Cuándo usar una PCB rígido-flexible vs. PCBs multi-tablero

Existen dos maneras populares de integrar múltiples tarjetas rígidas en un sistema completo. Una es usar varias tarjetas y conectarlas entre sí con cables y alambres, y la otra es usar ensamblajes rígido-flexibles, donde las secciones flexibles actúan como cables integrados entre las tarjetas rígidas.

Siendo las PCB rígidas el tipo más común de PCB, y con las capacidades de fabricación y materiales fácilmente accesibles, las tarjetas rígidas simples pueden ser muy económicas, especialmente cuando se producen en volumen. En algunos productos, las restricciones mecánicas comienzan a requerir múltiples tarjetas que luego necesitan ser enlazadas con conectores y cables, pero en ángulos extraños que no se pueden lograr con conectores de tarjeta a tarjeta. También pueden requerir un arnés de cableado personalizado para realizar las conexiones eléctricas.

Las tarjetas rígido-flexibles son muy convenientes porque consolidan todas estas diferentes partes en un solo ensamblaje. Podrías concebir consolidar un producto con una docena o más de números de parte en un solo número de parte para tu ensamblaje de PCB. Desde esa perspectiva, parece que rígido-flexible es tu mejor opción, pero ¿qué pasa con los costos involucrados en producir estos ensamblajes a escala?

Si nunca has investigado los costos de fabricación para estos tipos de sistemas, intentaremos poner algunos números en estos puntos para que puedas tomar la mejor decisión para tu producto.

Comparación de los Principales Factores de Costo de PCB Simples

Responder a la pregunta anterior puede ser bastante difícil porque obtener una comparación de costos precisa depende de muchos factores. Cosas como los materiales de las tarjetas, el número de capas, los tamaños de las características, el conteo de componentes y el número de tarjetas juegan un papel en determinar el costo total para un sistema de múltiples tarjetas. Además, no todas las tarjetas rígidas son iguales; diferentes tarjetas en diferentes regímenes de fabricación tendrán diferentes factores determinantes de la mayoría de los costos. Estos factores hacen que sea bastante difícil generalizar una comparación de costos.

Dicho esto, aún podemos esbozar los principales factores de costo para un ensamblaje rígido-flexible versus múltiples tarjetas rígidas. He resumido algunos de los mayores factores de costo en la siguiente tabla.

La lista anterior contiene solo algunos de los principales factores que impactan el costo total en el ensamblaje que deseas construir. Muchos de los impulsores de costos en estas placas provienen de la complejidad del apilamiento de capas, especialmente cuando comienzas a mirar HDI en ensamblajes de PCB rígidos o rígido-flexibles.

Desde aquí, podemos generalizar un poco respecto a algunos de estos impulsores de costos en sistemas de múltiples placas versus ensamblajes rígido-flexibles:

• Los cables de estantería para sistemas de múltiples placas costarán menos que un arnés de cableado
• Un arnés de cableado personalizado costará menos que cables de cinta flexible
• Un cable de cinta flexible costará menos que una capa flexible integrada en un apilamiento de PCB rígido-flexible
• Un apilamiento de PCB flexible de múltiples capas complejas aumenta el costo de todas las secciones rígidas en un ensamblaje rígido-flexible
• Los ensamblajes de múltiples placas rígidas ofrecen más oportunidades para la reducción de costos que los ensamblajes flexibles
• HDI en rígido-flexible con un núcleo de poliamida siempre costará más que HDI en un núcleo rígido

Ejemplo de Comparación de Costos

Supongamos que tenemos un sistema que involucra pcbs que necesitan estar conectados juntos con cables y alambres. Supongamos que una de las placas es una placa de mayor número de capas, mientras que las otras son placas de interfaz más simples. Para la construcción individual de cada PCB, podemos escribir los costos de NRE y herramientas de la siguiente manera.

• Fabricación y ensamblaje de PCB rígido
  • Placa 1: 1800
  • Placa 2: 970
  • Placa 3: 710
  • Placa por 465
  • Conectores y cableado 33
• Costo de fabricación y ensamblaje de PCB rígido-flexible
  • Fabricación de capa flexible: 1690
  • Reducir todos los costos de las placas entre un 5 y un 25%

Hay una ligera diferencia en el costo de la sección rígida de la placa debido a la reducción de pasos en el proceso, pero esto se incluye en el costo de la sección flexible. En términos netos, esto aumenta el costo total para el sistema. También no hemos incluido puntos importantes como las pruebas eléctricas, inspección según un estándar de clase de producto IPC, o cualquier otro cargo NRE. Dado que el flexible es simplemente otro componente personalizado en el ensamblaje completo, esto aumentaría estos costos también. Además, el ensamblaje directamente en la región flexible puede llevar otro aumento de costo en comparación con mantener todo en las secciones rígidas.

También Puedes Usar Cableado Personalizado

Otra variable aquí es la selección de cableado y conectores. A veces, tiene más sentido tener un arnés de cables personalizado en lugar de conectores y cables estándar. También puedes diseñar un arnés de cables personalizado que se interfaz con receptáculos de conectores estándar en cada sección de la placa. Si tomas este camino, entonces tienes que calcular el costo del ensamblaje del arnés de cables para tu sistema de placas rígidas múltiples.

Cuando se produce en volumen, el ensamblaje de un arnés de cables personalizado no será mucho mayor que el costo de los cables estándar ya que el costo de diseño se amortiza a lo largo del volumen de producción. El cableado estándar o personalizado también costará menos que una capa flexible que enlace juntas tus secciones de la placa. Si la fiabilidad adicional de una región flexible vale el costo adicional, entonces ese es el enfoque que se debe tomar para el diseño. Las herramientas de arnés de cables en tu software ECAD pueden darte una manera rápida de crear estos diseños de cables y cableado personalizados para usar en tu sistema de múltiples placas.

En lugar de usar una herramienta CAD externa para diseñar arneses de cableado, usa el conjunto completo de características de diseño de arneses de cables y PCB de múltiples placas en Altium Designer®. Si decides que rígido-flexible es el mejor camino a seguir, las características de diseño rígido-flexible de Altium Designer han establecido el estándar de usabilidad y excelencia. Cuando hayas terminado tu diseño y quieras liberar los archivos a tu fabricante, la plataforma Altium 365™ facilita la colaboración y el compartir tus proyectos.

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