Erros Comuns no Design de Flexíveis e Como Corrigi-los

A capacidade de dobrar, flexionar e dobrar são um dos principais benefícios dos materiais de circuito flexível e, embora existam vários exemplos de designs de circuitos flexíveis que suportam centenas de milhares ou até milhões de flexões, a realidade é que designs que estão flexionando dinamicamente muitas vezes tiveram o design atualizado várias vezes antes de alcançar um desempenho ótimo. A boa notícia para os designers novatos em designs de circuitos flexíveis é que a maioria das aplicações de circuitos flexíveis não exige parâmetros de desempenho tão rigorosos e aplicar algumas recomendações comuns para melhorar a vida útil da flexão de um design muitas vezes levará a designs de circuitos flexíveis altamente confiáveis com mudanças mínimas de revisão. No blog de hoje, vamos revisar alguns dos erros de design mais comuns que podem levar ao trincamento e quebra de trilhas de circuito e como corrigi-los. A equipe da American Standard Circuits faz as seguintes recomendações e forneceu todas as imagens usadas aqui.

Os erros de design mais comuns são devido ao estresse adicional nas áreas de dobra e flexão:   

• Trilhas podem quebrar ou trincar quando ângulos agudos são usados no roteamento das trilhas, especialmente em regiões de dobra onde há mais estresse no circuito.

• Não adicionar gotas de lágrima na interface entre o pad e a trilha.

• Colocar vias onde o flex dobra ou na borda da interface do reforço onde há estresse adicional no circuito.

• Não fixar o SMT e os pads não suportados, o que pode levar ao levantamento do pad durante a montagem.

• Criar vincos, dobrar ou flexionar placas de circuito impresso flexíveis além de seus pontos de estresse.

A maioria dos designers de placas de circuito impresso cometeu um ou todos esses erros comuns enquanto estavam navegando pela curva de aprendizado das nuances de projetar uma placa de circuito que estará flexionando e dobrando.

Evite ângulos agudos ao rotear trilhas e evite transições nas áreas de flexão:

Adicione esporões de ancoragem e filés de pad na interface trilha-para-pad:

A interface trilha-para-pad pode ser um dos pontos mais fracos em um design de circuito flexível e uma área propensa a quebras, rachaduras e possível levantamento durante operações de soldagem e montagem. Você pode ver nos exemplos acima que os designs “robustos” utilizando esporões de ancoragem e fillets de pad aumentam significativamente o cobre capturado pelo overlay e aumentam a área de superfície na interface pad-para-trilha, aumentando a força do pad. Muitos designs requerem larguras de condutores estreitas para passar por um campo de conector; essa largura estreita do condutor é frequentemente usada em todo o design do circuito flexível. Dedicar tempo para aumentar as larguras melhorará os rendimentos de fabricação e a confiabilidade geral. Uma nota à parte, isso é importante mesmo em designs que não estão flexionando dinamicamente no uso final. Os materiais finos e flexíveis são propensos a movimento e estresse durante os processos de fabricação padrão.

Evite colocar vias onde o circuito flexível é destinado a dobrar ou na borda de uma interface de circuito com reforço:

“Capture” SMT e pads não suportados para prevenir o levantamento durante operações de montagem:

O método que oferece a maior capacidade de captura de pad é "capturar" a área do pad com uma camada de coverlay perfurado. Uma camada de poliimida e adesivo é pré-perfurada e colada ao material base flexível. Há algumas coisas a serem consideradas ao usar este método. Primeiro, quando colado, o adesivo vai "extravasar" para a área do pad pretendida e isso deve ser levado em conta durante o projeto e a fabricação. Segundo, à medida que as áreas dos pads se tornam mais apertadas, este método se torna cada vez mais difícil. Tolerâncias de registro e extravasamento podem efetivamente reduzir o anel anular soldável e violar especificações.

Outra opção é usar coverlay fotossensível, um processo muito semelhante à máscara de solda de placa de circuito impresso tradicional, usando materiais especificamente projetados para serem flexíveis. Este método é adequado para tolerâncias apertadas e pads "quadrados". A desvantagem deste método é que esses materiais, embora flexíveis, não são tão flexíveis quanto o coverlay de poliimida e podem não ser aceitáveis para todas as aplicações. Se você tem geometrias apertadas que não se adaptam ao processamento de coverlay perfurado, consulte seu fabricante para opções adicionais.

Use diretrizes estabelecidas para vincar, dobrar ou curvar materiais flexíveis:

Embora os materiais flexíveis sejam projetados para serem dobrados, flexionados e dobrados, há um limite para as tensões que o material pode suportar. Exceder esses limites pode resultar em delaminação e fratura do condutor. As diretrizes padrão são:

Construção de um lado: 3-6x a espessura do circuito

Construção de dois lados: 6-10x a espessura do circuito

Construção multicamada: 10-15 vezes a espessura do circuito

Aplicação dinâmica: 20-40 vezes a espessura do circuito

Por exemplo, com um circuito de dupla face com uma espessura total de 0,012”, o raio mínimo de dobra seria de 0,072”.

Estas são apenas algumas das melhores práticas para o design de circuitos impressos flexíveis. Um ótimo recurso para aprender mais é o e-book recentemente publicado pela ASC, “The Companion Guide To……Flex and Rigid-Flex Fundamentals. Este guia complementar entra em mais detalhes sobre estas e outras melhores práticas. i007ebooks.com/flexcg