Opciones de refuerzo para PCBs de circuito flexible

¿Por qué necesitaría un refuerzo para PCB en mi diseño de circuito flexible?

Fundamentalmente, los beneficios de usar un circuito flexible en un diseño son la capacidad de doblar y plegar el circuito y permitir que el circuito se flexione durante su uso. Estas configuraciones delgadas y flexibles resuelven un número considerable de problemas de empaquetado. Pero, ser delgado y flexible también puede presentar algunos desafíos. Es común que un conjunto de circuito flexible incluya un refuerzo para PCB, que típicamente va a ser una capa de poliimida o una capa de material FR4, para proporcionar soporte adicional y rigidez en áreas específicas.

Refuerzos para PCB de FR4

Un refuerzo de FR4 se utiliza más a menudo para soportar un área de conector. Si hay un conector pesado, o al menos pesado en relación con el peso del circuito flexible, un pedazo de FR4 puede aplicarse al flex en esa área para proporcionar estabilidad y prevenir daños a las pistas de cobre. Los refuerzos de FR4 también se utilizan para soportar áreas en el diseño que tienen un número de componentes más pequeños o ligeros y el refuerzo para PCB funciona tanto como un soporte para el peso del conector como para prevenir la flexión o doblado en esa área, lo cual podría poner estrés en las uniones soldadas.

Un refuerzo de FR4 podría ser simplemente un pedazo de FR4 con el cobre eliminado utilizado como respaldo para el área flexible, o podría tener agujeros perforados y estar registrado en el flex para permitir componentes a través del agujero. A veces, este flex "reforzado" se confunde con una construcción rígido-flexible. Hay una diferencia significativa entre un rígido-flexible y un flex con un refuerzo rígido de PCB; como refuerzo, el FR4 funciona únicamente como soporte mecánico, no hay agujeros pasantes que proporcionen conexión eléctrica entre el flex y el material rígido.

Los refuerzos de PCB de FR4 se añaden al circuito flexible como uno de los últimos pasos de fabricación y se pueden aplicar con una capa de adhesivo sensible a la presión o una capa de adhesivo termoestable. Esa decisión puede estar determinada por el uso final o la preferencia del fabricante. Desde una perspectiva de bajo costo, si el uso final no está en un ambiente particularmente duro, la aplicación de adhesivo sensible a la presión será más a menudo ligeramente menos costosa. El adhesivo termoestable requiere que el flex sea colocado de nuevo en la prensa de laminación para aplicar el calor y la presión necesarios para curar el adhesivo. El tiempo extra y la mano de obra pueden aumentar el costo. Como consejo para ahorrar costos, mantener todos los refuerzos del mismo grosor reduce el tiempo de procesamiento en la fabricación y ayuda a mantener el costo bajo.

Refuerzos de Poliimida para PCB

Los refuerzos de poliimida en las PCB tienen muchas funciones diferentes. También pueden añadir rigidez a un área de componente y prevenir la flexión y el doblado que podrían poner estrés en las uniones soldadas. Los refuerzos de poliimida para PCB pueden utilizarse para otras funciones también. Un uso típico de un refuerzo de poliimida es igualar un requisito de grosor de acoplamiento para conectores de tipo inserción. Los conectores ZIF son un método de conexión común con diseños flexibles. Estos conectores tienen una especificación de grosor específica y una tolerancia ajustada en ese grosor para asegurar que la conexión sea efectiva. Un pedazo de poliimida puede añadirse en esa área para construir el apilado hasta el grosor requerido, permitiendo que el resto del flex siga siendo más delgado y flexible. Una regla general a tener en cuenta es asegurarse de que los puntos finales del refuerzo de PCB y la cubierta se solapen por lo menos .030” para evitar introducir un punto de estrés en el diseño flexible.

Los refuerzos de poliimida también realizan otras funciones. Por ejemplo, si un circuito flexible va a tener algo rozándolo en su uso final, una capa de poliimida puede añadirse a esa área, de modo que el desgaste se produzca en la pieza no funcional de poliimida en lugar de directamente en el circuito en sí.

Los refuerzos de poliimida en los diseños de PCB también pueden usarse para ajustar el área de flexión natural en un flex al ser instalado o para crear una flexión en una ubicación específica. Por ejemplo, a medida que se instala el flex, si hay un área de flexión natural que está interfiriendo con otra pieza de la unidad, agregar una capa de poliimida ajustará esa área de flexión natural a una ubicación más deseable. Como otro ejemplo, ciertas aplicaciones se benefician al agregar piezas de poliimida en cada extremo de un área de flexión para asegurar tanto que la flexión se realice en la ubicación adecuada como para ayudar a los operadores a entender claramente dónde necesita ocurrir la flexión y la dobladura. Las ubicaciones de colocación de refuerzos de poliimida en PCBs pueden personalizarse fácilmente.

Los refuerzos de poliimida también pueden aplicarse con adhesivo sensible a la presión o con adhesivo termoestable. A diferencia de los refuerzos FR4, los refuerzos de poliimida a menudo se aplican en el mismo paso del proceso de laminación que el recubrimiento de poliimida. Esto elimina un paso extra en el proceso para los propios refuerzos de PCB. De hecho, si se especifica adhesivo sensible a la presión, a menudo puede aumentar el costo debido a que se requiere un procesamiento adicional. Más adelante en el proceso, las áreas con refuerzo de poliimida se perforan o se fresan junto con el contorno del circuito eliminando cualquier preocupación de registro.

Para responder a la pregunta original...

En un diseño de PCB con circuito flexible, los refuerzos tienen muchas funciones. La más común es proporcionar soporte al área de un conector, ya sea por preocupaciones con el peso de un componente o para soportar un área de componente y eliminar el estrés en las uniones soldadas. Las áreas de inserción de conectores típicamente requieren una capa adicional de poliamida para construir esa área hasta el grosor de acoplamiento especificado. Más allá de esos usos comunes, los refuerzos de PCB se pueden utilizar para construir un área de desgaste en el uso final y ajustar las ubicaciones de doblado en la instalación final.

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