Opções de expansão para rígido

Ken Ghadia | 10 de março de 2023

Construir eletrônicos em formatos não convencionais com alta densidade de empacotamento é possível graças a projetos de circuitos tridimensionais usando placas de circuito impresso (PCBs) flexíveis e rígido-flexíveis. Aplicações avançadas em dispositivos médicos, automóveis e sistemas aeroespaciais dependem em grande parte da flexibilidade e estabilidade oferecidas pelos circuitos impressos flexíveis (FPC). Esses benefícios também os tornaram populares na indústria de wearables e na eletrônica miniaturizada. O rápido progresso nos materiais das placas e nas tecnologias de fabricação permitiu inúmeras configurações nos designs de PCB flexíveis e rígidos-flexíveis.

Com base na capacidade de dobramento necessária do seu produto, você pode escolher PCBs flexíveis ou rígidos-flexíveis para o seu projeto. A complexidade envolvida na acomodação de vários recursos exigirá camadas de sinal mais altas no empilhamento de PCB. Uma fita flexível transfere sinal entre as placas e apresenta uma pilha semelhante à seção rígida. Usando as mais recentes ferramentas de design e layout, você pode construir facilmente o empilhamento necessário para o seu produto. Ele começa com uma estrutura simétrica e de camadas uniformes até uma construção avançada de camada flexível com entreferro. Discutiremos algumas das configurações usadas nos projetos eletrônicos atuais.

Um PCB rígido-flex simples começa com duas camadas rígidas e uma flexível. Essa configuração pode fornecer apenas recursos limitados e dificilmente é usada nos gadgets atuais. Uma estrutura mais típica inclui quatro camadas rígidas com duas camadas flexíveis. A Tabela 1 representa um empilhamento simétrico e de camadas uniformes que pode suportar traços controlados por impedância.

FR4 é o material de isolamento rígido comumente usado para PCBs. A IPC 2221 fornece uma lista de materiais sugeridos com base nas classificações do produto. As fitas são feitas de poliimida flexível. Eles são mais finos em comparação com as placas que conectam. Mas seu empilhamento será semelhante ao das camadas internas do PCB rígido. A cobertura na área flexível tem a mesma funcionalidade que a máscara de solda da seção rígida. Uma máscara de solda com fotoimagem líquida (LPI) é amplamente utilizada na fabricação de PCB rígido-flexível.

Quatro camadas rígidas com duas camadas flexíveis

RÍGIDO

FLEXÍVEL

RÍGIDO

Máscara de solda

Camada de Cobre 1

Substrato FR4

Pré-impregnado

Capa

Pré-impregnado

Adesivo para capa

Camada de Cobre 2

Camada de Cobre 1

Camada de Cobre 2

Núcleo de Poliimida - Sem Adesivo

Camada de Cobre 3

Camada de Cobre 2

Camada de Cobre 3

Pré-impregnado

Adesivo para capa

Pré-impregnado

Capa

Substrato FR4

Camada de Cobre 4

Máscara de solda

tabela 1

Na Tabela 1 acima, existem quatro camadas de sinal na seção rígida e duas camadas de sinal na seção flexível. Pode haver até 20 camadas rígidas e cerca de seis camadas flexíveis em qualquer design de PCB rígido-flexível geralmente usado.

Pode-se notar que as camadas flexíveis são colocadas exatamente no centro do empilhamento para construir um design simétrico. Isto é preferido para alcançar a estabilidade mecânica do PCB. Embora algumas aplicações exijam estruturas assimétricas, um empilhamento equilibrado pode minimizar possíveis torções da placa ou problemas de empenamento.

Os conectores de força de inserção zero (ZIF) são frequentemente usados para travar cabos de fita delicados, como cabos FPC. Para evitar um circuito flexível separado para conectores ZIF, você pode estender diretamente seu projeto com uma construção de cauda ZIF. Isso economiza uma boa quantidade de espaço em áreas rígidas de PCB e melhora a conectividade do sinal.

Considerando o mesmo exemplo de um empilhamento simétrico de camadas uniformes com quatro camadas rígidas com duas camadas flexíveis, você pode modificar a seção direita do empilhamento para integrar uma construção de cauda ZIF conforme mostrado na Tabela 2 abaixo.

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