Errores comunes en el diseño de circuitos flexibles y cómo solucionarlos

La capacidad de doblarse, flexionarse y plegarse son uno de los principales beneficios de los materiales de circuitos flexibles y, aunque hay varios ejemplos de diseños de circuitos flexibles que resisten cientos de miles o incluso millones de flexiones, la realidad es que los diseños que se flexionan dinámicamente a menudo han tenido el diseño actualizado muchas veces antes de alcanzar un rendimiento óptimo. La buena noticia para los diseñadores nuevos en diseños de circuitos flexibles es que la mayoría de las aplicaciones de circuitos flexibles no exigen parámetros de rendimiento tan rigurosos y aplicar algunas recomendaciones comunes para mejorar la vida útil de flexión de un diseño a menudo conducirá a diseños de circuitos flexibles altamente confiables con cambios mínimos de revisión. En el blog de hoy, revisemos algunos de los errores de diseño más comunes que pueden llevar a la rotura y fractura de las pistas del circuito y cómo corregirlos. El equipo de American Standard Circuits hace las siguientes recomendaciones y ha proporcionado todas las imágenes utilizadas aquí.

Los errores de diseño más comunes provienen del estrés adicional en las áreas de doblado y flexión:   

• Las pistas pueden romperse o agrietarse cuando se utilizan ángulos agudos en el trazado de las pistas, especialmente en regiones de doblado donde hay más estrés en el circuito.

• No agregar lágrimas en la interfaz de la almohadilla a la pista.

• Colocar vías donde el flex se dobla o en el borde de la interfaz del refuerzo donde hay estrés adicional en el circuito.

• No asegurar los SMT y las almohadillas sin soporte, lo que puede llevar al levantamiento de la almohadilla durante el ensamblaje.

• Doblar, plegar o flexionar las placas de circuito impreso flexibles más allá de sus puntos de estrés.

La mayoría de los diseñadores de placas de circuito impreso han cometido uno o todos estos errores comunes mientras navegaban por la curva de aprendizaje de los matices de diseñar una placa de circuito que se estará flexionando y plegando.

Evitar ángulos agudos al trazar pistas y evitar transiciones en las áreas de flexión:

Agregar espolones de anclaje y filetes de almohadilla en la interfaz de traza a almohadilla:

La interfaz traza-pad puede ser uno de los puntos más débiles en un diseño de circuito flexible y una área propensa a romperse, agrietarse y potencialmente levantarse durante las operaciones de soldadura y ensamblaje. Puedes ver en los ejemplos anteriores que los diseños “robustos” que utilizan espolones de anclaje y filetes de pad aumentan significativamente el cobre capturado por el recubrimiento y aumentan el área superficial en la interfaz pad-traza, incrementando la fuerza del pad. Muchos diseños requieren anchos de conductor estrechos para pasar a través de un campo de conector; este ancho de conductor estrecho se utiliza a menudo en todo el diseño del circuito flexible. Tomarse el tiempo para aumentar los anchos mejorará los rendimientos de fabricación y la fiabilidad general. Una nota al margen, esto es importante incluso en diseños que no se flexionan dinámicamente en el uso final. Los materiales delgados y flexibles son propensos al movimiento y al estrés durante los procesos de fabricación estándar.

Evitar colocar vías donde se pretende que el circuito flexible se doble o en el borde de una interfaz de circuito-rígido:

“Capturar” pads SMT y pads sin soporte para prevenir el levantamiento durante las operaciones de ensamblaje:

El método que proporciona la mayor capacidad de captura de pad es "capturar" el área del pad con una capa de coverlay perforado. Una capa de poliimida y adhesivo se perfora previamente y se une al material base flexible. Hay un par de cosas a tener en cuenta al usar este método. Primero, cuando se une, ese adhesivo se "exprimirá" hacia el área del pad prevista y esto debe tenerse en cuenta durante el diseño y la fabricación. Segundo, a medida que las áreas de los pads se vuelven más ajustadas, este método se vuelve cada vez más difícil. Las tolerancias de registro y el exprimido pueden reducir efectivamente el anillo anular soldable y violar las especificaciones.

Otra opción es usar coverlay fotográfico, un proceso muy similar al soldermask de los circuitos impresos tradicionales utilizando materiales específicamente diseñados para ser flexibles. Este método se presta para tolerancias ajustadas y pads "cuadrados". La desventaja de este método es que estos materiales, aunque flexibles, no son tan flexibles como el coverlay de poliimida y pueden no ser aceptables para todas las aplicaciones. Si tienes geometrías ajustadas que no se prestan al procesamiento de coverlay perforado, consulta con tu fabricante para opciones adicionales.

Utiliza pautas establecidas para doblar, plegar o curvar materiales flexibles:

Aunque los materiales flexibles están diseñados para ser doblados, flexionados y plegados, hay un límite para las tensiones que el material puede soportar. Exceder estos límites puede resultar en delaminación y fractura del conductor. Las pautas estándar son:

Construcción de un solo lado: 3-6 veces el grosor del circuito

Construcción de doble lado: 6-10 veces el grosor del circuito

Construcción multicapa: 10-15 veces el grosor del circuito

Aplicación dinámica: 20-40 veces el grosor del circuito

Por ejemplo, en un circuito de doble cara con un grosor total de 0.012”, el radio mínimo de doblado sería de 0.072”.

Estas son solo algunas de las mejores prácticas para el diseño de circuitos impresos flexibles. Un gran recurso para aprender más es el libro electrónico recientemente publicado por ASC, “The Companion Guide To……Flex and Rigid-Flex Fundamentals. Este guía de acompañamiento profundiza más en estas y otras mejores prácticas. i007ebooks.com/flexcg