Placas de circuito impresso flexíveis são PCBs com um material de substrato flexível e algumas camadas de cobre que permitem a dobra. Essa flexibilidade traz diversos benefícios, como uso eficiente do espaço e resistência a choques/vibrações, que são fundamentais em várias aplicações.

Vamos analisar os diversos aspectos dessa PCB, incluindo seus materiais de construção comuns, processo de fabricação, benefícios e muito mais!

O que é uma Placa de Circuito Impresso Flexível

Como mencionado anteriormente, uma PCB flexível é uma placa de circuito com um material de base dobrável, comumente feito de poliimida.

Os materiais que compõem as outras camadas também são flexíveis e podem suportar dobras sem quebrar ou rachar.

Você pode dobrar, curvar ou torcer PCBs flexíveis para encaixar em espaços apertados, o que é importante quando você deseja que o circuito se adapte ao formato do produto final, como um dispositivo vestível.

Outra vantagem importante da PCB Flexível é sua resistência a vibrações, o que a torna adequada para aplicações automotivas, aeroespaciais e de aviação.

Tipos de Placas de Circuito Flexíveis

Aqui estão os tipos de PCBs flexíveis:

PCBs Flexíveis de Face Simples

São as PCBs flexíveis mais comuns que você pode encontrar. Possuem uma camada condutora com um filme dielétrico flexível.

Também são impressas em apenas um lado, tornando-as mais baratas de produzir.

PCBs Flexíveis de Dupla Face

Possuem impressões em ambos os lados do material dielétrico. Consequentemente, acomodam mais componentes e possuem melhor capacidade de gerenciamento de energia do que outras placas.

Por outro lado, são mais caras de fabricar.

PCBs Flexíveis Multicamadas

Possuem mais de duas camadas de condutores, tornando-as adequadas para aplicações militares e aeroespaciais.

Além disso, possuem circuitos densos e são mais caras de fabricar.

Placa de circuito flexível multicamadas com padrões de roteamento complexos

PCBs Rígido-Flexíveis

Como o nome sugere, são uma combinação de placas de circuito rígidas e flexíveis. Mais especificamente, são placas de circuito rígidas com substratos de conexão flexíveis.

Devido à sua construção, você as encontrará principalmente em dispositivos inteligentes e aplicações militares.

PCBs Flexíveis HDI

HDI é uma sigla para High-Density Interconnect (Interconexão de Alta Densidade).

PCBs flexíveis HDI possuem múltiplas microvias e estruturas finas que possibilitam uma maior densidade de fiação por unidade de área do que as placas de circuito tradicionais.

A alta densidade de fiação também aumenta a funcionalidade da placa, pois você pode montar mais componentes nela.

Outra característica definidora das PCBs flexíveis HDI é que apresentam substratos mais finos do que as placas de circuito flexíveis convencionais, o que reduz seu tamanho e aumenta seu desempenho elétrico.

Quais são os Benefícios das Placas de Circuito Flexíveis

PCB flexível demonstrando suas características de dobra

Embalagem Compacta e Leve: PCBs flexíveis possuem substratos, camadas de cobre e outros materiais mais finos do que suas contrapartes rígidas. Materiais finos significam placas leves também, o que resulta em um tamanho e peso de embalagem menores para o produto final.
Flexibilidade: Placas flexíveis podem conectar múltiplos planos durante a instalação e podem ser flexionadas várias vezes sem apresentar falhas.
Alta Confiabilidade: Pontos de interconexão são comuns ao lidar com placas rígidas e são propensos a falhas. PCBs flexíveis reduzem pontos de interconexão em circuitos, o que aumenta a confiabilidade do produto. Além disso, placas FPC podem suportar choques e vibrações, tornando eletrônicos automotivos e outros produtos altamente confiáveis.
Permite Configurações de Alta Densidade: Como permitem espaços e linhas extremamente estreitos, PCBs flexíveis liberam espaço para populações de dispositivos de alta densidade, permitindo recursos adicionais do produto.
Liberdade de Design: O design de PCB flexível não está limitado a duas camadas. As placas podem ter múltiplas camadas, algumas até combinando circuitos rígidos em várias seções. Portanto, essas PCBs podem ter configurações complexas para lidar com circuitos sofisticados.
Fluxo de Ar Aprimorado: Os designs otimizados dessas PCBs permitem que o ar fresco flua facilmente pelo produto e dissipe o calor mais rapidamente.

Quais são as Desvantagens das PCBs Flexíveis

Altos Custos de Fabricação: Os materiais usados para fazer placas flexíveis são mais caros do que os usados para fazer PCBs rígidas. Além disso, o processo de fabricação é mais complexo, e há uma alta probabilidade de danos durante o manuseio.
Difícil de Retrabalhar: Retrabalhar placas flexíveis (reparos ou modificações) é complicado porque você precisa remover o filme protetor, corrigir o problema e depois restaurar esse filme.
Densidades de Componentes Limitadas: A natureza fina e flexível dessas placas limita o número e os tipos de componentes que você pode montar nelas. Altas densidades ou componentes grandes e pesados podem sobrecarregar o substrato ou até fazê-lo quebrar.
Múltiplas Complexidades de Design: Algumas regras de design, como zero vias em áreas de dobra, escalonamento de condutores em placas multicamadas, uso de coverlays específicos, etc., tornam o design de PCB flexível complexo.
Suscetibilidade a Condições Ambientais Prejudiciais: Placas flexíveis são mais suscetíveis a produtos químicos, calor, umidade e outros fatores ambientais do que placas rígidas. Portanto, podem não ser a melhor opção para algumas aplicações.

Quais são os Materiais Comuns de PCB Flexível

Diversos materiais de PCB flexível e produtos acabados

Condutores: O material condutor mais comum usado em PCBs é o cobre, mas o usado em placas flexíveis deve ser mais fino. Portanto, é cobre recozido laminado ou cobre eletrodepositado. Outros materiais que podem ser usados como condutores incluem alumínio, Inconel, tinta de prata, constantan e cupro-níquel.
Adesivos: Esses materiais unem as camadas e incluem epóxi, acrílico ou PSAs (Adesivos Sensíveis à Pressão).
Isolantes: Isolantes separam as camadas condutoras e incluem poliimida, poliéster, PEN, PET, PEEK ou LCP. A máscara de solda, um líquido epóxi, também é um isolante.
Acabamentos: Acabamentos de superfície nas áreas de cobre expostas podem ser ENIG, ENEPIG, Estanho, OSP, ouro duro ou níquel duro. Existem várias outras opções, mas ENIG é a mais popular.

Por que Usar Reforçadores em Placas PCB Flexíveis e Rígido-Flexíveis

Reforçadores (stiffeners) fornecem resistência mecânica à PCB, o que melhora a durabilidade e confiabilidade. Reforçadores de PCB podem ser adicionados a qualquer lado da placa, e seus requisitos se enquadram nestas categorias de uso:

Rigidização de seções de conectores para melhorar o alívio de tensão durante inserções repetidas ou ao carregar conectores grandes e pesados
Para atender aos requisitos de espessura ZIF (Zero Insertion Force - Força de Inserção Zero)
Criação de uma superfície plana para posicionamento de pads e componentes SMT
Para auxiliar com restrições de dobra localizadas
Redução do estresse em componentes
Para melhorar a dissipação de calor (reforçadores metálicos)
Redução das chances de falha durante a montagem automatizada

Existem Considerações ao Projetar Placas Impressas Flexíveis

Antes de entrar no processo de fabricação, a PCB flexível deve ser projetada adequadamente, e é importante manter essas considerações de design em mente.

Ambiente de Operação

Considere o ambiente de operação final da placa, que determinará se ela precisa de camadas protetoras contra produtos químicos, altas temperaturas ou umidade.

Razão de Dobra

Este termo refere-se à relação entre o raio de dobra e a espessura da placa. A razão é importante de considerar porque placas com diferentes números de camadas têm diferentes razões de dobra, e quanto mais apertado o raio de dobra, maior a probabilidade de falha ao flexionar.

Condutores e Roteamento

As trilhas de cobre e seus caminhos de transmissão devem ser analisados cuidadosamente para determinar se serão afetados ao flexionar. Os condutores devem ser roteados perpendicularmente às áreas de dobra para evitar quebra.

Filetes de Pad

Essas adições são necessárias quando o diâmetro do pad excede a largura da trilha conectada, pois melhoram o rendimento de corrosão e a resistência do material.

Alívio de Rasgo

Considere um raio de canto grande, reforçadores e slots de alívio para evitar rasgos na PCB.

Vias

Vias cegas e enterradas devem ser usadas apenas quando necessário para PCBs multicamadas porque aumentam significativamente o custo de fabricação.

Camadas de Plano e Blindagem

Camadas de plano de terra ou referência são fundamentais para blindagem, controle de impedância e integridade do sinal. No entanto, essas camadas sólidas de cobre tornam a placa mais rígida, então devem ser incluídas no cálculo da razão de dobra.

Integridade do Sinal e Impedância Controlada

Fatores como a constante dielétrica dos materiais isolantes, largura da trilha e distância da trilha de sinal do plano de referência determinam a integridade do sinal e a impedância.

Como Fabricar Placa de Circuito Flexível: Processo de Fabricação Passo a Passo

Este processo é diferenciado dependendo se a placa flexível tem uma ou múltiplas (2 ou mais) camadas, mas geralmente segue as etapas abaixo após a seleção do material e revestimento de cobre.

Processo de fabricação e controle de qualidade de PCB flexível

Corte de Laminação Revestida de Cobre

A PCB flexível começa como um rolo de laminado revestido de cobre que é cortado em uma folha de cobre semi-acabada do tamanho de processamento necessário.

Furação

Dependendo dos arquivos de design, furos são perfurados através do laminado com diâmetros específicos usando furação mecânica ou a laser. A última é preferida porque não exerce pressão na PCB. Esses furos são então limpos e metalizados.

Laminação de Filme Seco

Filmes secos são resistências fotossensíveis que ajudam com a transferência da imagem do circuito para a camada de cobre. Este material fotorresistente é aplicado usando um rolo aquecido com a pressão apropriada para derreter e formar uniformemente sobre o cobre.

Galvanização de Padrão

A galvanização de padrão pode ser feita usando luz UV (fotolitografia) ou LDI.

Corrosão

Este processo requer uma solução química corrosiva para remover o cobre das áreas de filme seco não curado. A galvanização de padrão cria um filme positivo endurecido no material fotorresistente para formar o circuito. A corrosão corrói as outras seções para deixar o circuito.

Remoção do Filme Seco e Inspeção

O filme seco positivo endurecido é removido para deixar o circuito de cobre exposto, que passa por inspeção para curtos ou circuitos abertos usando AOI.

Laminação de Coverlay

Um overlay é um filme aplicado à PCB para protegê-la de oxidação e danos mecânicos, como arranhões. Após a aplicação, a placa passa por laminação usando calor e pressão com parâmetros específicos de calor e pressão para evitar danos.

Acabamento de Superfície

O acabamento de superfície é importante sobre as áreas de cobre expostas para protegê-las de oxidação. Também simplifica a soldagem.

Impressão Serigráfica

A serigrafia indica as informações relevantes na superfície (pontos de teste, símbolos de advertência, logotipos, etc.), e é impressa com a máscara de solda para proteção.

Teste Elétrico

O teste elétrico requer técnicas como sondas voadoras ou cama de pregos para verificar curtos ou circuitos abertos na PCB.

Estampagem

Estampagem refere-se ao corte da folha em PCBs individuais que correspondem aos requisitos do cliente (arquivos de design).

Inspeção

A inspeção visual é necessária para garantir que a placa flexível não tenha arranhões ou contaminações.

Embalagem e Envio

As PCBs completas são embaladas de acordo com as necessidades do cliente antes do envio. Se o cliente requer montagem, as placas vão para essas plantas para formar PCBAs antes do envio.

Como Escolher o Fabricante Certo de Placa de Circuito Flexível

Produtos de circuito flexível de alta qualidade da FlexiPCB

PCBs flexíveis são placas eletrônicas delicadas que precisam de considerações de design adequadas e manuseio cuidadoso na fabricação. Portanto, você deve considerar os três E's ao escolher seu fabricante de montagem de placa flexível. São eles: expertise, equipamento e experiência.

Na FlexiPCB, temos uma equipe interna de engenheiros que usam nosso software e equipamentos de última geração para ajudá-lo com o seguinte:

Desenvolvimento de conceito
Otimização de design
Seleção de materiais
Design de stackup de PCB
Análise DFM
Análise de integridade de sinal
Análise de integridade de potência
Análise térmica
Análise mecânica

Como essas placas são delicadas de manusear, podemos cuidar do processo de montagem para você, eliminando quaisquer complexidades que possam surgir do seu lado.

Nossa solução de montagem turnkey de PCB também abrange fornecimento e aquisição de materiais, controle de qualidade, testes, embalagem, envio, suporte pós-venda e manutenção, e recomendamos este serviço porque permite que façamos todo o trabalho arriscado e difícil para você a custos razoáveis.

Linha de produtos FlexiPCB exibindo diversas soluções de circuitos flexíveis

Perguntas Frequentes

As PCBs flexíveis são confiáveis?

De modo geral, a maioria das placas de circuito impresso flexíveis são confiáveis e duráveis. Isso ocorre porque os fabricantes fazem essas PCBs usando materiais de substrato flexíveis como poliimida.

Depois, eles as utilizam em dispositivos que precisam ser flexíveis.

Por exemplo, usamos PCBs flexíveis em dispositivos vestíveis como relógios.

Por outro lado, a confiabilidade da sua PCB flexível dependerá da qualidade de sua construção. As mal fabricadas não serão tão confiáveis quanto PCBs de alta qualidade.

Por que os circuitos de PCB Flexível são caros?

Algumas PCBs flexíveis são mais caras que PCBs rígidas por várias razões. Primeiro, são mais complexas de projetar e fabricar.

Consequentemente, os fabricantes alocam mais recursos para fabricar uma PCB flexível do que fariam com placas de circuito tradicionais.

Segundo, os substratos de PCB flexíveis são mais caros que os materiais usados para fazer PCBs rígidas.

Por exemplo, substratos de poliimida custam mais do que os materiais rígidos que os fabricantes usam em PCBs tradicionais.

Terceiro, a natureza flexível das PCBs torna o processo de fabricação intensivo e demorado.

No geral, isso reduz o número de placas que um fabricante pode produzir em um determinado tempo.

Como resultado, os custos de fabricação aumentam, traduzindo-se em preços de venda mais altos.

Conclusão

Em conclusão, PCBs flexíveis requerem planejamento cuidadoso, consideração e cuidado ao projetar, fabricar e montá-las para alcançar seus benefícios pretendidos.

Esses benefícios são fundamentais para as gerações atuais e futuras de eletrônicos, onde circuitos compactos, leves e confiáveis serão necessários em várias aplicações.

Com um parceiro de fabricação confiável como nós, podemos garantir placas de circuito flexíveis duráveis e de alta qualidade, porque nosso compromisso com a excelência e melhoria contínua nos manteve na vanguarda da indústria.

Entre em contato para saber mais sobre nossas soluções de design e engenharia de PCB flexível, ou solicite um orçamento hoje mesmo!

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