Pruebas gratis

Descargue una prueba gratis para descubrir qué software de Altium se adapta mejor a sus necesidades.

Cómo comprar

Comuníquese con su oficina de ventas local para comenzar a mejorar su entorno de diseño.

Descargas

Descargar lo último en diseño de PCBs y software EDA

  • Software de diseño de PCB
  • Altium Designer

    Entorno completo para Esquema + Diseño de PCB

  • CircuitStudio

    Herramienta de diseño de PCBs profesional de nivel básico

  • CircuitMaker

    Herramienta de diseño de PCBs con base en la comunidad

  • NEXUS

    Diseño ágil de PCBs para equipos

  • PLATAFORMA EN LA NUBE
  • Altium 365

    Conexión del diseño de PCB a la planta de fabricación

  • COMPONENT MANAGEMENT
  • Altium Concord Pro

    Complete Solution for Library Management

  • Octopart

    Base de datos de componentes extensa y fácil de usar

  • Extensiones de producto
  • PDN Analyzer

    Análisis de redes de distribución de energía natural y sin esfuerzo

  • Ver todas las extensiones
  • Embebido
  • TASKING

    Tecnología mundialmente reconocida para el desarrollo de sistemas embebidos

  • Entrenamientos
  • Cursos en directo

    Aprenda las mejores prácticas con entrenamiento instructivo disponible en todo el mundo

  • Cursos a pedido

    Obtenga conocimiento completo sin tener que salir de su casa u oficina

  • ONLINE VIEWER
  • Altium 365 Viewer

    View & Share electronic designs in your browser

  • Altium Designer 20

    Diseño de PCBs 3D™ nativo y sin estrés para profesionales

    ALTIUMLIVE

    Annual PCB Design Summit

    • Foro

      Donde los usuarios de Altium y entusiastas pueden interactuar entre ellos

    • Blog

      Nuestro blog sobre cosas que nos interesan y esperamos que a usted también.

    • Ideas

      Envíe ideas y vote por las nuevas características que desea en las herramientas de Altium.

    • Bug Crunch

      Ayude a crear un mejor software al enviar fallas y vote por lo que es importante.

    • Muro

      Un flujo de eventos en AltiumLive que usted sigue al participar o subscribirse.

    • Programa Beta

      Información sobre la participación en nuestro programa Beta y acceso anticipado a herramientas de Altium.

    Todos los recursos

    Explore el contenido más reciente desde publicaciones en el blog hasta redes sociales y documentos técnicos todos juntos para su comodidad.

    Descargas

    Vea las opciones de descarga disponibles que se adapten mejor a sus necesidades.

    Cómo comprar

    Comuníquese con su oficina de ventas local para comenzar a mejorar su entorno de diseño

    • Documentación

      The documentation area is where you can find extensive, versioned information about our software online, for free.

    • Capacitación y eventos

      Vea el cronograma y registro de eventos de capacitación en todo el mundo y en línea.

    • Contenido de diseño

      Navegue nuestra amplia biblioteca de contenido de diseño gratuito, incluidos componentes, plantillas y diseños de referencia.

    • Seminarios web

      Asista a un seminario web en línea y en directo u obtenga acceso instantáneo a nuestra serie de seminarios web a pedido.

    • Soporte

      Consiga respuestas a sus preguntas con nuestras diversas opciones de soporte directo y autoservicio.

    • Documentos técnicos

      Manténgase al día con la última tecnología y las tendencias de la industria con nuestra colección completa de documentos técnicos.

    Pensando en los rígido-flexibles – Parte 2

    Ben Jordan
    |  June 24, 2019

    ¿Cómo son fabricadas las placas de circuitos flexibles y rígido-flexibles? En este blog, hablo sobre cómo los materiales son combinados, laminados y cortados para crear el producto final.

    Los procesos de fabricación flexibles y rígido-flexibles

    En mi blog previo, comencé nuestra discusión de placas de circuito impreso rígido-flexibles mediante la discusión de los materiales utilizados en fabricar estos bichitos flexibles. Como prometí, esta semana quiero discutir cómo estos materiales son combinados, laminados y cortados para crear el producto final. La próxima semana, consideraremos todos estos pasos y abordaremos los desafíos de diseño asociados con ellos.

    Formación de los flexibles

    A primera vista, una placa típica flexible o rígido-flexible parece bastante directa. Sin embargo, su naturaleza requiere varios pasos adicionales en el proceso de formación. El comienzo de cualquier placa rígido-flexible siempre es las capas de lado simple o doble. Como se mencionó la semana pasada, el fabricante puede comenzar con un flexible previamente laminado o con una película PI desnuda, y luego laminar o recubrir el cobre para realizar el revestimiento inicial. La laminación de la película requiere de una capa fina de adhesivo, mientras que el revestimiento sin adhesivo requiere una capa “semilla” de cobre. Esta capa semilla es sembrada inicialmente utilizando técnicas de deposición por vapor (es decir, chisporroteo o “sputtering”, en inglés), y brinda la clave sobre la cual se recubre el cobre depositado por medios químicos. Este circuito flexible de uno o dos lados es taladrado, recubierto y atacado en pasos bastante similares a los núcleos típicos de dos lados en las placas rígidas.

    Pasos de fabricación de los flexibles

    La animación GIF a continuación muestra los pasos para la creación de circuitos flexibles para un circuito flexible típico de doble lado.

    Figura 1: Animación GIF que muestra el proceso de formación de un circuito flexible.

    1. Se aplica el revestimiento adhesivo/semilla

    Se aplica ya sea un adhesivo epoxi o acrílico, o se utiliza sputtering para crear una capa fina de cobre como una clave para el recubrimiento.

    2. Se agrega la hoja de cobre

    Ya sea mediante la laminación al adhesivo de hojas de cobre RA/ED (el método más convencional) o el metalizado químico sobre la capa semilla.  

    3. El taladro

    Los orificios a las vías y los pads son más frecuentemente taladrados mecánicamente. Múltiples sustratos flexibles recubiertos pueden ser taladrados de forma simultánea mediante su combinación desde múltiples bobinas, taladrando entre las mesas de trabajo, luego rodando a bobinas separadas al otro lado la máquina de taladro. Paneles flexibles previamente cortados pueden ser combinados y taladrados entre los estampados rígidos de la misma manera que son taladrados los núcleos rígidos, aunque requiere una registración más cuidadosa y es reducida la precisión del alineamiento. Para los orificios ultra pequeños, se encuentra disponible el taladro mediante láser, aunque es a un gran costo agregado porque cada película se debe taladrar por separado. Se utilizaría un láser Excimer (ultravioleta) o YAG (infrarrojo) para una precisión más alta (microvías), láseres de CO2 para orificios de talla mediana (4+ mils). Los orificios de talla grande y los cortes son perforados, pero este es un paso de proceso aparte.

    4. Recubrimiento de los orificios de paso

    Una vez creados los orificios, el cobre es depositado y recubiertos por medios químicos al igual que los núcleos de placas rígidas.

    5. Etch-resist printing

    Una sustancia fotosensible resistente al ataque es recubierta sobre las superficies de las películas, y el patrón de máscara deseado es utilizado para exponer y desarrollar la sustancia resistente antes de realizar el atacado químico del cobre.

    6. Atacado y decapado

    Luego que es atacado el cobre expuesto, la sustancia resistente al atacado es decapada del circuito flexible por medios químicos.

    7. Capa de protección (“coverlay” en inglés)

    Las áreas superiores e inferiores del circuito flexible son protegidos por una capa de protección que es cortada a la forma deseada. Pueden existir componentes montados sobre las secciones del circuito flexible, en cuyo caso la capa de protección también actúa como una máscara de soldadura. El material más común para la capa de protección es una película de poliimida adicional con adhesivo, aunque se encuentran disponibles los procesos sin adhesivo. En los procesos sin adhesivo, se utiliza la máscara de soldadura fotosensible (la misma que se utiliza sobre las secciones de placa rígida), esencialmente imprimiendo la capa de protección sobre el circuito flexible. La serigrafía también es una opción para los diseños menos finos y más baratos, con una curación final mediante la exposición a los rayos UV.

    Figura 2: Un ejemplo de un circuito flexible con capa de protección – note que las aperturas en la capa de protección son generalmente más pequeñas que los pads del componente

    Es importante tomar nota que la capa de protección es típicamente colocada sólo sobre las partes del circuito flexible que serán expuestas a la final. Para las placas rígido-flexibles, esto significa que la capa de protección no es colocada donde se encontrarán las secciones rígidas, aparte de una pequeña superposición – normalmente ½ a mm. La capa de protección puede ser incluida por toda la sección rígida, aunque hacer ésto afecta de manera adversa la adhesión y la estabilidad del eje Z de la placa rígida. Esta clase de capa de protección selectiva se refiere como “bikini” por los fabricantes de placas que utilizan este proceso, porque sólo cubre lo esencial. Además, los cortes para los pads de conexión o componentes en la capa de protección dejan por lo menos dos lados del pad para anclarse por debajo. Vamos a reexaminar ésto en el próximo blog.  

    8. Recortar el flexible

    El último paso en crear el circuito flexible es recortarlo. Esto a menudo se refiere como “estampar”. El método para hacer el estampado rentable de alto volumen es mediante el uso de un troquel hidráulico, que implica costos de mecanizado razonablemente altos. Sin embargo, este método permite la perforación de muchos circuitos flexibles de manera simultánea. Para las operaciones de prototipos y de bajo volumen, se utiliza un cortador. El cortador es básicamente una navaja bastante larga, doblada a la forma del rebozo del circuito flexible y fijada dentro de una ranura ruteada en un respaldo (MDF, madera contrachapada, o un plástico grueso como el teflón). Los circuitos flexibles luego son prensados dentro del cortador para ser recortados. Para operaciones aún más pequeñas de prototipos, es posible utilizar los cortadores X/Y (similar a los que son utilizados para crear letreros de vinil).

    Laminación y Ruteo

    Si el circuito flexible está destinado a formar parte de un apilamiento combinado rígido-flexible (que es el que nos interesa), el proceso no se detiene en ese punto. Ahora tenemos un circuito flexible que debe ser laminado entre las secciones rígidas. Esto es lo mismo que una pareja individual de capa núcleo que ha sido taladrada, recubierta y atacada, sólo mucho más delgado y flexible debido a la falta de fibra de vidrio. Empero, como fue notado previamente, se puede elaborar una capa menos flexible con PI y vidrio, según la aplicación de destino. Como esto se lamina con secciones rígidas, a la final debe ser enmarcado en un panel que también empate con las secciones de los paneles de la placa rígida.

    Apilamientos laminados

    El circuito flexible es laminado dentro del panel al igual que cualquier otras secciones flexibles y rígidas, utilizando adhesivo, calefacción y presión. Múltiples secciones de flexión no son laminadas de manera adyacente. Esto significa generalmente que cada sección de flexión tiene un conteo máximo de 2 para la capa de cobre, para mantener la flexibilidad. Estas secciones de flexión son separadas por preimpregnados rígidos y núcleos u hojas de unión PI con adhesivos acrílicos o de epoxi.

    Esencialmente, cada panel rígido es ruteado por separado en las áreas donde el flexible será permitido flexionar.

    He aquí un proceso como ejemplo de laminar sobre una placa rígido-flexible, con dos circuitos flexibles de dos capas incrustados entre tres secciones rígidas. El apilamiento de capas se parecería a aquel mostrado en las figuras 3 y 4.


    Figura 3: Cómo son combinados los paneles flexibles atacados, recubiertos, con capa de protección y estampados con los paneles rígidos de vidrio y epoxi.

    Figura 4: Diagrama de apilamiento detallado que incluye orificios de paso recubiertos para cada sección flexible, al igual que los orificios de paso recubiertos finales en la sección rígida.

    En el ejemplo de apilamiento mostrado en la figura 4, tenemos dos circuitos flexibles previamente atacados y cortados, cada uno de doble lado y recubierto. El circuito flexible ha sido estampado a un panel de ensamblaje final que incluye límites para el enmarcado – esto permitirá que el circuito flexible permanezca plano durante el ensamblaje final luego de la laminación con las secciones de paneles rígidos. Existen, por cierto, algunos posibles peligros con un apoyo inadecuado de las coyunturas de los circuitos flexibles y grandes secciones abiertas durante el ensamblaje – sobre todo en el calor de un horno de reflujo. Abordaré algunas de estas cuestiones al examinar los aspectos de diseño en la próxima publicación de mi blog.

    También se aplica la capa de protección – como pegatinas laminadas con adhesivo, o por un proceso de impresión fotosensible, como se mencionó previamente. Una vez colocadas los paneles finales flexibles y rígidos en este apilamiento de 6 capas, son laminados con las capas exteriores (superior e inferior) de hojas de cobre. Luego, se realiza otro taladro para los orificios de paso recubiertos de superior a inferior. También se puede realizar, de manera opcional, las vías ciegas taladradas con láser (la superior hasta la primera flexión, la inferior hasta la última flexión), nuevamente agregando costo al diseño.

    Los pasos finales son la impresión de la parte superior e inferior de la máscara de soldadura, la serigrafia superior e inferior y el recubrimiento de preservativo (como ENIG) o la nivelación de soldadura por aire caliente (HASL, en inglés).

    Limitaciones físicas

    Múltiples subapilamientos flexibles

    Mientras que es posible elaborar prácticamente cualquier apilamiento con secciones rígidas y flexibles, puede volverse ridículamente costoso si no tiene cuidado en considerar los pasos de producción y las propiedades de los materiales involucrados. Un aspecto importante de los circuitos flexibles que debe recordar es la ocurrencia de los estreses dentro de los materiales conforme se dobla el circuito. Nuevamente, el cobre es conocido por endurecerse durante la labor y las fracturas a causa de fatiga eventualmente vendrán a pasar, con repetidos ciclos de flexión y radios estrechos. Una manera de mitigar esta ocurrencia es con sólo utilizar circuitos flexibles de una capa, en cuyo caso el cobre reside en el centro del radio medio de flexión y, por lo tanto, el sustrato de la película y la capa de protección se encuentran en la compresión y tensión más grande, como se muestra en la figura 5. Como la polilmida es bastante elástica, ésto no es un problema, y durará por más tiempo bajo un movimiento repetido que las capas múltiples de cobre.

    Figura 5: Para los circuitos de flexión de alta repetición, es mejor utilizar cobre RA en una flexión de una sola capa para aumentar la resistencia a la fatiga (en ciclos antes de fallar) del cobre en el circuito.

    En el mismo sentido, es a menudo necesario tener múltiples circuitos flexibles por separado, pero es mejor evitar tener flexiones en secciones de superposición donde el largo de las secciones flexibles limita el radio de flexión. ¡Ah! Me estoy adelantando – escribiré más sobre estas consideraciones de diseño la próxima semana...

    Perlas adhesivas

    Como mencioné la semana previa, existen momentos en los cuales debe considerar el uso de robustecedores en donde los circuitos flexibles salen de la placa rígida. El agregar una perla de epoxi, acrílico o termofusible puede ayudar a mejorar la longevidad del ensamblaje. Pero dispensar y curar estos líquidos puede agregar pasos laboriosos al proceso de producción.

    Se puede utilizar una distribución automatizada de fluidos, pero debe tener mucho cuidado de colaborar con los ingenieros de ensamblaje para asegurar que no termina con pegotes de adhesivo goteando bajo el ensamblaje. En algunas instancias el adhesivo debe ser aplicado a mano, lo que aumenta tiempo y costo. De cualquier manera, usted debe proveer una documentación clara para el personal de fabricación y ensamblaje.

    Rigidizadores y terminaciones

    Las extremidades de los circuitos flexibles típicamente terminan en un conector, si no al ensamblaje de placa rígida principal. En estos casos, la terminación puede tener aplicado un rigidizador (más polilmida gruesa con adhesivo) o FR-4. Entonces, por lo general, también es conveniente dejar las extremidades del flexible incrustado dentro de las secciones rígido-flexibles.

    El panel

    El circuito rígido-flexible se mantiene en su panel para el proceso de ensamblaje, para que los componentes puedan ser colocados y soldados sobre las terminaciones rígidas. Algunos productos requieren que los componentes también se monten sobre el flexible en algunas áreas, en cuyo caso el panel debe ser construido con áreas rígidas adicionales para apoyar el flexible durante el ensamblaje. Estas áreas no son adheridas al flexible y son ruteadas con una mecha rebajadora de profundidad controlada (con pestañas perforadas de separación, llamadas “mouse bites” en inglés) y finalmente perforado a mano después del ensamblaje.

    Figura 6: Ejemplo final de un panel rígido-flexible. Note que este tiene ruteados los bordes al frente y detrás de la placa y el circuito flexible. Los lados rígidos tienen ranuras en forma de V para poder desprenderlos más adelante. Esto ahorrará tiempo en el ensamblaje dentro de la estructura.

    Conclusión

    Nuevamente, este es una descripción general bastante ligera del proceso de fabricación para las placas rígido-flexibles. Pero brinda suficiente idea de lo que ocurre de tal forma que en el próximo blog podré discutir muchas de las consideraciones de diseño que afectan profundamente su producción y éxito.

    Espero que ha disfrutado la lectura, pero a su vez, existe mucho que no he incluido. Por lo tanto, por favor deje comentarios y haga preguntas, y comparta las experiencias que ha tenido con el diseño de placas de circuito impreso rígido-flexibles. Espero con gusto tener noticias de todos ustedes. :)

    Sobre el autor

    About Author

    About Author

    Ben is a Computer Systems and PCB Engineer with over 20 years of experience in embedded systems, FPGA, and PCB design. He is an avid tinkerer and is passionate about the creation of electronic devices of all kinds. Ben holds a Bachelor of Engineering (CompSysEng) with First Class Honors from the University of Southern Queensland and is currently Director of Community Tools and Content.

    most recent articles

    Back to Home