

Eles são distintamente finos, fáceis de dobrar devido à sua flexibilidade, portanto, podem ser leves e pequenos em tamanho. Essas qualidades os tornam uma marca popular entre os usuários. Rapidamente, os flex PCB estão substituindo as conexões de fios manuais convencionalmente construídas e placas de conexão. Esse foi o único propósito para projetar esses PCBs inicialmente. Alguém pode estar pensando se de fato existe PCB rígido desde que adquirimos o flexível. Absolutamente, seu palpite está certo. É importante ressaltar que o flex PCB também é conhecido como circuitos flex or circuitos impressos flexíveis. Devemos, portanto, usar esses sinônimos de forma intercambiável. Os circuitos Flex PCB são projetados e fabricados de forma distinta. Agora, é onde a maioria dos designers erram, a maioria tende a projetar os circuitos flexíveis de uma maneira semelhante às diretrizes de design das placas de circuito. Observe que os circuitos Flex são diferentes das placas de circuito. Vamos considerar isso fenomenal – Qual é a razão para nomear os circuitos Flex como “impressos”? É simples! Um processo de fabricação comum envolve a impressão do projeto dos circuitos. No entanto, devido ao recente aumento da tecnologia, a maioria dos designers fotografa ou imagem a laser como um método melhor em vez de imprimir.

Assim, os dois tipos de PCB são:

• PCB flexível
• PCB rígido

A única diferença de design entre esses dois tipos de circuitos está em sua adaptabilidade e usabilidade. Basicamente, o PCB rígido não pode ser torcido ou transformado em formatos variados, ao contrário do flexível.

Entre as listas de aparelhos eletrônicos mencionadas acima no início de nossa discussão, o PCB rígido é empregado em laptops, TVs, computadores de mesa, teclados de áudio entre outros inúmeros dispositivos. Em outros lugares, as placas de circuitos Flex são geralmente incorporadas em dispositivos altamente sofisticados ou técnicos que exigem extrema precisão. Placas de circuito flexível são incorporadas em câmeras digitais, smartphones, dispositivos GPS, satélites, aparelhos auditivos, monitores cardíacos e calculadoras digitais etc. Curiosamente, os circuitos rígidos e flexíveis podem ser usados ​​juntos em um único dispositivo para fornecer um resultado excelente. Como nossa discussão é puramente baseada em circuitos Flex, encerramos a comparação dos dois e prosseguimos para um segmento importante de nossa discussão.

Benefícios do Circuito Flexível

Os circuitos flex possuem diversos benefícios em relação a outras conexões elétricas convencionais. Ao contrário dos cabos e placas rígidas, o Flex PCB possui:

• Eliminação completa de conexões mecânicas
• Produção de sinal forte e confiável
• Diminuição das falhas de fiação
• Uma ampla faixa de temperatura operacional
• Alto nível de confiabilidade
• Tamanho menor e leve em peso.

Claramente, os circuitos Flex merecem a liderança e os elogios entre os conectores. Você não acha? Se não estiver satisfeito, vamos dar uma olhada em um benefício abrangente das placas de circuito impresso flexíveis.

1) Chances reduzidas de erros de fabricação

A produção flex envolve máquinas automatizadas e tecnologicamente avançadas. Isso faz com que o processo de construção seja eficiente e eliminando diversas falhas de produção que podem ocorrer. Por outro lado, esses erros são propensos nos fios e cabos projetados manualmente.

Isso não significa que os circuitos Flex são infalíveis. Podem ocorrer alguns erros relacionados à máquina, embora insignificantes. Devido a este tipo de tecnologia de produção, os vários circuitos são fixados apenas nas posições corretamente projetadas.

2) Redução do período de montagem e despesas

Uma característica marcante da montagem flex é que ela realmente não requer muito trabalho manual para a construção, apenas processos simples e fáceis resumem toda a técnica. Os sistemas de interconexão completos são instaláveis ​​ou substituíveis em vez de toda a placa.

Tudo isso reduz as chances de erros de fabricação de fiação e, eventualmente, minimiza os custos que podem ser incorridos em conexões contínuas. Os circuitos flexíveis também não envolvem outros processos mecânicos subsidiários, como soldagem, encapsulamento e roteamento de peças, que são bastante caros. Totalmente, não importa o volume de produção dos circuitos Flex, você tem certeza absoluta de economia de custos e eficiência de tempo.

3) Desenhos e formas variados

Você já tentou criar formas e desenhos torcendo material flexível como um elástico? Quantas configurações você conseguiria? Incontável certo?

Uma característica importante do Flex é sua capacidade de assumir uma configuração tridimensional em oposição às duas dimensões restritas das placas rígidas. Esta é uma característica importante que leva os designers a mudar seu foco para circuitos flexíveis. Assim, esse tipo de flexibilidade faz com que o circuito possua designs e formas infinitas, assim como as inúmeras opções disponíveis ao trabalhar com fitas. Essas formas variam de configurações altamente complexas a simples. Significativamente, eles são treinados para funcionar prontamente em condições hostis. Alguns dos projetos de circuitos flexíveis comuns são:

• Projetos em camadas rígido-flexíveis
• Pinos e conectores
• Linhas finas
• stiffeners
• blindagem
• Palete de montagem
• bobinas
• Montagem em superfície e colagem seletiva

4) Oferece flexibilidade adequada ao instalar

Este também é outro benefício principal de trabalhar com circuitos flexíveis. Durante a execução, eles podem ser usados ​​com outro elemento, pois esses circuitos podem se interligar entre os planos.

Portanto, eles só precisam de espaço limitado, além de sua maior redução de peso. Em resumo, esses circuitos podem ser manobrados separadamente durante a instalação, mas nunca sofrem nenhuma falha elétrica.

5) Aproveita aplicações de maior densidade

Os circuitos flexíveis fornecem espaço para as inúmeras linhas minúsculas. Isso, portanto, levaria à produção de gadgets de alta densidade.

A vantagem indiscutível deste mecanismo é o fato de que este dispositivo mais denso e condutores leves podem ser projetados em uma mercadoria. Isso permite a criação de espaço para configurar as funcionalidades do produto.

6) confiável e durável

Excepcionalmente, os circuitos flexíveis são capazes de se mover e torcer por vários ciclos sem nenhum dano causado, pois a energia e o sinal são fornecidos suficientemente sem nenhum lapso. Este é um recurso encontrado nos dispositivos que possuem as partes móveis. Também não sofre de efeitos térmicos. Por quê? Porque é feito de poliimida que tem excelente resistividade ao calor.

Outras vantagens devido a isso são:

• permitindo ao dispositivo uma ampla gama de efeitos de calor variados.
• Fornece uma base adequada para montagem em comparação com placas rígidas.
• Aproveita uma máscara de solda estável para as peças do circuito.

Em casos de vibrações extremas ou aceleração desnecessária, o flex PCB limita efetivamente o impacto sobre si mesmo. Por quê então? Os circuitos flexíveis têm ductilidade e pouca massa.

7) Regulação térmica adequada

Vamos fazer um pouco de matemática. Um objeto minúsculo tem uma grande área de superfície em relação ao volume. Flex PCB não é uma exceção. Além disso, é projetado de forma compacta. Todos esses recursos garantem que um pequeno caminho de calor seja designado. Além disso, o design flexível pode regular termicamente o calor de ambos os lados, garantindo uma perda de calor suficiente.

8) tamanho do pacote limitado e redução de peso

O dielétrico no circuito flexível é extremamente fino, o que contribui para a forma aerodinâmica, portanto, nenhum componente volumoso seria necessário. Na verdade, um único circuito flexível basicamente substituiria vários cabos e conectores.

Os últimos registros experimentais relatam que os circuitos flexíveis ajudam a poupar cerca de 75% do espaço disponível, criando espaço para outros procedimentos de fiação. O tamanho do pacote é altamente limitado, pois o Flex PCB é altamente flexível e elástico. É importante ressaltar que o peso do pacote é outro recurso bastante minimizado.

9) Circulação de ar suficiente

Os circuitos flexíveis recebem circulação de ar adequada devido ao seu formato aerodinâmico que, por sua vez, auxilia no resfriamento dos componentes da máquina.

10) Geometria do circuito encurtado

Os padrões mais complexos e simplificados que eram inimaginavelmente difíceis de implementar nas placas rígidas foram possíveis graças aos circuitos flexíveis.

De fato, algumas tecnologias recentes colocam a eletrônica de montagem em superfície diretamente no circuito. Os prós desta técnica tornam o design mais reorganizado e simples.

11) Confiabilidade do sistema melhorada

Um grande defeito dos circuitos antigos era a falha resultante dos pontos de interconexão. Este é um grande defeito relacionado à fiação do cabo. Graças aos circuitos Flex, esse problema é bem atendido, pois essas seções de interconexão são bastante minimizadas, o que aumenta a confiabilidade do circuito. Agora, você pode querer refletir sobre esses ganhos de usar circuitos flexíveis. Eu certamente confio que você agora está convencido das necessidades de implementação de circuitos flexíveis em oposição a outros circuitos tradicionais. Vamos continuar?

Materiais Primários de Flex PCB

Esses dispositivos são feitos de diferentes componentes, desde recursos simples disponíveis localmente até outros tipos especiais de substâncias. Os quatro principais materiais são:

• O substrato e os materiais de sobreposição de cobertura
• Materiais condutores
• Adesivos
• Isoladores

Observe que os circuitos flexíveis podem ser feitos de diversos materiais. As principais considerações feitas ao selecionar os materiais a serem incorporados na fabricação são:

• Condutividade e tolerância de corrente
• Capacidade
• resistividade química e mecânica
• condutividade térmica
• grau de flexibilidade

Por que não discutimos especificamente cada item?

· Materiais de Revestimento de Substrato e Cobertura

Estes incluem todos os outros materiais que são usados ​​para cobrir o material condutor. A razão por trás disso é bastante simples. Embora o cobre seja um excelente condutor de eletricidade, ele tem uma limitação, o cobre oxida facilmente resultando na formação de uma fina camada em sua superfície. Por esta razão, as superfícies de cobre expostas são cobertas com substratos e materiais de revestimento de cobertura. Os dois materiais comuns usados ​​para fazer isso são ouro ou solda.

Estes dois materiais são preferidos devido às suas duas principais propriedades físicas, ou seja, boa condutividade e durabilidade quando expostos ao meio ambiente que é a capacidade de resistir à ferrugem.

·Materiais Condutores

Como estamos lidando com eletricidade aqui, o principal material condutor amplamente utilizado em circuitos Flex é o cobre. No entanto, o cobre é modificado em diferentes espessuras adequadas às necessidades de cada cliente. O cobre é recomendado, pois oferece uma boa relação custo-benefício, o que significa que o cobre é econômico. A tabela abaixo resume os diferentes tipos de materiais utilizados e suas espessuras correspondentes.

Outros materiais condutores podem incluir:

• Carbono
• Tinta Prateada
• Inconel
• Constantino
• alumínio

·Adesivos

Para circuitos flexíveis, os adesivos são essenciais para fixar o metal condutor firmemente ao substrato. A seleção de adesivos é bastante processual e precisa ser feita com extremo cuidado, pois precisamos do melhor para produzir os melhores resultados.

Principalmente a escolha do tipo é feita de acordo com as necessidades e preferências do cliente, bem como a espessura do condutor. Em alguns poucos casos, os fabricantes usam a deposição de vapor para unir o condutor ao substrato. Aqui estão alguns adesivos comuns que lhe darão os melhores resultados.

• Epóxi
• Acrílico
• Adesivos Sensíveis à Pressão

· Isoladores

Um isolante é simplesmente uma substância que não transmite facilmente radiações térmicas (calor). Um isolador faz parte do circuito flexível para evitar a emissão de calor durante a operação. Isso é útil para evitar qualquer dano térmico ao usuário durante a fiação. Os isoladores formam uma das partes principais do Flex PCB. Portanto, é fundamental usar um isolante que seja o mais eficaz possível. De fato, o tipo de isolante utilizado afetará diretamente a durabilidade do circuito Flex. A seguir estão os isoladores adequados.

• Poliimida
• Naftalato de polietileno e tereftalato de polietileno
• Máscara de solda
• Máscara de solda flexível

Agora que você conhece as principais partes do flex PCB, a seguir veremos as estruturas de design do PCB.

Tipos de Estruturas de Design de PCB Flexível

Uma vasta gama de designs para os circuitos está disponível no mercado, dependendo dos tamanhos, funcionalidade e até mesmo da configuração da estrutura. Quando se trata de Flex PCB, existem apenas tipos limitados. Existem diferenças muito essenciais entre os tipos basicamente em termos de seus procedimentos de fabricação. A seguir estão os principais tipos.

• Placas de circuito impresso flexíveis de um lado
• Placas de circuito impresso flexíveis de dois lados
• PCB flexível esculpido
• Placas de circuito flexíveis multicamadas
• PCB rígido-flex

Vamos avaliar cada um construtivamente.

·Placas de Circuito Impresso Flexível de Lado Único

Assim como o nome, este tipo de PCB consiste em apenas uma única camada de material condutor no filme dielétrico. Em alguns PCBs, o condutor é colocado entre materiais isolantes duplos ou em um lado. Independentemente do projeto de construção, significaria, portanto, que qualquer execução relacionada aos componentes só pode ser feita de um lado.

Adicionalmente, por meio de furação ou método a laser, podem ser feitos furos na base do filme. Os orifícios fornecem um caminho para a passagem dos condutores dos componentes durante a interconexão. Os cabos são geralmente soldados. Apesar do fato de que a criação de um revestimento de camada protetora é a prática mais comum para a fabricação de circuitos, para PCB flexível de face única este não é um procedimento obrigatório.

· Placas de Circuito Impresso Flexível de Dois Lados

Ao contrário do único lado, este tipo tem camadas condutoras duplas. Notavelmente, os materiais condutores devem ter um isolante entre eles para separação. Este tipo flexível é formulado com furos passantes chapeados. o principal papel desses orifícios é fornecer uma conexão entre os dois metais condutores.

Embora não seja uma prática comum, os furos passantes revestidos podem ser omitidos em alguns circuitos. Nesse caso, os recursos associados do flex serão acessados ​​por meio de um único lado. A camada de cobertura externa protetora pode ser fabricada em ambos, um ou nenhum dos lados do circuito. Para a maioria dos designers, essa técnica não é considerada e, portanto, a camada protetora geralmente fica em ambos os lados. Observe que todas essas personalizações dependem de preferências e requisitos de design. O PCB flexível de dupla face é adorado por muitos engenheiros, pois facilita o projeto de interconexões.

· PCB flexível esculpido

Para este, é uma combinação de PCB flexível simples e dupla face com orifícios passantes chapeados. por esta razão, este tipo tem espessuras variadas ao longo de seu padrão de circuito. A espessura variável resulta de tamanhos de cobre. O cobre pode ser projetado para ser mais espesso em outras regiões em comparação com outras. A diferença de espessura é afetada por dois fatores principais, ou seja, capacidade de corrente e força.

Para a capacidade de corrente, as áreas que recebem mais corrente são mais espessas em comparação com as regiões mais finas correspondentes. Especificamente o ponto terminal do circuito. Da mesma forma, as áreas do circuito flexível que precisam manter uma estabilidade devem ser mais espessas, em oposição a outras partes mais finas que precisam ser flexionadas, aumentando a flexibilidade. O ponto terminal pode, assim, ser usado como um conector e conectado diretamente a um soquete. Para conseguir essa diferença de espessura, o processo de gravação seria perfeito para isso. A seguir estão as vantagens do uso de circuitos flexíveis esculpidos.

• Reduz consideravelmente o orçamento, pois elimina qualquer necessidade de compra de conectores.
• O modo de integração utiliza custos trabalhistas, portanto, os clientes podem obter economias.
• Economia de peso e espaço já que os conectores são eliminados. Isso também aumenta a flexibilidade.
• Altamente confiável e superior em termos de funcionalidade.

· Placas de circuito flexíveis multicamadas

Este é um tipo que tem mais de três camadas de materiais condutores. A camada isolante está entre cada um dos materiais condutores. Além disso, as camadas externas podem ser opcionalmente cobertas. Esses tipos combinam os PCBs de um e dois lados em uma unidade blindada para formar a forma multicamada.

As camadas são adicionalmente fixadas e conectadas por meio de furos passantes chapeados. A laminação é um procedimento básico que pode ser considerado durante o processo de fabricação. Durante o processo de formulação do circuito multicamada, a laminação continuada pode ser opcionalmente implementada. Os únicos lugares reservados nesta prática são os incorporados nos orifícios passantes do chapeamento. No entanto, se você precisa de alta flexibilidade com seu circuito, a laminação contínua não é uma opção a ser considerada. Para esta prática você pode considerar a laminação irregular, as únicas seções poupadas são as dobradas ou flexionadas. Com placas de circuito flexíveis multicamadas, é muito possível:

• Impedância de controle
• Limite de cruzamento
• Eliminar diafonia
• Regular a blindagem

· PCB rígido-flexível

Esta é uma combinação de substratos rígidos ou flexíveis que são laminados e unidos em uma unidade inteira. Este tipo também possui duas ou mais camadas de material condutor com materiais isolantes entre elas. As camadas de isolamento podem ser rígidas ou flexíveis.

Notavelmente, os circuitos Rígido-Flex podem parecer familiares e difíceis de distinguir de circuitos multicamadas com reforços. A única diferença notável entre os dois é que os circuitos rígidos-flex têm metal condutor nas camadas rígidas. Os furos passantes chapeados neste tipo também interligam eletricamente as zonas rígidas e flexíveis. No entanto, vias cegas e enterradas estão isentas. Medidas opcionais podem ser incorporadas. Isso inclui:

• stiffeners
• Pinos
• conectores
• Componentes
• dissipador de calor
• Suportes de montagem

Espero que agora você saiba diferenciar diferentes tipos de Flex PCBs.

Considerações de design de PCB flexível

O design do flex PCB deve ser consistente entre os componentes elétricos e mecânicos dos circuitos. Todos esses segmentos tiveram um grande impacto na usabilidade e durabilidade dos circuitos e, portanto, precisam de um exame minucioso. É importante ressaltar as considerações mecânicas a serem feitas para modificar o layout do circuito. Vamos, portanto, discutir as propriedades do circuito que precisam de atenção séria.

· Larguras de traço

Primeiro, a faixa de tamanho para larguras de rastreamento de circuitos varia de acordo com o fornecedor. Vários fatores afetam as produções de diferentes larguras de traço. Os mais notáveis ​​são:

eu. O mercado exige

Devido à demanda cada vez maior por pequenos aparelhos eletrônicos, circuitos flexíveis com larguras de traço iguais ou inferiores a 50 µm ou 0.002″ estão sendo cada vez mais produzidos. Já os circuitos flexíveis com larguras de traço de 250 µm ou 0.010″ estão facilmente disponíveis no mercado. Curiosamente, aqueles com larguras de linha de 125 µm ou 0.005″ conquistaram seriamente o mercado.

 ii. Aspecto tecnológico utilizado no processo de fabricação

Criticamente, a tecnologia aplicada no procedimento de fabricação leva amplamente a diferentes larguras mínimas de traço. A técnica de utilização de circuitos de base de poliimida pulverizada com cobre revestido resulta em tamanhos de circuitos limitados que de outra forma são regulados pela técnica fotolitográfica. Assim, apenas um número muito pequeno de circuitos pode ser feito pelo fabricante. Em outros lugares, os traços de largura do circuito gravado junto com o passo dependem apenas do grau de espessura da base da folha de cobre. Em resumo, o limite do passo do traço variará muito de acordo com o tamanho da espessura do material de cobre usado. A tabela a seguir fornece uma visão sobre isso. No entanto, observe que esses valores podem variar dependendo do fornecedor.

· O condutor no projeto

O desenho do condutor é frequentemente inclinado em direção à sua largura e espessura. Esses parâmetros são significativamente determinados pelos requisitos de corrente, a queda de tensão e as medidas de controle de impedância característica. Um circuito dinâmico deve ser construído com materiais de cobre muito mais finos. Como resultado, qualquer projetista precisa optar por traços mais largos em vez de mais espessos para ser flexível no cumprimento dos requisitos elétricos básicos. Na maioria dos fabricantes de PCBs flexíveis, são usados ​​cobre de 35µm (1 oz) e 70µm (2 oz). além disso, folhas de cobre de 18 µm (0.5 onças) de espessura e inferior estão aumentando continuamente.

·Tolerâncias de esboço da placa de circuito flexível

Agora este é um dos aspectos mais cruciais do design do FCB. A aplicação de tolerância adequada e correta é uma questão de preocupação tanto para os usuários do circuito quanto para os fabricantes. É uma prática de fabricação recomendada fornecer uma tolerância de tolerância maior para todos os recursos e segmentos. Isso ocorre porque os materiais de base dos componentes são propensos a quebra mecânica, resultando em dificuldade em fornecer medições precisas. Para corrigir isso, você pode usar vários dados em circuitos maiores. Além disso, é recomendável usar um dado primário ou mestre enquanto os outros se tornam secundários ou escravos. Isso resultaria em uma medição mais precisa do circuito e no posicionamento do dispositivo durante a montagem. Em outros lugares, tolerâncias apertadas também podem ser fornecidas sob técnicas e considerações especiais. Além disso, tolerâncias apertadas são bastante caras devido aos altos riscos potenciais que possuem. Atualmente, a maioria dos fabricantes de circuitos produz circuitos com tamanhos de 35 a 50µm, enquanto outros 25µm e até 10µm.

· Distância mínima para bordas de design

Na verdade, a menor distância de separação entre o condutor e as arestas de projeto é geralmente de aproximadamente 375 µm. Linhas e espaços mais avançados também podem ser produzidos usando tintas de filmes espessos de polímeros. A única limitação é que pode interferir na condutividade do condutor.

·Espaço entre fios e almofadas

Isso também é chamado de espaçamento do condutor. Lembre-se de que a almofada é a seção do condutor que circunda o orifício. As almofadas servem como terminais de conexão para outros componentes elétricos. Eles também são referidos como terras ou terminais. Essencialmente, ao fabricar os circuitos Flex, uma certa quantidade mínima de espaço deve ser considerada. Por quê? Isso é vital para evitar que os condutores entrem em contato. Isso ajuda a evitar que os condutores entrem em curto-circuito. O espaçamento do condutor CAD precisa ser alocado da seguinte forma:

• Mínimo de 0.001” (25 µm) acima do tamanho mínimo especificado para todo o cobre não revestido.
• Mínimo de 0.002” (50 µm) acima do tamanho mínimo de tolerância especificado para todo o cobre chapeado.

· Geometria do condutor nas placas de circuito

Isso inclui uma combinação das modificações e simplificações feitas no condutor para garantir a funcionalidade ideal.

Tais questões incluem 

 – isso envolve uma série de questões, como manter um número mínimo de cruzamentos no layout. Isso permitiria reduzir a contagem de camadas e diminuir os custos. Além disso, permite que o espaço disponível seja maximizado. A prática geral de projeto recomendada para roteamento de circuitos flexíveis é em uma posição perpendicular à curva ou à dobra. As razões para esta prática incluem:

• Para melhorar a flexão e o procedimento de dobragem.
• Limita a quantidade de estresse gerado em toda a região.

É uma prática comum evitar que os projetos de circuitos assumam um ângulo reto ou agudo durante o roteamento do circuito. Essas posições angulares desencorajadas fazem com que o circuito aprisione soluções e pode levar à corrosão, além de dificultar a limpeza eficiente. Uma solução para isso é fazer com que os cantos tenham um raio. Este mecanismo ajuda a reduzir as reflexões nos pontos de virada, aumentando assim a propagação do sinal.

Regras de design de PCB flexível que você deve conhecer

Bem, algumas regras são aplicáveis ​​no projeto e fabricação de Flex PCB's. Essas regras garantem que todas as construções de PCB procedam perfeitamente bem, sem interpretações erradas desnecessárias das proporções. https://youtu.be/AmkD0PPDuDU Vamos discutir detalhadamente esses regulamentos. Os aspectos do Flex PCB que precisam ser regulamentados incluem:

1. Layout da folha de ligação

A folha de colagem é um grupo de folhas individuais flexíveis que são unidas e podem ser descascadas uma após a outra para atingir o nível necessário de tolerância de espessura. Depois disso, os segmentos ligados podem ser usados ​​independentemente. Lembre-se de adesivos são usados ​​para anexar essas folhas. Agora, para fazer isso efetivamente, considere essas duas regras associadas à folha de colagem.

• INCORRETO: Ao desenhar o layout da folha de colagem, a borda do segmento sem adesivo é desenhada reta. Nesse caso, ocorrerão engates de circuito aberto ou de curto-circuito.
• CORRETO: Projete a folha de colagem de tal forma que forneça um ângulo de inclinação de 45 graus em relação a uma das linhas de borda da área de montagem do LCD ou a parte traseira. Uma exceção para este procedimento deve ser o PCB flexível de lado único.

2. Design Padrão da Área de Pasta

Aqui, o design do padrão é tecnicamente manipulado para atingir um objetivo principal:

• Para manter ou alcançar uma flexibilidade extrema, escalonando completamente as linhas do padrão.
• Isso é feito seguindo os procedimentos abaixo.
• Escalonamento das linhas de padrão em cada camada.
• Escalonamento da primeira e segunda camadas.
• Posteriormente escalonando a terceira e quarta camadas.
• Consequentemente, agora você pode escalonar todas as camadas entre si.

Todas essas medidas precisam ser feitas para a linha de padrão de sinal. É importante ressaltar que essa técnica garante que nenhum padrão de camada precise ser situado acima da mesma linha. Caso contrário, pode limitar a flexibilidade.

3. Descrição da serigrafia

O objetivo desta regra é evitar qualquer possível inadimplência conhecendo a condição de produção da serigrafia. Para atingir o objetivo definido, siga o seguinte:

• Marca de texto: geralmente impressa na placa de circuito e pode incluir a marca, o símbolo e a data do cliente. A marca é geralmente de 2 mm de tamanho.
• Marca de texto do componente: ao contrário da marca de texto, esta é menor em tamanho, no mínimo 7 mm e no máximo 1.5 mm. sua posição é transferível dependendo da preferência do cliente.
• Linha de isolamento: – esta é a marca necessária para evitar qualquer curto-circuito entre as terras. A espessura padrão da linha precisa ser de 0.15 mm, enquanto a distância entre a linha e a terra é de 0.2 mm.
• Contorno do terreno – você não precisa serigrafar a linha externa do terreno. Além disso, pode ser removido se não for uma linha de isolamento.
• Linha de alinhamento – feito de acordo com o cliente
• Espaço – o espaçamento deve ser de pelo menos 0.2 mm entre as linhas.

4. Profundidade da Linha Padrão e Tolerância da Matéria-Prima

A tabela abaixo simplifica as dimensões ideais. (Todas as unidades: mm)

5. Orifícios ou Almofadas

Dê uma olhada nas tabelas a seguir para medições.

6. Tolerância da área do endurecedor e da fita (Unidades mm)

7. Desenho de lágrima

O principal objetivo deste projeto é evitar o aparecimento de circuitos abertos resultantes de rachaduras ou desconexão entre o PAD e o padrão. Tipo:

• 1 no meio do PAD e pelo orifício.
• entre terras e padrão

Siga esses passos. Você precisará de um cortador de ferramenta de lágrima para inserir o tamanho R. Se você tiver dificuldade em fazer isso, poderá fazê-lo manualmente.

8. Tolerância de serigrafia

9. Cobrir sobreposição e dimensões de resistência à solda

10. Especificação do Reforçador de Área Aberta

A distância de sobreposição para isso precisa ser no mínimo de 0.15 mm.

11. A folga da borda do reforço ao furo

12. Especificação do adesivo

A necessidade de adesivo é aplicada apenas dentro do segmento de orientação.

13. Projeto Goldfingers

Observe que todas as unidades são medidas em milímetros (mm)

14. Design de reforço e padrão

Certifique-se de que o reforço é 0.5 mm mais curto do que a linha padrão. Isso evita a formação de rachaduras indesejadas.

Processo de fabricação de circuito impresso flexível

Antes de iniciar o processo de design, vamos mencionar alguns pontos necessários. Você precisa entender que circuitos flexíveis precisam de uma estratégia de balanceamento para questões mecânicas e elétricas. https://youtu.be/WWi7ZQt9Yzg O processo geral de fabricação é bastante processual. No entanto, podemos dividi-lo em três segmentos principais.

Etapa 1: Flexão de construir PCB

Colocando o Circuito. Esta é a fase básica do processo de fabricação. Aqui nosso foco começa ajudando você a economizar o material base a ser utilizado. isso é obrigatório se você deseja manter baixos custos de fabricação. Lembre-se, o material principal dos circuitos Flex, ou seja, a poliimida é muito caro em comparação com o FR-4, daí a necessidade de utilização adequada. A maneira correta de obter isso é garantir que os circuitos sejam espaçados o mais próximo possível. Isso feito implicando a técnica de aninhamento. É uma forma de aumentar o número de circuitos para cada painel. Você deve perceber que o layout de circuito comum tem quatro segmentos por painel, o aninhamento aumenta para oito partes enquanto a maximização leva o número para dezesseis. De fato, o aninhamento correto do circuito aumenta os rendimentos do painel.

· Loop

Depois disso, recomenda-se adicionar um comprimento extra de material ao circuito flexível além do limite do projetista. O material pequeno é assim chamado de loops de serviço. Aqui estão os propósitos do loop.

• Fornece comprimento extra para manutenção e montagem do circuito durante o uso, se necessário
• Compensar qualquer pequena variação que possa existir entre o pacote e o circuito.

· Comprimentos escalonados

Esta técnica envolve a adição de um pequeno comprimento de material a cada uma das camadas flexíveis subsequentes e um desvio importante do raio da curva. Notavelmente, o material adicionado deve ser cerca de metade da espessura da camada. Isso é vital para evitar que o centro das camadas de dobra se deforme.

· Dimensionamento do condutor

Para garantir a máxima flexibilidade do circuito, vale a pena selecionar o cobre mais fino, especialmente quando o circuito for usado para aplicações dinâmicas. Novamente, o designer precisa ir para os traços mais largos em oposição aos mais grossos. Isso é bom para a acomodação de quaisquer necessidades elétricas decorrentes.

· Traçar Larguras

Essas medidas variam entre os fornecedores. No entanto, circuitos flexíveis que obtiveram traços de 250 µm ou acima, 125 µm ou tamanhos menores, 50 µm são muito comuns. Na verdade, devido à demanda cada vez maior de eletrônicos menores, as pequenas larguras de traço agora estão aumentando. As larguras dos traços também dependem do tipo de tecnologia aplicada. Os circuitos de base de poliimida pulverizada com cobre revestido são limitados em tamanho pelo mecanismo fotolitográfico. Portanto, isso resulta em pequenos componentes do circuito. Os traços do circuito gravado, o passo e as larguras são influenciados pela espessura do cobre. Além disso, o limite do passo do traço é quase linear com a espessura do cobre em uma determinada faixa. O cobre de 18 µm produziria subsequentemente recursos de circuito de passo de 125 µm. O cobre de 35 µm produz características de circuito de passo de 175 µm e acima. Considerando que o cobre de 18 µm pode fabricar o pitch de 25 µm do circuito.

· Gravura

Este processo é feito pelo fator de gravação. Esta é uma ferramenta usada para lidar e compensar quaisquer perdas isotrópicas durante o processo de fabricação. Normalmente, a perda de largura da linha como resultado do processo de gravação é cerca de duas vezes a espessura da folha de cobre. No entanto, muitos fatores impactam na largura da linha, como condutor, tipo de cobre, máscara de gravação e equipamentos.

·Roteamento dos condutores

Para conseguir isso em um circuito flexível, você precisa fazer exatamente na posição perpendicular à dobra e dobra. Isso aumentaria a flexão ou dobramento ao mesmo tempo que reduziria o estresse nessas regiões específicas. Lembre-se de que o circuito também deve ser roteado para uma única camada de cobre através das regiões de dobra ou dobra. Durante o roteamento do circuito, certifique-se de que os projetos assumam um ângulo menor que o ângulo reto. Isso porque eles tendem a prender algumas soluções durante o processo de gravação. Além disso, as seções de canto precisam ser ajustadas com alguma tolerância radial para aumentar a propagação do sinal. Se você estiver lidando com flex de dupla face, o designer precisa permitir espaços com aproximadamente o dobro da espessura do traço. Isso é aplicável quando os condutores precisam ser roteados nas curvas e áreas de dobra. Para evitar os efeitos do feixe I, o projetista deve escalonar os traços de um lado para o outro. É importante evitar vias dentro das curvas para evitar tensões excessivas nessas seções.

· Planos terrestres

As áreas de terra precisam ser hachuradas se a alocação elétrica for suficiente. Depois, a flexibilidade do circuito é aprimorada enquanto o peso é drasticamente reduzido.

Etapa 2: Processo de fabricação da placa de circuito impresso flexível

Neste segmento, como os procedimentos devem ser baseados nas coisas feitas nas placas. Começaremos com o espaçamento e a largura do condutor.

A largura do condutor comum precisa ser espaçada em 375 µm. pelo uso de filmes espessos de polímeros, você pode produzir linhas e espaçamentos suaves. Nominal Polymer Thick Films (PTF) tem capacidade de transportar a corrente. No entanto, filmes espessos de polímeros à base de prata podem transportar 25% da corrente do circuito. Resistores impressos em tela também podem ser incorporados nos projetos de circuitos PTF. Dimensionamento de furos Os diâmetros para furos passantes em circuitos flexíveis devem ser 200 – 250 µm maiores do que os projetos de componentes para satisfazer os requisitos práticos para colocação automática de componentes. O projeto mais preferido deve ser que todas as terras e almofadas tenham cerca de duas vezes os diâmetros dos furos.

· Dimensionamento dos furos

É possível projetar os orifícios tão pequenos quanto possível, desde que esteja bem com o fabricante. Esses tipos de vias permitem que o layout do circuito seja bem inclinado. Com o avanço da tecnologia, é possível produzir através de furos tão pequenos quanto 25 -25 µm.

· Filetagem

Os pontos de terminação das almofadas e dos aterramentos nos circuitos flexíveis precisam ser filetados. Esta técnica multiplica a área da almofada e distribui as tensões. Os furos passantes chapeados são bons o suficiente se almofadas muito pequenas forem adequadas para fazer uma junta de solda confiável.

· Chapeamento de botões

Este é um processo usado para criar um orifício de passagem banhado substituto, a única diferença é que os orifícios e vias de passagem são revestidos com cobre.

Etapa 3: considerar possíveis restrições químicas e físicas no processo de fabricação de PCB Flex

Nesta etapa, vamos nos concentrar basicamente nos outros componentes do Flex PCB, principalmente a camada de cobertura e as questões de revestimento de cobertura. Os revestimentos de cobertura são muitos e possuem características únicas, dentre as comuns que podem ser aplicadas no processo de fabricação, estão:

· Filmes com adesivo

Este tipo é altamente adequado para aplicações de circuitos flexíveis dinâmicos, pois possui suas matérias-primas perfeitamente balanceadas. De fato, este é o mais usado por muitos fabricantes para repintura.

· Sobretudos líquidos imprimíveis em tela

Se você realmente precisa economizar em suas despesas, recomendo que você faça isso. Além de ser de bolso, é comumente usado em conjunto com filme espesso de polímero.

· Polímeros líquidos e filme fotoimagináveis

Na verdade, este é o novo método avançado de repintura. Esses revestimentos podem ser visualizados e usados ​​para visualizar os recursos de terminação dos circuitos flexíveis. Uma grande vantagem deste revestimento é que ele não está associado a quaisquer irregularidades que são experimentadas por outras camadas de cobertura. Alguém pode se surpreender e se perguntar sobre as funções das camadas de cobertura. Abaixo estão as funções das camadas de cobertura.

• Ele atua como uma máscara de solda, evitando assim que a solda circule os traços juntos.
• Abriga o circuito de qualquer eletrificação externa.
• Protege o circuito de danos externos e físicos.

Basicamente, essa é a informação que está envolvida no processo de fabricação. O processo e os segmentos podem variar de um fabricante para outro. Muitas modificações podem ser incluídas conforme adequado.

Considerações ao comprar o Flex PCB

Agora, a tarefa mais desafiadora para muitos é como escolher o melhor Flex PCB que seja eficiente para aplicativos.

Os circuitos Flex possuem alguns elementos exclusivos que precisam ser focados apenas para garantir que você adquira um confiável. A confiabilidade aqui está interconectada com a eficiência, o circuito flexível precisa sustentar qualquer estresse mecânico e, portanto, aproveita a usabilidade a longo prazo sem avarias desnecessárias. Sempre que você estiver pronto para fazer uma compra, você precisa ter em mente os seguintes parâmetros para ajudar a selecionar o mais adequado.

eu. Qualidade e Grau de Flex PCB

Esses fatores dependem dos tipos de PCB flexível. Como discutido anteriormente, cada tipo de circuito possui propriedades únicas e distintas que o tornam adequado para uso em determinadas aplicações. Portanto, é importante considerar a compra de um que garanta o serviço para seu aplicativo, conforme descrito anteriormente.

ii. Tipos de material

Os circuitos flexíveis são feitos de camadas de poliimida. Isso se opõe às placas rígidas feitas de Laminado epóxi reforçado com fibra de vidro (FR-4). As principais vantagens da poliimida são:

• Produz aplicações mais leves. Posteriormente, tornando as placas de circuitos flexíveis muito leves.
• Resulta em produções de seções finas, pois as camadas de poliimida são sempre muito finas. Esta é a razão por trás dos segmentos de placa PCB mais finos em comparação com os circuitos rígidos típicos.

Claramente, a poliimida é o material diferente que você realmente precisa selecionar. Além disso, vale a pena notar que os materiais flex PCB são caros em comparação com o FR-4. Consequentemente, durante os projetos dos circuitos, há uma grande necessidade de conservação da quantidade de material. Novamente, isso é vital, pois a quantidade de material utilizado teria impacto direto nos custos finais dos circuitos. Quando o material é suficientemente conservado, isso ajudaria a reduzir muito os custos.

iii. Rastreamento e Espaçamento Mínimo

Agora, para identificar o circuito mais eficiente, confirme os traços e espaçamentos. Vamos começar com o espaçamento.

·Espaçamento

Geralmente, o circuito precisa ser espaçado. A maneira comum de obter um espaçamento adequado é otimizando o número de circuitos em um determinado painel. Esta técnica é conhecida como aninhamento. O aninhamento de circuitos resulta na transformação do layout do circuito. Um layout de circuito comum geralmente tem quatro partes para cada painel. Após o agrupamento, são produzidas oito peças por circuito de painel. Testes adicionais resultariam na produção de um layout de circuito maximizado de dezesseis peças por painel. A importância do aninhamento de circuitos adequado é:

• Melhora de forma impressionante os rendimentos do painel de circuito.
• Eventualmente, reduz os custos do circuito.

· Larguras de traço

As larguras de rastreamento dos circuitos flexíveis também são essenciais na decisão que você vai tomar. No entanto, as larguras mínimas de rastreamento variam significativamente entre os fornecedores, conforme discutido anteriormente. Portanto, é prudente considerar o traço de largura e os espaços bons para suas aplicações antes de comprar um circuito.

· Dimensões Flex PCB

Aqui veremos os vários tamanhos dimensionais das peças Flex PCB.

·Número da camada no Flex PCB

Basicamente, os preços dos circuitos são diretamente proporcionais ao número de camadas dos circuitos. Assim, quanto mais camadas, maiores os custos. Portanto, como nossa prioridade é como economizar custos e despesas, precisamos analisar alguns truques. Você deve usar dois circuitos para encobrir o trabalho a ser feito por um único. Por exemplo, em uma loja comum, um circuito de quatro camadas é muito caro em comparação com dois circuitos flexíveis de duas camadas. Lembre-se, os circuitos flexíveis também podem ser dobrados para economizar espaço disponível e número de camadas.

·Acabamento de superfície

É hora de se concentrar no acabamento geral dos circuitos flexíveis. Aqui estamos considerando a aparência externa dos circuitos. Este também é outro segmento importante para focar, pois determina a qualidade do circuito. Obviamente, após a fabricação dos circuitos, as pastilhas externas precisariam de acabamento para protegê-las da corrosão. Além de garantir que sua compatibilidade corresponda àquela para o aplicativo. O procedimento de acabamento mais comum é a galvanoplastia. Vários metais podem ser aplicados durante o procedimento de galvanoplastia, como estanho, cobre, níquel, prata e ouro duro e macio etc. Aparentemente, a galvanoplastia só pode ser feita quando todos os condutores estiverem conectados a um barramento externo durante a fabricação. Um procedimento alternativo sem eletricidade também é possível. Isso só é feito quando os traços do circuito podem ser conectados a um barramento no painel. As alternativas incluem nivelamento de solda a ar quente, ouro de imersão sobre níquel eletrolítico e estanho de imersão, conservante orgânico de solda (OSP). Acima de tudo, os circuitos precisam ter acabamento superficial e essa é a sua lista de verificação.

·Cor

Geralmente, a cor do PCB expressa a cor da máscara de solda. A máscara de solda é significativa na prevenção de qualquer ocorrência de curto-circuito das placas. As placas PCB possuem várias cores, porém, a mais destacada é a máscara de solda verde. Nos últimos anos, o uso de diferentes cores aumentou muito, algumas dessas cores usadas são: branco, preto, amarelo, vermelho etc. Não importa a cor usada, ela não tem impacto direto na eficiência do PCB. A única diferença será uma resolução de placa única.

· Fabricante de PCB Flex

Embora a tecnologia de fabricação flexível já exista há muitos anos, ainda é um desafio para a maioria. Isso porque ainda é um aspecto novo na indústria e, portanto, temos poucos fabricantes. Infelizmente, há muitos que ainda não aperfeiçoaram seu trabalho de produção. Como resultado, você só precisa entrar em contato com fabricantes confiáveis ​​e renomados para cotação. Essas são todas as informações que você precisa ter antes de fazer uma cotação com qualquer fornecedor. Vamos passar para o próximo segmento de nossa discussão?

Métodos de conexão de PCB flexível em sistemas eletrônicos

Os circuitos flexíveis são bem construídos para permitir a conexão com outros dispositivos eletrônicos.

Esta disposição é eficientemente espalhada durante a fabricação e montagem. Novamente, os conectores podem ser conectados aos circuitos flexíveis usando vários métodos. Na verdade, as empresas de fabricação de conectores efetivamente projetaram os dispositivos para serem facilmente adaptáveis ​​para conexão com os Circuitos Flex. Esses conectores podem parecer complexos, mas alguns são apenas dispositivos simples. Sabendo disso, vamos nos aprofundar na conexão dos conectores. Agora para os conectores tipo soquete, primeiro os pinos macho e fêmea devem ser feitos. Para fazer isso, conecte os pinos estampados ou soldados diretamente aos circuitos flexíveis. Para realizar este método, os seguintes métodos podem ser aplicados, ou seja,

I. A tecnologia de circuito Flex esculpida

Essa técnica é famosa pelo fato de poder integrar totalmente o conector diretamente nos circuitos flexíveis. Várias aplicações eletrônicas aplicam esse método, pois não requer nenhuma junção distinta dos pinos. Como resultado, haverá contatos de borda dos circuitos que se estendem sem suporte logo além das bordas do circuito flexível. Agora, isso possibilita a criação de um pino adequado que se encaixa no soquete.

II.Construções de contato de cartão de borda

Esta é uma maneira simples e barata de conectar os circuitos flexíveis. É feito dobrando a área de contato de um circuito logo ao lado do enrijecedor. Agora este é o oposto direto dos contatos do cartão de borda nos circuitos rígidos que têm várias conexões de acoplamento. Ao alterar a espessura do circuito junto com os reforços, é possível criar e acomodar vários designs de conectores. Um conector comum usado com os circuitos flexíveis são os conectores montados na superfície. Portanto, conectores simples são apropriados para uso em circuitos flexíveis. Esses tipos de circuitos são mais adequados para uso com circuitos flexíveis que possuem tolerância apertada.

 III. Conexões de volta dos circuitos

Para este, é utilizada uma combinação de materiais incluindo polímeros condutores, soldados e adesivos. Isso resulta em conexões entre um flex PCB e a estrutura de interconexão correspondente.

IV.Fazer as conexões diretamente nos chips, embora adesivos anisotrópicos ou mesmo conexões soldadas por volta tenham que ser incorporados

Ai está. Esses são os métodos simples pelos quais os circuitos Flex são conectados a outros eletrônicos. Passamos para a seção final de nossa discussão.

Aplicações de placas de circuito flexível

As propriedades robustas dos Circuitos Flex o tornam adequado para uso em aplicações sofisticadas que precisam de um alto grau de flexão ou até precisão. Algumas das aplicações comuns incluem:

• Celulares
• Calculadoras
• Satélites
• Câmeras
• Pacotes de bateria
• Sistemas de controle de motores automotivos
• Sistemas de airbag
• Freios anti-trava
• Dispositivos de monitoramento cardíaco e marca-passos
• Aparelhos auditivos
• Bombas de combustível
• Impressoras
• Sistemas de movimento
• Rastreadores GPS

Conclusão

Enfim, isso marca o fim deste guia educativo. É importante observar que agora você conhece informações significativas relacionadas aos circuitos flexíveis. É impressionante que agora você esteja esclarecido sobre os benefícios desses circuitos, seus materiais primários, os tipos desses circuitos, os mecanismos de projeto que mais importam e exigem muitas considerações. Em outros lugares, você precisa entender completamente as regras associadas aos projetos de circuitos, bem como ao processo de fabricação. Mais importante ainda, se você for fazer uma cotação com um fornecedor, precisará realmente dominar os aspectos que precisam de considerações meticulosas antes de dar um passo. Isso é tudo. Obrigado por ler.