Projeto de PCB Flexível

Diretrizes de Projeto para PCB Flexível

As placas de circuito impresso oferecem conexões elétricas e suporte mecânico aos componentes eletrônicos. As placas de circuito flexível geralmente são encontradas em dispositivos modernos e miniaturizados. Além disso, essas placas oferecem muitos benefícios. Elas são adequadas para projetar cabos minúsculos e circuitos muito leves.

As PCBs flexíveis, também conhecidas como circuitos flexíveis, permitem que os circuitos se encaixem em qualquer produto eletrônico. Além disso, essas placas de circuito têm uma disposição exclusiva de circuitos e componentes padronizados. Se você está ansioso para projetar você mesmo suas PCBs flexíveis, este artigo é para você.

 O Que é Flex PCB?

Os circuitos impressos flexíveis, também conhecidos como circuitos flexíveis, às vezes são considerados como uma placa de circuito impresso (PCB) que pode se dobrar, quando, na realidade, há diferenças significativas entre PCBs e circuitos flexíveis no que se refere a projeto, fabricação e funcionalidade. Um erro comum que os projetistas cometem é projetar um circuito flexível usando as mesmas regras de uma PCB. Os circuitos flexíveis exigem uma configuração exclusiva e têm seu próprio conjunto de regras de projeto que a equipe da Hitechpcb chamou de "flexibilização" e trabalhou arduamente para aperfeiçoar nos últimos anos.

A PCB flexível, também chamada de Flex PCB, placa de circuito flexível ou circuito flexível, consiste em material de base PI, camada adesiva, camada de cobre, camada de cobertura e, às vezes, com reforços. Atualmente, as PCBs flexíveis estão sendo amplamente utilizadas para substituir a tradicional PCB FR4 em várias aplicações diferentes devido aos benefícios da PCB flexível, especialmente. Embora seja mais cara do que uma PCB rígida normal, o projeto certo na aplicação certa pode economizar peso e tempo na montagem, além da confiabilidade que torna a placa de circuito flexível uma consideração que vale a pena.

Um circuito impresso flexível consiste em uma camada metálica de traços, geralmente de cobre, ligada a uma camada dielétrica, geralmente de poliimida. A espessura da camada metálica pode ser muito fina (< 0,0001″) ou muito grossa (> 0,010″) e a espessura do dielétrico pode variar de 0,0005″ a 0,010″. Geralmente, um adesivo é usado para unir o metal ao substrato, mas outros tipos de união, como a deposição de vapor, podem ser usados para unir o metal.

Como Calcular o Raio de Curvatura de Sua Placa de Circuito Impresso Flexível?

Como o cobre tende a se oxidar prontamente, as superfícies expostas geralmente são cobertas com uma camada protetora; ouro ou solda são os dois materiais mais comuns devido à sua condutividade e durabilidade ambiental. Para áreas sem contato, um material dielétrico é usado para proteger o circuito contra oxidação ou curto-circuito elétrico.

O número de combinações de materiais que podem ser usados em um circuito impresso flexível é quase infinito; corrente, capacitância, resistência química e mecânica, temperaturas extremas e tipo de flexão são apenas alguns dos critérios que afetam as seleções de materiais que melhor atendem às necessidades funcionais. Um engenheiro de projeto experiente da All Flex leva em consideração os requisitos críticos ao projetar um circuito para atender às suas necessidades.

As placas de circuito impresso flexíveis (FPC) tornaram-se um componente comum de produtos eletrônicos devido ao seu desempenho de leveza e flexibilidade. Ela é amplamente utilizada em terminais inteligentes, eletrônicos vestíveis, produtos de consumo, automotivos, industriais e médicos. A miniaturização e a função integrada do desenvolvimento de produtos eletrônicos estão levando o FPC a um design de linha fina e multicamadas.

O Que é PCB Flexível Multicamada?

Esse tipo de placa de fiação impressa flexível tem várias camadas (com três ou mais camadas condutoras) e requer furos passantes. Podemos usar vias passantes, vias enterradas e vias cegas.

Um circuito flexível multicamada combina vários circuitos de um ou dois lados com interconexões complexas, blindagem e/ou tecnologias montadas na superfície em um projeto multicamada. As multicamadas podem ou não ser continuamente laminadas juntas durante todo o processo de produção. Se as necessidades de seu projeto exigirem o máximo de flexibilidade, a laminação contínua pode não ser adequada. Os circuitos multicamadas são uma solução eficaz quando confrontados com desafios de projeto como: crossovers inevitáveis, requisitos específicos de impedância, eliminação de diafonia, blindagem adicional e alta densidade de componentes. Você também pode clicar aqui para saber mais sobre o raio de curvatura da placa de circuito impresso flexível.

O Que é Uma PCB Flexível DIY?

Uma PCB flexível DIY é um circuito flexível projetado por você mesmo. Atualmente, é muito fácil imprimir circuitos flexíveis por conta própria. O método DIY é uma opção de baixo custo para projetar seus próprios circuitos flexíveis. Com o passar dos anos, a tecnologia se desenvolveu. As placas flexíveis impressas digitalmente agora são uma realidade e as PCBs flexíveis são uma alternativa econômica para profissionais e amadores.

As placas DIY oferecem condutividade previsível e qualidade repetível. Essas placas podem ser cruciais para a ampliação da produção em grande escala. Os circuitos flexíveis podem se flexionar para se ajustar, conformando-se assim a um design curvo específico. Os projetistas de PCBs podem moldar esses circuitos em formas muito complexas.

Além disso, as PCBs flexíveis são compostas por um filme revestido de cobre. O filme revestido de cobre serve como substrato da PCB. Esse filme de cobre é flexível e muito fácil de dobrar. Além disso, os traços de cobre conduzem os sinais na superfície da PCB flexível. Há diferentes tipos de PCBs flexíveis. Uma placa flexível multicamada apresenta várias camadas de folha de cobre flexível, enquanto uma placa flexível de camada dupla é composta por uma camada dupla de folha de cobre. A folha de cobre é um material central em uma placa flexível.

Equipamento Necessário para a Placa de Circuito Flexível DIY

Ao projetar sua placa flexível, você precisará destes equipamentos.

Impressora de tinta sólida

Software de projeto de PCB, como Proteus ou Eagle

Filme de poliimida

Elemento de aquecimento

Produtos químicos para gravação

Folhas de laminação de cobre Pyralux

Impressora de tinta sólida

Papel A4

Multímetro

Um laptop

Etapas do projeto de uma placa de circuito impresso flexível DIY

Organize Seu Equipamento

A organização de todos os equipamentos necessários em seu processo de design é muito importante. Certifique-se de que todas as suas ferramentas estejam em ordem. Além disso, certifique-se de que essas peças de equipamento estejam funcionando.

Tenha Seu Filme Revestido de Cobre

Você precisa de folhas finas de poliimida com cobre em um ou dois lados. A poliimida tem um alto nível de temperatura de fusão. Além disso, esse material às vezes é chamado de Kapton. A DuPont é um tipo comum de poliimida revestida com cobre.

Além disso, as folhas de pyralux estão disponíveis em várias espessuras de poliimida, espessura do adesivo e espessura do cobre. O adesivo mantém a folha de cobre e a poliimida unidas. O Pyralux LF7062 apresenta Kapton de 1 mil, adesivo de ½ mil e cobre de ½ oz. Isso é ideal para ser manuseado por uma impressora. Além disso, o Pyralux LF9120 possui 2 mil Kapton, 1 mil adesivo e 1 oz Cu.

Há outras opções, como cobre de dupla face e uma superfície rugosa. A letra R indica a superfície rugosa no final do número da peça. Além disso, essa opção é aplicável. No entanto, pode ser uma tarefa difícil alimentar a impressora com o Pryalux com cobre mais espesso.

Use Uma Impressora de Tinta Sólida

Você precisa usar uma impressora de tinta sólida. Uma impressora de tinta sólida ajuda a imprimir no filme de cobre. Além disso, essa impressora não depende do carregamento da superfície do papel. Você pode substituir facilmente a impressora de tinta sólida por um método de ferro de transferência de toner. Entretanto, uma impressora de tinta sólida é uma boa escolha.

Imprimir na Pyralux

Certifique-se de fazer um desenho e usar um alimentador manual para imprimir na folha Pyralux. Na maioria das vezes, as pessoas usam preto, mas há outras cores, como verde, ciano e outras. Além disso, o vermelho parece funcionar bem. Evite usar tons claros com pontos minúsculos. Além disso, use o modo "foto" ou "alta resolução" sempre que estiver imprimindo. Isso ocorre porque o modo de alta resolução promove maior adesão da cera.

Gravação de Cobre

Aqui, você precisará mergulhar a folha impressa em um condicionador de cobre conhecido como cloreto férrico. A imersão durará pelo menos 5 minutos. Além disso, não permita que o condicionador entre em contato com sua pele e seus olhos. A espessura do cobre, a temperatura e outras condições determinarão o tempo de gravação. Além disso, isso pode levar cerca de 25 minutos. Portanto, verifique se as áreas de cobre se dissolveram e tente observar o filme de poliimida.

O processo de gravação do cobre pode ser mais rápido se você usar uma bomba de aquário para borbulhar e permitir que o aquecimento seja de aproximadamente 40 graus Celsius. Use água morna e uma almofada ScotchBrite para esfregar os restos de cera. Como alternativa, use álcool isopropílico. Entretanto, isso pode exigir mais tempo e esforço.

Organize e Inspecione

Use o medidor AVO ou o multímetro para limpar e inspecionar a placa. Além disso, a limpeza da placa é muito importante, pois ajuda você a se livrar de quaisquer detritos na placa.

Preencher a Placa de Circuito

É hora de cortar a placa de circuito impresso flexível em pequenos circuitos e soldar. Além disso, você pode facilitar esse processo colando a placa de circuito impresso em um pedaço de metal para mantê-la firme enquanto trabalha nela. Você também pode usar a solução de revestimento "Tinnit" para facilitar a soldagem.

Benefícios das PCBs Flexíveis

As PCBs flexíveis oferecem muitos benefícios em diversas aplicações. Essas placas oferecem uma liberdade incomparável de empacotamento e, ao mesmo tempo, garantem alta densidade.

Facilidade de Montagem

As PCBs flexíveis só podem se encaixar de uma maneira. Além disso, as taxas de erro e o tempo de fabricação são baixos em comparação com a fiação tradicional. Com as PCBs flexíveis, você não precisa enrolar feixes de fios.

Economia de Espaço

Uma das principais vantagens das placas flexíveis é que elas consomem menos espaço. Portanto, isso permite a alta densidade e a miniaturização de dispositivos eletrônicos.

Alta Confiabilidade

Com a disponibilidade de conectores, menos interconexões e juntas de solda, há menos falhas. Portanto, isso ajuda a aumentar a confiabilidade.

Alta Resistência à Vibração

A ductilidade e a baixa massa de um circuito flexível minimizam o impacto quando submetido a alta aceleração ou vibração. Em contrapartida, uma massa vibratória maior de uma PCB aumentará as tensões no circuito e em seus componentes.

Gerenciamento Térmico

Um grande benefício do circuito flexível é sua capacidade de dissipar o calor em um ritmo mais rápido. Essa placa não reage facilmente a mudanças de temperatura. Portanto, ela é ideal para uso em ambientes de alta temperatura.

Regras de Design para Circuitos Flexíveis

As PCBs flexíveis geralmente são compostas por um filme de poliimida revestido de cobre. O filme de poliimida revestido de cobre é o substrato de uma PCB flexível. Além disso, esse filme não amolece quando passa pelo calor. Entretanto, ele permanece flexível após o processo de termofixação. O filme de poliimida revestido de cobre é de alta qualidade na fabricação de placas de circuito flexível. Ao projetar um circuito flexível, há regras importantes que você deve conhecer.

Entenda a Resistência à Flexão de Sua PCB

Para obter um bom projeto de PCB flexível, é fundamental saber o número de vezes que sua placa de circuito se dobrará. O cobre na PCB começará a rachar ou a se esticar se a placa flexível se dobrar mais do que pode. Além disso, é aconselhável identificar o raio de curvatura na fase inicial do processo de design. O raio de curvatura é simplesmente a curvatura da área flexível na placa de circuito impresso.

Conheça Seus Materiais

O material com base em adesivo e o material sem adesivo são os dois tipos de materiais para placas flexíveis. O uso de adesivos nas áreas rígidas pode formar rachaduras no revestimento de cobre dentro dos orifícios, pois os adesivos acrílicos podem amolecer quando aquecidos. É aconselhável integrar teardrops e âncoras ao projetar uma placa flexível com base em adesivo. DuPont Pyralux FR, Dupont Pyralux AP e Dupont Pyralux LF são materiais ideais para sua placa flexível.

Otimize o Empilhamento

Antes de começar a projetar, peça ao fabricante um empilhamento. É importante que você conheça o empilhamento que irá projetar. Reúna-se com seu fornecedor para garantir que ambos estejam de acordo com seu projeto.

Observe o Roteamento de Traços Flexíveis

O layout de seus circuitos quebra ou cria a placa de circuito. Com relação ao raio de curvatura, é aconselhável usar um raio grande, pois isso aumenta a confiabilidade da placa de circuito impresso.

A PCB flexível também é chamada de circuitos flexíveis, FPC, Flex PCB. É um tipo de tecnologia usada para montar circuitos eletrônicos por meio da montagem de dispositivos eletrônicos sobre camadas ou revestimentos plásticos flexíveis. Os revestimentos são de poliimida ou PEEK. Além disso, os circuitos flexíveis podem ser impressos sobre uma tela de prata feita de poliéster. Os circuitos flexíveis são fabricados com componentes idênticos aos das placas de circuito impresso (PCB), por isso são chamados de PCB flex. Eles são amplamente usados nas seguintes tecnologias.

Smartphones

As PCBs flexíveis fazem parte da conexão de sinal para peças giratórias e outras peças dobráveis em smartphones. Por exemplo, telefones com tela dobrável já estão disponíveis no mercado de smartphones. A Samsung, a Huawei e a tecnologia Royole lançaram o telefone de tela cheia dobrável entre 2018 e 2019. Os circuitos flexíveis são mais ideais para dispositivos eletrônicos que integram telas flexíveis devido às suas características de flexão.

Eletrônicos Automotivos

As placas de circuito flexível oferecem um alto nível de confiabilidade. Além disso, essas placas apresentam características de durabilidade e resistência ao calor. Todas essas propriedades são ideais para componentes eletrônicos automotivos. Você encontrará circuitos flexíveis em luzes de LED para automóveis, navegação, sensores, telas de automóveis e muito mais. Há mais demanda por PCBs flexíveis, pois o setor automotivo continua a experimentar desenvolvimento e inovação.

Dispositivos médicos vestíveis

Esses dispositivos são amplamente usados em diagnósticos e cuidados pessoais com a saúde. Geralmente, eles são fixados no corpo das pessoas; portanto, devem ser discretos e confortáveis. Portanto, esses dispositivos precisam ter um pacote compacto e layouts densos. O Flex PCB contribui para a compactação e a complexidade dos dispositivos médicos. Essas placas permitem a fabricação de dispositivos médicos mais leves e menores devido à sua alta densidade de circuitos e flexibilidade.

Computadores

As folhas de cobre flexíveis nas placas flexíveis são responsáveis pela flexibilidade que elas oferecem. As placas de circuito flexíveis são amplamente utilizadas na fabricação de algumas partes de computadores. Por exemplo, o teclado flexível possui circuitos flexíveis. Além disso, as PCBs flexíveis estão disponíveis em computadores pessoais, laptops e muito mais.

Conclusão

Uma placa de circuito impresso flexível oferece muitas vantagens. Você pode fabricar sua própria placa flexível se seguir as regras de projeto e fabricação. Neste artigo, fornecemos um processo passo a passo de fabricação de uma placa flexível DIY.